CN103013097A - 一种超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，按重量百分比计，由以下组分和含量的原料组成：尼龙6树脂35～84％；短切玻璃纤维10～40％；马来酸酐接枝聚烯烃5～15％；扩链剂0.1～1％；其他助剂0.1～10％。本发明通过添加扩链剂的方法，改善马来酸酐接枝聚烯烃和树脂以及玻璃纤维的融合，在提高材料韧性的同时，减少拉伸强度等刚性的降低，达到很好的刚韧平衡。本发明所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料韧性好，刚性高，耐热好。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及到一种超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法。
背景技术
玻璃纤维增强尼龙材料具有高强度、高耐热、高抗疲劳、低成形收缩等良好性能，因此被广泛应用于汽车、机械、家电、航空及军用部件等领域。
然而，加了玻璃纤维的尼龙材料冲击性能会下降，尤其是无缺口冲击强度会下降很多，为了提高玻纤在尼龙材料的韧性，通常的做法是添加一些增韧剂，如马来酸酐接枝聚烯烃，或是某些核壳增韧剂。但这些通常的做法提高冲击强度有限，并会导致玻纤增强尼龙的拉伸强度和弯曲强度随着增韧剂含量的提高下降很多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的上述不足，提供一种超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法。
其发明目的可以通过以下技术方案得以实现。
一种超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，按重量百分比计，由以下组分和含量的原料组成：
更为优选的是：一种超高韧性玻璃纤维增强尼龙66复合材料，包括以下重量百分比的组分：
更进一步地，一种超高韧性玻璃纤维增强尼龙66复合材料，包括以下重量百分比的组分：
所述的尼龙6树脂相对粘度为2.0～3.5。
所述的短切玻璃纤维是无碱玻璃纤维，其纤维直径为5～15μm，纤维长度为2～10mm。
所述的马来酸酐接枝聚烯烃为马来酸酐接枝POE。
所述的扩链剂是乙烯和马来酸酐共聚物。
所述的其他助剂为硅烷偶联剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂和颜色助剂中的一种或几种。
所述的硅烷偶联剂是Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和g-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
所述的抗氧剂是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、N，N’-六亚甲基双（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺）和亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯中的一种或两种以上组合。
本发明所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，具体步骤如下：
1）按上述组份配比称取各种材料；2）在混料机混合3-5分钟，然后将除短切玻璃纤维外的混合均匀的物料加入双螺杆挤出机，其中短切玻璃纤维从第一个排气口处加入；3）挤出温度设定在210～250℃之间，主机转速是20～50赫兹，冷却，切粒，粒料用塑料注塑机制取样条。
本发明通过添加扩链剂的方法，改善马来酸酐接枝聚烯烃和树脂以及玻璃纤维的融合，在提高材料韧性的同时，减少拉伸强度等刚性的降低，达到很好的刚韧平衡。本发明所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料韧性好，刚性高，耐热好。
具体实施方式
下面通过实施例和对比例进一步说明本发明，在不违反本发明的宗旨下，本发明应不限于以下实验例具体明示的内容。
实施例和对比例所用原材料如下：
PA6树脂，M2500，新会美达集团；
短切玻璃纤维，ECS 301CL，重庆国际复合材料公司；
马来酸酐接枝聚烯烃，马来酸酐接枝POE-JY086，上海久聚公司；
乙烯和马来酸酐共聚物，E60，上海朗裕；
硅烷偶联剂，KH-550,南京曙光化工有限公司；
抗氧剂，168和1010，瑞士汽巴精化公司。
在高速混合器中将上述组分（除短切玻璃纤维外）在室温下混合3分钟，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D=36)双螺杆挤出机生产（短切玻璃纤维从第一个排气口位置加入）。将得到的切片粒子在100℃的鼓风烘箱中干燥3小时后，用宁波海天HT1150B注射成型机制样。
性能测试
冲击强度和缺口冲击强度按ISO 179执行，测试设备为德国ZwickB5102.202冲击试验机；拉伸性能测试按ISO 527执行，测试设备为德国Zwick Z010电子拉力机，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能的测试按ISO178执行，测试设备为Zwick Z010电子拉力机，跨距为64mm，速度为2mm/min；热变形温度按测试标准ISO 75执行，测试设备为意大利CEAST公司的维卡热变形温度测试仪，负荷1.8MPa，升温速度为120℃/小时。
实施例1～5
复合材料中各种原材料的重量百分比如表1所示，双螺杆挤出机的温度分别是（自喂料口至挤出模头）：210℃，240℃，220℃，220℃，230℃。主机转速是30赫兹。
表1实施例1-5配方及材料性能表
注：冲击强度“不断”表示冲击强度的数值在100kJ/m2左右。
对比例1～5
复合材料中各种原材料的重量百分比如表2所示，双螺杆挤出机的温度分别是（自喂料口至挤出模头）：210℃，240℃，220℃，220℃，230℃。主机转速是30赫兹。
表2对比例1-5配方及材料性能表
从实施例和对比例的结果来看，添加了扩链剂的材料性能刚韧平衡性好，大幅度提高了韧性，而刚性下降很少。尤其是扩链剂为0.4-1%的含量时，刚韧平衡性更趋于完善。
Claims (10)
1.一种超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：按重量百分比计，由以下组分和含量的原料组成：
2.根据权利要求1所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：按重量百分比计，由以下组分和含量的原料组成：
3.根据权利要求1或2所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的尼龙6树脂相对粘度为2.0～3.5。
4.根据权利要求1或2所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的短切玻璃纤维是无碱玻璃纤维，其纤维直径为5～15μm，纤维长度为2～10mm。
5.根据权利要求1或2所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的马来酸酐接枝聚烯烃为马来酸酐接枝POE。
6.根据权利要求1或2所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的扩链剂是乙烯和马来酸酐共聚物。
7.根据权利要求1或2所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的其他助剂为硅烷偶联剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂和颜色助剂中的一种或几种。
8.根据权利要求7所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂是Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和g-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种。
9.根据权利要求7所述的超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、N，N’-六亚甲基双（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺）和亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯中的一种或两种以上组合。
10.一种制备权利要求1所述超高韧性玻璃纤维增强尼龙6复合材料的方法，其特征在于：具体步骤如下：
1）按上述组份配比称取各种材料；
2）在混料机混合3-5分钟，然后将除短切玻璃纤维外的混合均匀的物料加入双螺杆挤出机，其中短切玻璃纤维从第一个排气口处加入；
3）挤出温度设定在210～250℃之间，主机转速是20～50赫兹，冷却，切粒，粒料用塑料注塑机制取样条。
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