CN103044910A - 一种超高含量玻璃纤维增强尼龙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含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法，按重量百分比计，其组分和含量为：尼龙6组合物25～49％，短切玻璃纤维50～70％，玻璃微珠0～5％，其他助剂0.1～10％；所述的尼龙6组合物为两种不同粘度的尼龙6树脂的组合物。本发明通过调整尼龙6粘度来增加树脂和玻璃纤维的浸润性，保证树脂和玻璃纤维的充分分散、融合，以此保证复合材料造粒的顺利进行；同时通过添加玻璃微珠来改善复合材料制件的表观质量。本发明所述的超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料刚性高，韧性好，表观好。

Description

一种超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法
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含量玻璃纤维增强尼龙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。
超高含量玻璃纤维增强尼龙6材料比刚性远远高于一般的钢铁，比钢铁更易于注塑成各种形状和后期的加工，但挤出造粒困难，且制件表面粗糙，这限制了材料的进一步应用。
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，提供一种超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料，包括以下组分（重量比）：
Figure BDA00002554712300011
Figure BDA00002554712300021
所述的尼龙6组合物为两种不同粘度的尼龙6树脂组合物，其相对粘度分别是1.8-2.4和2.6-3.0，两种尼龙6树脂的质量比为1:5-5:1。
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。
所述的玻璃微珠为实心玻璃微珠，直径为20微米。
所述的其他助剂选自硅烷偶联剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂和颜色助剂中的一种或几种。
所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-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。
所述的抗氧剂为四[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）酯中的一种或几种混合。
上述超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，具体步骤如下：
按上述组份配比称取除短切玻璃纤维外的各种材料，在混料机混合3-5分钟，然后将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，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。
本发明通过调整尼龙6粘度来增加树脂和玻璃纤维的浸润性，保证树脂和玻璃纤维的充分分散、融合，以此保证复合材料造粒的顺利进行；同时通过添加玻璃微珠来改善复合材料制件的表观质量。
本发明所述的超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料刚性高，韧性好，表观好。
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：
尼龙6树脂，YH800，岳阳石化集团；
尼龙6树脂，M2000，新会美达集团；
短切玻璃纤维，ECS 301CL，重庆国际复合材料公司；
玻璃微珠，050-20-215，Sovitec公司
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。表观性能通过目测150*100*3.2mm的平板检查表面的浮纤情况。
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
Figure BDA00002554712300041
Figure BDA00002554712300051
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
对比例 1 2 3 4 5
YH800（%） 49 39 29
M2000（%） 39 29
ECS 301CL（%） 50 60 60 70 70
KH550（%） 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
1010（%） 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
168（%） 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
拉伸强度(MPa) 203.5 218.7 215.4 -- 245.6
弯曲强度(MPa) 312.1 316.3 311.7 -- 339．9
冲击强度(kJ/m2) 91.2 76.4 86.3 -- 77.3
缺口冲击强度(kJ/m2) 16.7 13.2 14.9 -- 12.8
热变形温度(℃) 209.3 211.4 210.8 -- 212.5
表观性能 浮纤多 浮纤多 浮纤多 -- 浮纤多
注：对比例4无法挤出切料。
从实施例和对比例的结果来看，用两种不同粘度尼龙6的复合材料各种性能比单纯用一种尼龙6的性能更高、更均衡。玻璃微珠能有效的改善超高玻璃纤维材料的表面浮纤。

Claims (8)

1.一种超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于:按重量百分比计，其组分和含量为：
所述的尼龙6组合物为两种不同粘度的尼龙6树脂的组合物。
2.根据权利要求1所述的一种超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于:所述的两种不同粘度的尼龙6树脂，其相对粘度分别是1.8-2.4和2.6-3.0，两种尼龙6树脂的质量比为1:5-5:1。
3.根据权利要求1所述的一种超高含量玻璃纤维增强尼龙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。
4.根据权利要求1所述的一种超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的玻璃微珠为实心玻璃微珠，直径为20微米。
5.根据权利要求1所述的一种超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的其他助剂选自硅烷偶联剂、润滑剂、阻燃剂、抗氧剂和颜色助剂中的一种或几种。
6.根据权利要求5所述的一种超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-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。
7.根据权利要求5所述的一种超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为四[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）酯中的一种或几种混合。
8.一种制备权利要求1所述超高含量玻璃纤维增强尼龙6复合材料的方法，其特征在于：具体步骤如下：
按上述组份配比称取除短切玻璃纤维外的各种材料，在混料机混合3-5分钟，然后将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，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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