CN105153687A - 一种连续玻璃纤维增强尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

一种连续玻璃纤维增强尼龙材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，由以下重量份的原料组成：连续玻璃纤维？8-25份，玄武岩纤维？3-5份，尼龙？40-70份，相容剂？3-9份，抗氧剂？0.4-0.9份，偶联剂？0.3-0.5份。本发明采用连续玻璃纤维和玄武岩纤维的混合纤维作为增强材料，在现有的连续玻璃纤维的基础上进一步提高拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度，拉伸强度最高提高了18.2%，弯曲强度最高提高了12.9%，弯曲模量最高提高了10.3%，悬臂梁缺口冲击强度最高提高了13.3%。

Description

一种连续玻璃纤维增强尼龙材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种连续玻璃纤维增强尼龙材料及其制备方法。
背景技术
尼龙是美国杰出的科学家卡罗瑟斯(Carothers)及其领导下的一个科研小组研制出来的，是世界上出现的第一种合成纤维。尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新，它的合成是合成纤维工业的重大突破，同时也是高分子化学的一个非常重要里程碑。
在PA中加入30%的玻璃纤维，PA的力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能有明显提高，耐疲劳尼龙强度是未增强的2.5倍。玻璃纤维增强PA的成型工艺与未增强时大致相同，但因流动较增强前差，所以注射压力和注射速度要适当提高，机筒温度提高10-40℃。由于玻纤在注塑过程中会沿流动方向取向，引起力学性能和收缩率在取向方向上增强，导致制品变形翘曲，因此，模具设计时，浇口的位置、形状要合理，工艺上可以提高模具的温度，制品取出后放入热水中让其缓慢冷却。另外，加入玻纤的比例越大，其对注塑机的塑化元件的磨损越大，最好是采用双金属螺杆、机筒。
长玻璃纤维增强尼龙材料与普通短玻璃纤维增性、耐蠕变性及耐磨、耐热性等都得以提高，从而进一步拓龙在汽车、机械、电器、军工等领域有巨大的发展潜力，可罩、座椅骨架、车头灯、风扇、散热器格栅、仪表盘托架等。
虽然现有的长玻璃纤维增强尼龙材料在拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度上都有很大提高，但还是不能满足一些特殊领域的应用，如何进一步提高这些指标就成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明目的是提供一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，进一步地提高拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度。
本发明的技术方案为：一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，由以下重量份的原料组成：
连续玻璃纤维8-25份，
玄武岩纤维3-5份，
尼龙40-70份，
相容剂3-9份，
抗氧剂0.4-0.9份，
偶联剂0.3-0.5份。
进一步地，连续玻璃纤维为连续无捻玻璃粗纱，纤维直径为14-20μm。
进一步地，玄武岩纤维为直径为5-7μm，长度6-10mm。
进一步地，相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝EPDM、马来酸酐接枝SEBS中的一种或几种混合物。
进一步地，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
进一步地，抗氧剂为受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂。
一种连续玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将尼龙、相容剂、抗氧剂和偶联剂加入到混料机中使之充分混合均匀；
(2)将步骤（1）得到的混合物加入到双螺杆挤出机中，从口模挤出输送至挤出模头中，机筒中的塑化温度为230-250℃；
(3)玻璃纤维和玄武岩纤维经预热处理后，引入到挤出模头中，经分散辊强制分散后与混合物充分混合，然后从口模牵出，最后冷却、切粒，即得连续玻璃纤维增强尼龙材料。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明采用连续玻璃纤维和玄武岩纤维的混合纤维作为增强材料，在现有的连续玻璃纤维的基础上进一步提高拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度，拉伸强度最高提高了18.2%，弯曲强度最高提高了12.9%，弯曲模量最高提高了10.3%，悬臂梁缺口冲击强度最高提高了13.3%。
具体实施方式
实施例1
一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，由以下重量份的原料组成：
连续玻璃纤维8份，
玄武岩纤维5份，
尼龙40份，
相容剂9份，
抗氧剂0.4份，
偶联剂0.5份。
连续玻璃纤维为连续无捻玻璃粗纱，纤维直径为14-20μm。玄武岩纤维为直径为5-7μm，长度6-10mm。相容剂为马来酸酐接枝POE。偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂。
(1)将尼龙、相容剂、抗氧剂和偶联剂加入到混料机中使之充分混合均匀；
