CN102850785A - 一种长纤维增强pa6改性粒料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长纤维增强PA6改性粒料及其制备方法，将20-90份尼龙树脂PA6、0.2-1.5份抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均匀；将上步骤得到的混合物通过螺杆挤出机熔融挤出，进入与机头连接的预先升温至225-280^oC的浸渍模头，继而10-80份长纤维在牵引力作用下通过浸渍模头，在浸渍模头中纤维完全被PA6熔体所浸润与包覆，最后经牵引、冷却、切粒，得到平均长度为0.3-30mm的长纤维增强尼龙改性粒料。本发明以高流动性PA6为基体，以长纤维为增强材料，同时加入抗氧剂制备了一种新型的长纤维增强PA6改性粒料，所制备PA6改性粒料流动性高、力学性能好，所获得制品的表面性能优异，可用于航空航天、军工、车辆、建筑、家具等领域。

Description

一种长纤维增强PA6改性粒料及其制备方法

技术领域

本发明涉及尼龙粒料及其制备方法，特别涉及一种长纤维增强PA6改性粒料及其制备方法。

背景技术

尼龙是一种机械强度大、耐腐蚀性好，成型加工性好、自润滑性佳的工程塑料，被广泛应用于汽车、电子和机械设备等行业。由于其强极性的特点，吸湿性强，尺寸稳定性差，通常采用纤维增强来改善上述缺点，但是纤维增强材料在制造过程中，挤出机螺杆与机筒之间的剪切使纤维受到损伤，在粒料中纤维长度一般在700μm以下，而增强材料的性能与纤维长度密切相关，从而限制了其在结构件中的应用范围。

在长纤维增强PA6制备过程中，由于尼龙树脂的粘度较大，流动性差，使玻璃纤维的浸渍性差，一般采用在浸渍过程中聚合的方法，例如专利200410015624.7中，先将尼龙及尼龙盐溶解于溶剂中，再在浸渍过程中发生聚合反应。这样可以达到良好的浸渍效果，但是溶剂的使用对于环境的污染较大，而且对操作工人的身体危害也较大。专利200610118565.5中，先在挤出机中将星形小分子与普通PA共混反应得到改性星型PA树脂，然后星型PA树脂熔体浸渍连续长纤维，采用拉挤工艺制备长玻纤增强PA改性料。由于在挤出机中小分子与PA大分子进行在线反应，控制相对复杂，且操作时间较长，生产工艺复杂，使这种技术的使用受到限制。专利CN1777633采用星形多官能团化合物首先制备得到星形PA基质，再以星形PA基质为浸渍基体来制备长纤增强PA复合材料，这种方法中低粘度PA树脂的获得只局限于星形结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种具有流动性高、力学性能好且所获得制品表观性能优异的长纤维增强尼龙6改性粒料。

本发明另一个要解决的技术问题在于提供上述长纤维增强尼龙6改性粒料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种长纤维增强PA6改性粒料，按重量份数由以下组分组成：

PA6尼龙树脂：20-90

长纤维：10-80

抗氧剂：0.2-1.5

PA6尼龙树脂为具有支化结构的高流动性PA6，或其与普通线性PA6的共混物，支化结构PA6与普通线性PA6可以任意比例共混；支化PA6尼龙树脂为支化单元与己内酰胺通过水解聚合制备得到，支化单元结构为树枝状支化结构、星形支化结构或超支化结构中的一种或其组合；支化单元分子类型为脂肪族、芳香族或杂环类分子中的一种或其组合。

PA6尼龙树脂的粘度为1.0-3.0，熔融指数(235 ^oC，0.325kg)在2-80g/10min之间，运动粘度(230 ^oC，500s^-1)在10Pa.s-1000Pa.s之间。

长纤维为无碱玻璃纤维、麻纤维、芳纶纤维或碳纤维中的一种或其意组合，纤维直径在5-30μm之间。

抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、丙烯酸酯类抗氧剂或芳香胺类抗氧剂的中的一种或其组合，受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1098，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168，丙烯酸酯类抗氧剂为GM，芳香胺类抗氧剂为Naugard 445等。

本发明还提供了一种长纤维增强PA6改性粒料的制备方法，在于该制备方法包括以下工艺步骤：

(1) 将各组分按比例称量好后将PA6尼龙树脂与抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均匀；

(2) 将步骤(1)得到的混合物通过螺杆挤出机熔融挤出，进入与机头连接的预先升温至225-280 ^oC的浸渍模头，继而长纤维在牵引力作用下通过浸渍模头，在浸渍模头中纤维完全被PA6熔体所浸润与包覆，最后经牵引、冷却、切粒，得到平均长度为0.3-30mm的长纤维增强尼龙改性粒料。

