CN102924907A - 一种连续玻璃纤维/尼龙复合材料及其制备方法以及应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种以连续玻璃纤维/尼龙复合材料的制备方法及其在航空航天、军工、车辆、建筑、家具等方面的应用。本发明以高流动尼龙及其混合物为基体，以连续玻璃纤维为增强材料，同时加入抗氧剂等制备了一种新型的热塑性复合材料。该材料具有高强度、高光泽的特点，是钢材的理想替代材料，用于制备汽车引擎盖板、后备箱盖板、建筑模板、家具板材、座椅骨架等部件。

Description

一种连续玻璃纤维/尼龙复合材料及其制备方法以及应用

技术领域

本发明涉及聚合物材料加工技术领域，尤其涉及一种连续玻纤/尼龙复合材料及其制备方法以及应用。

背景技术

由于节能环保的需要，汽车、电子和机械设备等行业的部件向轻量化和小型化发展，越来越多的金属材料正逐步被高分子复合材料替代。目前大部分所采用的热固性高分子复合材料耐冲击性差且不可回收，而以PP为基材的热塑性复合材料刚性低、耐磨耐候性能差、耐热性不足等问题，限制了其应用的范围。因此，开发高强度、高模量、比重轻、耐磨耐腐蚀、表面优异、耐热性好的其他热塑性复合材料已经成为市场新品开发的热点。

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。但由于普通尼龙粘度大，流动性差，所制备连续玻纤增强复合材料存在浸渍效果差，力学性能不佳，表观不好等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种连续玻纤/尼龙复合材料，具有更加优异的流动性，可加工性，力学性能以及表面性能。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种连续玻璃纤维/尼龙复合材料，按重量份数计包括：

尼龙树脂：20-90份；

连续玻璃纤维：10-80份；

抗氧剂：0.2-1.5份。

优选的，所述尼龙树脂为具有支链结构的高流动性尼龙和/或普通线性尼龙中的一种或多种。

优选的，所述支链尼龙与线性尼龙的重量比为(10~90):(90~10)。

优选的，所述尼龙树脂的粘度为1.2-3.0。

优选的，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。

优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。

本发明还提供了一种连续玻璃纤维/尼龙扁带的制备方法，包括：

将权利要求1所述的尼龙树脂抗氧剂熔融混炼，得到熔体；

将所述熔体与连续玻璃纤维通过模头挤出，经牵引压制并缠绕得到连续玻璃纤维增强尼龙扁带。

本发明还提供了一种连续玻璃纤维/尼龙薄板的制备方法，包括：

将所述的续玻璃纤维增强尼龙扁带经过编织得到连续玻璃纤维增强尼龙薄板。

本发明还提供了一种连续玻璃纤维/尼龙薄板的制备方法，包括：

将所述的连续玻璃纤维增强尼龙薄板经叠合、加热模压得到连续玻璃纤增强尼龙复合板材。

本发明还提供了一种包含所述的复合材料的工件，所述工件为汽车引擎盖板、后备箱盖板、顶板、门外板、发动机底板、备胎托架、座椅骨架、后视镜骨架中的一种或多种。

本发明提供了一种连续玻璃纤维/尼龙复合材料的制备方法及其应用，包括以下步骤：先将尼龙树脂和抗氧剂通过熔融混炼，得到熔体，然后将所述熔体挤出，连续玻纤在牵引力作用下进入同一模头时，完全被低粘度尼龙熔体所浸润与包覆，经牵引压制并缠绕得到连续玻璃纤维增强尼龙扁带；再将连续玻璃纤维增强尼龙扁带经过编织得到连续玻璃纤维增强尼龙薄板；最后将连续玻璃纤维增强尼龙薄板经叠合、加热模压得到连续玻璃纤维增强尼龙复合板材。与普通连续玻纤增强尼龙复合材料相比，本发明中由于基体树脂中含有低粘度、偶联浸渍性极佳的支链尼龙树脂，极大的提高了基体树脂对玻璃纤维的浸渍性和树脂与玻纤的相互结合作用，使玻璃纤维完全浸渍在基体树脂中，最终制备得到的连续玻纤增强尼龙复合材料具有更加优异的加工性、更高的力学性能和表面性能。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。

本发明提供了一种连续玻璃纤维/尼龙复合材料，按重量份数计包括：

尼龙树脂：20-90份；

连续玻璃纤维：10-80份；

抗氧剂：0.2-1.5份。

其中，所述尼龙树脂优选为具有支链的尼龙树脂或具有支链的尼龙树脂与线性尼龙树脂的共混物，所述支链尼龙与所述线性尼龙树脂的共混物中，所述支链尼龙树脂与所述线性尼龙树脂的重量比为（10~90）:（90~10），所述尼龙优选为PA6。按照本发明，使用的尼龙树脂必须要具有较低的粘度，才能够增加复合材料的流动性和加工性能，使得尼龙树脂更好的浸润和包覆，所以按照本发明，所述尼龙树脂的粘度优选为1.2-3.0。