(2)将步骤（1）得到的混合物加入到双螺杆挤出机中，从口模挤出输送至挤出模头中，机筒中的塑化温度为230-250℃；
(3)玻璃纤维和玄武岩纤维经预热处理后，引入到挤出模头中，经分散辊强制分散后与混合物充分混合，然后从口模牵出，最后冷却、切粒，即得连续玻璃纤维增强尼龙材料。
实施例2
一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，由以下重量份的原料组成：
连续玻璃纤维25份，
玄武岩纤维3份，
尼龙70份，
相容剂3份，
抗氧剂0.4份，
偶联剂0.5份。
连续玻璃纤维为连续无捻玻璃粗纱，纤维直径为14-20μm。玄武岩纤维为直径为5-7μm，长度6-10mm。相容剂为马来酸酐接枝PE和马来酸酐接枝EPDM混合物。偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
(1)将尼龙、相容剂、抗氧剂和偶联剂加入到混料机中使之充分混合均匀；
(2)将步骤（1）得到的混合物加入到双螺杆挤出机中，从口模挤出输送至挤出模头中，机筒中的塑化温度为230-250℃；
(3)玻璃纤维和玄武岩纤维经预热处理后，引入到挤出模头中，经分散辊强制分散后与混合物充分混合，然后从口模牵出，最后冷却、切粒，即得连续玻璃纤维增强尼龙材料。
实施例3
一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，由以下重量份的原料组成：
连续玻璃纤维20份，
玄武岩纤维4份，
尼龙55份，
相容剂6份，
抗氧剂0.6份，
偶联剂0.4份。
连续玻璃纤维为连续无捻玻璃粗纱，纤维直径为14-20μm。玄武岩纤维为直径为5-7μm，长度6-10mm。相容剂为马来酸酐接枝PP。偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
(1)将尼龙、相容剂、抗氧剂和偶联剂加入到混料机中使之充分混合均匀；
(2)将步骤（1）得到的混合物加入到双螺杆挤出机中，从口模挤出输送至挤出模头中，机筒中的塑化温度为230-250℃；
(3)玻璃纤维和玄武岩纤维经预热处理后，引入到挤出模头中，经分散辊强制分散后与混合物充分混合，然后从口模牵出，最后冷却、切粒，即得连续玻璃纤维增强尼龙材料。
对照例
连续玻璃纤维20份，
尼龙55份，
相容剂6份，
抗氧剂0.6份，
偶联剂0.4份。
连续玻璃纤维为连续无捻玻璃粗纱，纤维直径为14-20μm。相容剂为马来酸酐接枝PP。偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
(1)将尼龙、相容剂、抗氧剂和偶联剂加入到混料机中使之充分混合均匀；
(2)将步骤（1）得到的混合物加入到双螺杆挤出机中，从口模挤出输送至挤出模头中，机筒中的塑化温度为230-250℃；
(3)玻璃纤维经预热处理后，引入到挤出模头中，经分散辊强制分散后与混合物充分混合，然后从口模牵出，最后冷却、切粒，即得连续玻璃纤维增强尼龙材料。
表1不同实施例制备的尼龙材料的性能参数
从表1看出，采用本发明的配方和方法，拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和悬臂梁缺口冲击强度都有不同程度的提高，拉伸强度最高提高了18.2%，弯曲强度最高提高了12.9%，弯曲模量最高提高了10.3%，悬臂梁缺口冲击强度最高提高了13.3%。
由此可见，在现有的连续玻璃纤维增强尼龙的基础上，加入特定比例的玄武岩纤维，可以提高拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和悬臂梁缺口冲击强度。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (7)

1.一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：
连续玻璃纤维8-25份，
玄武岩纤维3-5份，
尼龙40-70份，
相容剂3-9份，
抗氧剂0.4-0.9份，
偶联剂0.3-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，其特征在于，连续玻璃纤维为连续无捻玻璃粗纱，纤维直径为14-20μm。
3.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，其特征在于，玄武岩纤维为直径为5-7μm，长度6-10mm。
4.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，其特征在于，相容剂为马来酸酐接枝PP、马来酸酐接枝POE、马来酸酐接枝PE、马来酸酐接枝EPDM、马来酸酐接枝SEBS中的一种或几种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，其特征在于，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种连续玻璃纤维增强尼龙材料，其特征在于，抗氧剂为受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种连续玻璃纤维增强尼龙材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将尼龙、相容剂、抗氧剂和偶联剂加入到混料机中使之充分混合均匀；
(2)将步骤（1）得到的混合物加入到双螺杆挤出机中，从口模挤出输送至挤出模头中，机筒中的塑化温度为230-250℃；
(3)玻璃纤维和玄武岩纤维经预热处理后，引入到挤出模头中，经分散辊强制分散后与混合物充分混合，然后从口模牵出，最后冷却、切粒，即得连续玻璃纤维增强尼龙材料。
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