制得的长纤维的长度为粒料长度的90-100%，长度优选为2-15mm。

本发明制得的长纤维增强PA6改性粒料具有缺口冲击强度高，低温性能好，抗蠕变性佳的特点，尤其是熔体流动性高、力学性能好；所获得的制品具有优异的表面外观。

可选用以下设备生产成形各种制品：模塑设备、注射设备、气体注射设备、注射模塑设备、挤出设备和挤出-吹塑设备，工艺简单；长纤维增强PA6改性粒料可用于汽车引擎盖板、后备箱盖板、顶板、门外板、发动机底板、备胎托架、座椅骨架、车辆轮毂、后视镜等部件；经熔融成形后，可应用于航空航天、军工、车辆、建筑、家具等领域，如：

(1) 用于卡车箱体，驾驶主顶板，门外板材料；

(2) 用于铁路货运车辆箱体、客运车辆车体内饰板材及顶板材料；

(3) 飞机内饰板、顶板，行李箱托架、结构内衬等结构件材料；

(4) 航天运载工具的太阳能电池板材料；

(5) 用于建筑模板、隔板及装饰板材料；

(6) 用于汽车保险杠、刹车系统、汽车行李支架、汽车蓄电池外壳、轿车座椅骨架，仪表板、换档器底座、离合器部件等

(7) 用于家具部件用材料。

(8) 自行车骨架、滑雪板、地面机车脚踏板，安全头盔，安全鞋头等。

与普通长纤维增强PA6改性粒料相比，本发明中由于基体树脂含有低粘度、偶联浸渍性极佳的支链PA6树脂，极大的提高了基体树脂对纤维的浸渍性和树脂与纤维的相互结合作用，使纤维完全浸渍在基体树脂中，得到的长纤维增强PA6改性粒料具有高的熔体流动性能、良好的力学性能，并且所获得制品具有优异的表面外观。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

表1 实施实例和对比实例物料配方表

组分	实施实例1	实施实例2	实施实例3	实施实例4	实施实例5	对比实例1	对比实例2
								支化PA6	20	60	35	90	40	0	15
线性PA6	0	0	15	0	25	60	35
								玻璃纤维	80	40	50	0	0	40	50
碳纤维	0	0	0	10	0	0	0
								芳纶纤维	0	0	0	0	35	0	0
抗氧剂168	0.2	0.2	0.2	0.1	0.2	0.2	0.2
								抗氧剂1098	0.1	0.3	0.3	0.3	0.2	0.3	0.3
抗氧剂GM	0	0	0	0.1	0.1	0	0
								抗氧剂Naugard 445	0.3	0	0	0.2	0.1	0	0

支化PA6尼龙树脂为支化单元与己内酰胺通过水解聚合制备得到，支化单元结构为树枝状支化结构、星形支化结构或超支化结构中的一种或其组合；支化单元分子类型为脂肪族、芳香族或杂环类分子中的一种或其组合。

PA6尼龙树脂的粘度为1.0-3.0，熔融指数(235 ^oC，0.325kg)在2-80g/10min之间，运动粘度(230 ^oC，500s^-1)在10Pa.s-1000Pa.s之间。

下面是实施实例和对比实例的制备方法：

(1) 将各组分按比例称量好后，将PA6尼龙树脂与抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均匀；

(2) 将步骤(1)得到的混合物通过螺杆挤出机熔融挤出，进入与机头连接的预先升温至225-280 ^oC的浸渍模头，继而长纤维在牵引力作用下通过浸渍模头，在浸渍模头中纤维完全被PA6熔体所浸润与包覆，最后经牵引、冷却、切粒，得到平均长度12、15、30mm的长纤维增强尼龙改性粒料，制得的长纤维的长度为粒料长度的90-100%；

 (3) 改性粒料经注塑制成标准测试样条进行检测。

对于实施实例1-5和对比实例1，2，进行力学性能和熔融指数等一系列测试，测试结果如表2所示。

熔融指数的测试方法是根据ASTM标准的D1238测定，测试条件为260 ^oC，2.16kg。

表2 实施实例和对比实例的原树脂性能测试结果

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	对比实例1	对比实例2
								熔融指数（g/10min）	2	27	18	52	24	8	5
拉伸强度（Mpa）	366	232	245	145	180	205	219
								弯曲强度（Mpa）	504	302	340	262	240	275	302
弯曲模量（Gpa）	20	10	14	13	13	8	11
								缺口冲击强度（KJ/m2）	56	35	45	16	32	30	38

