CN103059562A - 一种高光泽防翘曲高强度pa6复合材料及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高光泽防翘曲高强度PA6复合材料，包含35-80重量份尼龙6、28-32重量份玻璃纤维、10-20重量份苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、1-5重量份填充剂、1-3重量份相容剂、0.1-1重量份加工助剂。本发明的复合材料，具有优异的机械性能、高光泽以及优异的冲击性能，以及良好的成型加工性能，可以制备出良好表面效果的、面积较大的制件。

Description

一种高光泽防翘曲高强度PA6复合材料及其制备和应用

技术领域

本发明涉及一种复合材料，具体涉及一种高光泽，防翘曲，高强度PA6复合材料，主要用于电子电器，汽车等制件。

背景技术

尼龙，又名聚酰胺PA，是以内酰胺、脂肪羧酸、脂肪胺，或芳香族二元酸、芳香族二元胺为原料合成，主链上含有酰胺基团（-NHCO-）的高分子化合物。聚酰胺为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂，作为工程塑料的聚酰胺相对分子质量一般为15000-30000。聚酰胺具有很高的力学强度，软化点高，耐热，摩擦因数低，耐磨性，自润滑性、吸振性和消声性好，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，染色性差。缺点是吸水性大，影响尺寸稳定性和电性能。用纤维增强可降低树脂的吸水率，使其能在高温、高湿条件下工作。

由于尼龙PA塑胶原料具有很多的特性，因此，在汽车、电气设备、机械部构、交通器材、纺织、造纸机械等方面得到广泛应用。随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快，对尼龙的需求将更高更大。特别是尼龙PA作为结构性材料，对其强度、耐热性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龙PA的固有缺点也是限制其应用的重要因素，特别是对于尼龙PA6、尼龙PA66两大品种来说，与尼龙PA46、尼龙PAl2等品种相比，虽然某些性能不能满足相关行业发展的要求，但具有很强的价格优势。因此，必须针对某一应用领域，通过改性，提高其某些性能，来扩大其应用领域。

目前，主要在以下几方面进行改性：

①改善尼龙的吸水性，提高制品的尺寸稳定性；

②提高尼龙的阻燃性，以适应电子、电气、通讯等行业的要求；

③提高尼龙的机械强度，以达到金属材料的强度，取代金属；

④提高尼龙的抗低温性能，增强其对耐环境应变的能力；

⑤提高尼龙的耐磨性，以适应耐磨要求高的场合；

⑥提高尼龙的抗静电性，以适应矿山及其机械应用的要求；

⑦提高尼龙的耐热性，以适应如汽车发动机等耐高温条件的领域；

⑧降低尼龙的成本，提高产品竞争力。

纤维增强和无机填料填充改性PA工程塑料的技术比较成熟，其关键是表面处理技术和表面处理剂。用高强度纤维与树脂配合后能提高基体的物理力学性能，其增强效果主要依赖于纤维材料与基体的牢固粘结，使塑料所受负荷能转移到高强度纤维上，并将负荷由局部传递到较大范围甚至整个物体，典型的增强纤维有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维等等。其中玻璃纤维以其便宜的价格、良好的改性效果以及环保特性成为使用最大，使用范围最广的尼龙改性材料。

加入玻璃纤维，制成玻纤增强尼龙材料之后，有如下优缺点：

优点：

1由于玻纤是耐高温材料，因此，增强塑料的耐热温度比不加玻纤以前提高很多，尤其是尼龙类塑料；

2由于玻纤的加入，限制了塑料的高分子链间的相互移动，因此，增强塑料的收缩率下降很多，刚性也大大提高；

3玻纤增强以后，增强塑料不会应力开裂，同时，塑料的抗冲性能提高很多；

4由于玻纤是高强度材料，从而也大大提高了塑料的强度，如：拉伸强度，压缩强度，弯曲强度等；

5由于玻纤和其它助剂的加入，增强塑料的燃烧性能下降很多，大部分材料不能点燃，是一种阻燃材料；

缺点：

1由于玻纤的加入，透明的塑料都会变成不透明的；

2玻纤增强以后，所有塑料的韧性降低，而脆性增加；

3由于玻纤的加入，所有材料的熔融粘度增大，流动性变差，注塑压力比不加玻纤的要增加很多；

4由于玻纤的加入，流动性差，为了正常注塑，所有增强塑料的注塑温度要比不加玻纤以前提高10℃-30℃；

5由于玻纤和助剂的加入，增强塑料的吸湿性能大加强，原来纯塑料不吸水的也会变得吸水，因此，注塑时都要进烘干；

6在注塑过程中，玻纤能进入塑料制品的表面，使得制品表面变得很粗糙，斑斑点点。为了取得较高的表面质量，最好注塑时使用模温机加热模具，使得塑料高分子进入制品表面，但不能达到纯塑料的外观质量；