玻璃纤维的选用能够控制产品的强度，按照本发明，使用玻璃纤维为无碱玻璃纤维，能够更好对尼龙树脂起到增强作用。

所述抗氧剂为降低复合材料由于紫外线或使用环境中的氧化剂对复合材料的氧化分解能力，延长复合材料的使用寿命。按照本发明，所述抗氧剂优选使用受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。

本发明提供的符合材料是以尼龙为主要材料，以连续玻璃纤维作为增强材料，由于连续玻璃纤维是一种长丝玻璃纤维，且通过牵引机将连续玻璃纤维与尼龙树脂和抗氧剂的熔体通过同一模头挤出，熔体通过螺杆的挤压和剪切包覆和浸润在所述连续玻璃纤维表面，形成树脂层，最终得到符合材料。按照模头的不同，可以形成不同的型材。

所以，本发明提供了一种连续玻璃纤维/尼龙扁带的制备方法，包括：

将所述的尼龙树脂抗氧剂熔融混炼，得到熔体；

将所述熔体与连续玻璃纤维通过模头挤出，经牵引压制并缠绕得到连续玻璃纤维增强尼龙扁带。

将所述的续玻璃纤维增强尼龙扁带经过编织得到连续玻璃纤维增强尼龙薄板。

将所述的连续玻璃纤维增强尼龙薄板经叠合、加热模压得到连续玻璃纤增强尼龙复合板材。

按照本发明，所述尼龙树脂的熔融温度为240~260℃，使用双螺杆挤出机进行熔融混炼。将所述扁带编制成薄板，然后将薄板叠合在200~250℃下进行热压，得到符合板材。

所述的连续玻璃纤维增强尼龙复合板材具有高强度、高模量、比重轻、耐磨耐腐蚀、可喷涂、可循环利用、表观性能佳等特性，

所述的连续玻璃纤维增强尼龙复合材料可用于汽车引擎盖板，后备箱盖板，车顶板，门外板，发动机底板，备胎托架，座椅骨架等部件。

所述的连续玻璃纤维增强尼龙复合材料可应用于航空航天、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；

(2)用于铁路货运车辆箱体、客运车辆车体内饰板材及顶板；

(3)用于货运空调车箱体及集装箱内衬；

(4)飞机内饰板、顶板，行李箱托架、结构内衬等结构件；

(5)航天运载工具的太阳能电池板；

(6)用于建筑模板、隔板及装饰板材；

(7)用于家具用板材等。

以下为本发明具体实施例，详细阐述本发明技术方案。

表1实施实例和对比实例物料配方表

如表1所示为实施实例和对比实例的物料配方表，下面是实施实例和对比实例样品的制备方法：

(1)PA6树脂通过双螺杆挤出机熔融挤出进入模头，连续玻纤在牵引力作用下进入同一模头，浸润后经牵引压制并缠绕得到连续玻璃纤维增强尼龙扁带；

(2)连续玻璃纤维增强尼龙扁带经过编织得到连续玻璃纤维增强尼龙薄板；

(3)将同样层数的薄板叠合、加热模压得到连续玻璃纤维增强尼龙复合板材。

(4)复合板材经雕刻制成标准测试样条进行检测。

对于实施实例1，2，3和对比实例1，2，3的样条，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°C，2.16kg。

表2实施实例和对比实例的尼龙复合材料性能测试结果

综合表1和表2可见，与对比实例1，2，3相比，本发明中实施实例1，2，3中制备的连续玻纤增强PA6复合材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20%以上的显著提高。

以上对本发明提供的一种连续玻璃纤维/尼龙复合材料及其制备方法以及应用进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种连续玻璃纤维/尼龙复合材料，其特征在于，按重量份数计包括：

尼龙树脂：20-90份；

连续玻璃纤维：10-80份；

抗氧剂：0.2-1.5份。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述尼龙树脂为具有支链结构的高流动性尼龙和/或普通线性尼龙中的一种或多种。

3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述支链尼龙与线性尼龙的重量比为(10~90):(90~10)。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述尼龙树脂的相对粘度为1.2~3.0。

5.根据权利要1所述的复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维。

6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。

7.一种连续玻璃纤维/尼龙扁带的制备方法，其特征在于，包括：

将权利要求1所述的尼龙树脂抗氧剂熔融混炼，得到熔体；

将所述熔体与连续玻璃纤维通过模头挤出，经牵引压制并缠绕得到连续玻璃纤维增强尼龙扁带。

8.一种连续玻璃纤维/尼龙薄板的制备方法，其特征在于，包括：

将权利要求7所述的续玻璃纤维增强尼龙扁带经过编织得到连续玻璃纤维增强尼龙薄板。

9.一种连续玻璃纤维/尼龙薄板的制备方法，其特征在于，包括：

将权利要求8所述的连续玻璃纤维增强尼龙薄板经叠合、加热模压得到连续玻璃纤增强尼龙复合板材。

10.一种包含权利要求1所述的复合材料的工件，其特征在于，所述工件为汽车引擎盖板、后备箱盖板、顶板、门外板、发动机底板、备胎托架、座椅骨架、客车或动车地板、后视镜骨架、建筑模板，建筑隔墙板中的一种或多种。