综合表1和表2可见，与对比实例1、2相比，本发明中实施实例2，3中制备的长纤维增强PA6改性粒料的熔体流动性提高了3倍以上，拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度都有显著提高。

Claims (14)

1.一种长纤维增强PA6改性粒料，其特征在于，按重量份数由以下组分组成：

PA6尼龙树脂：20-90

长纤维：10-80

抗氧剂：0.2-1.5 。

2.根据权利要求1所述长纤维增强PA6改性粒料，其特征在于所述PA6尼龙树脂为具有支化结构的高流动性PA6，或其与普通线性PA6的共混物，支化结构PA6与普通线性PA6可以任意比例共混。

3.根据权利要求2所述长纤维增强PA6改性粒料，其特征在于所述支化PA6尼龙树脂为支化单元与己内酰胺通过水解聚合制备得到，支化单元结构为树枝状支化结构、星形支化结构或超支化结构中的一种或其组合；支化单元分子类型为脂肪族、芳香族或杂环类分子中的一种或其组合。

4.根据权利要求1所述长纤维增强PA6改性粒料，其特征在于所述PA6尼龙树脂的粘度为1.0-3.0，熔融指数(235 ^oC，0.325kg)在2-80g/10min之间，运动粘度(230 ^oC，500s^-1)在10Pa.s-1000Pa.s之间。

5.根据权利要求1所述长纤维增强PA6改性粒料，其特征在于所述长纤维为无碱玻璃纤维、麻纤维、芳纶纤维或碳纤维中的一种或其意组合，纤维直径在5-30μm之间。

6.根据权利要求1所述长纤维增强PA6改性粒料，其特征在于所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、丙烯酸酯类抗氧剂或芳香胺类抗氧剂的中的一种或其组合。

7.根据权利要求6特征在于所述长纤维增强PA6改性粒料，其特征在于所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1098，亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168，丙烯酸酯类抗氧剂为GM，芳香胺类抗氧剂为Naugard 445等。

8.根据权利要求1所述的长纤维增强PA6改性粒料的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下工艺步骤：

(1) 将各组分按比例称量好后，将PA6尼龙树脂与抗氧剂加入到混合机中使之充分混合均匀；

(2) 将步骤(1)得到的混合物通过螺杆挤出机熔融挤出，进入与机头连接的预先升温至225-280 ^oC的浸渍模头，继而长纤维在牵引力作用下通过浸渍模头，在浸渍模头中纤维完全被PA6熔体所浸润与包覆，最后经牵引、冷却、切粒，得到平均长度为0.3-30mm的长纤维增强尼龙改性粒料。

9.根据权利要求1所述的长纤维增强PA6改性粒料的制备方法制得的长纤维增强尼龙改性粒料，其特征在于长纤维的长度为粒料长度的90-100%。

10.根根据权利要求1所述的长纤维增强PA6改性粒料的制备方法制得的长纤维增强尼龙改性粒料，其特征在于其长度优选为2-15mm。

11.根据权利要求8-10所述，其特征在于所述长纤维增强PA6改性粒料具有缺口冲击强度高，低温性能好，抗蠕变性佳的特点，尤其是熔体流动性高、力学性能好，采用所述的长纤维增强PA6改性粒料获取的制品具有优异的表面外观。

12.根据权利要求8-11所述，其特征在于，所制备长纤维增强PA6改性粒料可选用以下设备生产成形各种制品：模塑设备、注射设备、气体注射设备、注射模塑设备、挤出设备和挤出-吹塑设备。

13.根据权利要求8-12所述，其特征在于，所述长纤维增强PA6改性粒料可用于汽车引擎盖板、后备箱盖板、顶板、门外板、发动机底板、备胎托架、座椅骨架、车辆轮毂、后视镜等部件。

14.根据权利要求8-13所述，其特征在于所述长纤维增强PA6改性粒料经熔融成形后，可应用于航空航天、军工、车辆、建筑、家具等领域，如：

(1) 用于卡车箱体，驾驶主顶板，门外板材料；

(2) 用于铁路货运车辆箱体、客运车辆车体内饰板材及顶板材料；

(3) 飞机内饰板、顶板，行李箱托架、结构内衬等结构件材料；

(4) 航天运载工具的太阳能电池板材料；

(5) 用于建筑模板、隔板及装饰板材料；

(6) 用于汽车保险杠、刹车系统、汽车行李支架、汽车蓄电池外壳、轿车座椅骨架，仪表板、换档器底座、离合器部件等；

(7) 用于家具部件用材料；

(8) 自行车骨架、滑雪板、地面机车脚踏板，安全头盔，安全鞋头等。