7玻纤是硬度很高的材料，助剂高温挥发后是腐蚀性很大的气体，对注塑机的螺杆和注塑模具的磨损和腐蚀很大，因此，生产使用这类材料的模具和注塑机时，要注意设备的表面防腐处理和表面硬度处理。

基于上述玻纤增强尼龙材料的缺点，尤其是现阶段，对材料的表观要求越来越高，传统的玻纤增强尼龙材料在表观件越来越不能适应人们对表观的要求。

因此制备良好表面效果的玻纤增强尼龙材料成为越来越迫切的要求。

发明内容

本发明的目的就是提供一种高光泽，防翘曲，高强度PA6复合材料，用于电子电器，汽车等制件。

本发明提供的复合材料，原料配方包括：

尼龙6                               35-80重量份；

玻璃纤维                            28-32重量份；

苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物          10-20重量份；

填充剂                              1-5重量份；

相容剂                              1-3重量份；

加工助剂                            0.1-1重量份。

较佳地，本发明提供的复合材料，包括具有以下重量份的组分：

尼龙6                               45-75重量份；

玻璃纤维                            28-32重量份；

苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物          10-20重量份；

填充剂                              2-4重量份；

相容剂                              1-2重量份；

加工助剂                            0.3-0.8重量份。

根据本发明的优选例，所述的尼龙6的特征粘度为2.4-3.0。

根据本发明的优选例，所述玻璃纤维是无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高强度玻璃纤维中的一种或者两种以上的组合。

根据本发明的优选例，为6-25微米。

根据本发明的优选例，所述苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物的光泽度为85-90较佳地为86。

根据本发明的优选例，所述苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物的热变形温度为80-90℃，较佳地为85℃。

根据本发明的优选例，所述的填充剂是滑石粉，硫酸钡，碳酸钙，硅灰石中的一种或者多种。

根据本发明的优选例，所述的相容剂为聚烯烃和不饱和酸、酸酐的接枝物。较佳地，为马来酸酐接枝乙烯与辛烯共聚物POE-MAH。

根据本发明的优选例，所述的加工助剂为主抗氧剂、辅助抗氧剂、内润滑剂、外润滑剂中的一种或多种，其中，

所述的主抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇或2,6-二叔丁基-4-4甲酚中的一种或多种；

所述的辅助抗氧剂为三(2,4－二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代三丙酸二月桂酯或硫代二丙酸双硬脂醇酯中的一种或多种；

所述的内润滑剂为E蜡，硬脂酸钙或者PE蜡（聚乙烯蜡）中的一种或多种；

所述的外润滑剂为硅酮母粒或者PETS（季戊四醇硬脂酸脂）。

本发明提供的复合材料的制备方法，包括将50-80重量份尼龙6、28-32重量份玻璃纤维、10-20重量份苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、1-5重量份填充剂、1-3重量份相容剂、0.1-1重量份加工助剂置入挤出机中挤出得到所述复合材料的步骤。

本发明提供的复合材料的应用，用作制备汽车、电气设备的部件。

本发明的复合材料，有效地改善纯玻纤增强尼龙材料的表面效果，还能够有效地防止翘曲。本发明的复合材料，具有优异的机械性能、高光泽以及优异的冲击性能，以及良好的成型加工性能，可以制备出良好表面效果的，面积较大的制件。

应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。

具体实施方式

复合材料

本发明提供的复合材料，包括具有以下重量份的组分：

尼龙6                              35-80重量份；

玻璃纤维                           28-32重量份；

苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物         10-20重量份；

填充剂                            1-5重量份；

相容剂                            1-3重量份；

加工助剂                          0.1-1重量份。

较佳地，包括具有以下重量份的组分：

尼龙6                             45-75重量份；

玻璃纤维                          28-32重量份；

苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物        10-20重量份；

填充剂                            2-4重量份；

相容剂                            1-2重量份；

加工助剂                          0.3-0.8重量份。

本发明所用的尼龙6，特征粘度为2.4-3.0。玻璃纤维是本领域常用的玻璃纤维，选自无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高强度玻璃纤维中的一种或者两种以上的组合，较佳地，所述玻璃纤维的长度为6-25微米。

本发明所用的苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物，具有较佳地光泽度，优选地光泽度为85-90，较佳地为86。优选地，苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物的热变形温度为80-90℃，较佳地为85℃。

本发明的复合材料中，所用的填充剂是滑石粉，硫酸钡，碳酸钙，硅灰石中的一种或者多种。所述的相容剂为聚烯烃和不饱和酸、酸酐的接枝物。所述的加工助剂为主抗氧剂、辅助抗氧剂、内润滑剂、外润滑剂中的一种或多种，其中，

所述的主抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇或2,6-二叔丁基-4-4甲酚中的一种或多种；

所述的辅助抗氧剂为三(2,4－二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代三丙酸二月桂酯或硫代二丙酸双硬脂醇酯中的一种或多种；

所述的内润滑剂为E蜡，硬脂酸钙或者PE蜡（聚乙烯蜡）中的一种或多种；

所述的外润滑剂为硅酮母粒或者PETS（季戊四醇硬脂酸脂）。

制备方法

本发明的复合材料，采用本领域常用的挤出机挤出获得。

挤出方法没有特别的限制，本发明的方法包括将50-80重量份尼龙6、28-32重量份玻璃纤维、10-20重量份苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物(ABS树脂)、1-5重量份填充剂、1-3重量份相容剂、0.1-1重量份加工助剂置入挤出机中挤出得到所述复合材料的步骤。

在一优选实施方式中，将PA6树脂与ABS树脂、助剂加入高混机高速搅拌2分钟，加入到挤出机的主喂料器，然后加入到双螺杆挤出机中进行基础造粒。该挤出机温度分布如下：由进料段到机头分别为：240℃、260℃、260℃、260℃、255℃、250℃、250℃、250℃、250℃，模头：260℃，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装。

本发明的复合材料，具有优异的机械性能、高光泽以及优异的冲击性能，以及良好的成型加工性能，可以制备出良好表面效果的、面积较大的制件。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

实施例1～5

各原材料重量份数见表1。

将PA6树脂与ABS树脂、助剂加入高混机高速搅拌2分钟，加入到挤出机的主喂料器，然后加入到双螺杆挤出机中进行基础造粒。该挤出机温度分布如下：由进料段到机头分别为：240℃、260℃、260℃、260℃、255℃、250℃、250℃、250℃、250℃，模头：260℃，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装。粒料在鼓风干燥箱，90℃干燥4小时，然后由注塑机制备测试样。

表1原料重量份数配比表

注：抗氧剂1098(N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺)、抗氧剂168（三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯）为本领域通用的抗氧剂；POE-MAH为马来酸酐接枝乙烯与辛烯共聚物POE-MAH。

对实施例1~5制备的测试样条的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、光泽度进行测试，并对表面进行观察。结果如表2所示。

表2性能测试结果

实施例5为普通增强尼龙6，表面浮纤，而实施例1~4制备的本发明的复合材料，表面光滑，且具有优异的机械性能以及良好的成型加工性能，可以制备出良好表面效果的，面积较大的汽车、电气设备等的制件。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料的原料配方包括：

尼龙6                             35-80重量份；

玻璃纤维                          28-32重量份；

苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物        10-20重量份；

填充剂                            1-5重量份；

相容剂                            1-3重量份；

加工助剂                          0.1-1重量份。

2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的尼龙6的特征粘度为2.4-3.0。

3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维是无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高强度玻璃纤维中的一种或者两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维的纤维直径为6-25微米。

5.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物的光泽度为85-90。

6.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的填充剂是滑石粉，硫酸钡，碳酸钙，硅灰石中的一种或者多种。

7.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的相容剂为聚烯烃和不饱和酸、酸酐的接枝物。

8.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述的加工助剂为主抗氧剂、辅助抗氧剂、内润滑剂、外润滑剂中的一种或多种，其中，

所述的主抗氧剂为β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双（2,4-二叔丁基苯基）季戊四醇或2,6-二叔丁基-4-4甲酚中的一种或多种；

所述的辅助抗氧剂为三(2,4－二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代三丙酸二月桂酯或硫代二丙酸双硬脂醇酯中的一种或多种；

所述的内润滑剂为E蜡，硬脂酸钙或者PE蜡中的一种或多种；

所述的外润滑剂为硅酮母粒或者季戊四醇硬脂酸脂。

9.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，包括将50-80重量份尼龙6、28-32重量份玻璃纤维、10-20重量份苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、1-5重量份填充剂、1-3重量份相容剂、0.1-1重量份加工助剂置入挤出机中挤出得到所述复合材料的步骤。

10.根据权利要求1所述的复合材料的应用，其特征在于，用作制备汽车、电气设备的部件。