CN105585842A - 风电叶片用长玻纤增强ppe/pa66复合材料及其制备方法 - Google Patents

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陈春华
张超
刘纪庆
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    • C08L77/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种风电叶片用长玻纤增强PPE/PA66复合材料及其制备方法，该长玻纤增强PPE/PA66复合材料包括以下质量百分比的组分：PA66：22.5％～54.4％；PPE：5％～15％；连续长玻璃纤维：40％～60％；马来酸酐：0.3％～1％；抗氧剂：0.2％～1％；成核剂：0.1％～0.5％；其中，所述PA66的相对粘度为2.0～3.2。该风电叶片用长玻纤增强PPE/PA66复合材料及其制备方法，可显著减少PA66的吸水，干态、湿态性能差异小，同时保持高力学性能、高耐疲劳强度、高性价比，满足1KW以上的风电叶片的具体应用需要。

Description

风电叶片用长玻纤增强PPE/PA66复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料及其成型加工技术领域，具体的说是涉及一种风电叶片用长玻纤增强PPE/PA66复合材料及其制备方法。
背景技术
中小型风电叶片是应用于中小型风力发电机上的关键核心部件之一。目前的制作方法主要是采用玻璃钢手糊工艺生产，但玻璃钢材料制造工艺生产效率低、成本高，不适合未来大批量生产。目前也有采用长玻纤增强PP、短玻纤增强PA66或长玻纤增强PA66生产，但长玻纤PP的耐疲劳强度等性能相对较低，短玻纤增强PA66、长玻纤增强PA66则由于吸湿性能衰减较大，只能应用于1KW以下的小型风力发电机。
1KW以上功率的风力发电叶片若用长玻纤增强PA66生产，需改善吸湿性、耐疲劳性能，才能得以应用。
已公开的专利，如CN103641958A添加丙烯酸乙酯、引发剂方式降低增强PA66的吸水率，但其强度相对较低。CN104262957A则添加5-25％的PA6T，制得的尼龙复合材料兼具低吸水率、高刚性的特点，但其成本增加明显。CN104693439A提供一种POSS材料改性PA66，通过原位聚合的方法，将POSS粒子引入到PA66树脂中，降低聚已二酰已二胺的吸水率的同时提高材料的力学性能，但其生产难以控制，较为繁琐。
发明内容
为了克服上述缺陷，本发明提供了一种风电叶片用长玻纤增强PPE/PA66复合材料及其制备方法，可显著减少PA66的吸水，干态、湿态性能差异小，同时保持高力学性能、高耐疲劳强度、高性价比，满足1KW以上的风电叶片的具体应用需要。
本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种长玻纤增强PPE/PA66复合材料，包括以下质量百分比的组分：
PA66：22.5％～54.4％；
PPE：5％～15％；
连续长玻璃纤维：40％～60％；
马来酸酐：0.3％～1％；
抗氧剂：0.2％～1％；
成核剂：0.1％～0.5％；
其中，所述PA66的相对粘度为2.0～3.2。
作为本发明的进一步改进，所述PPE的特性粘度为30-60cm3/g。
作为本发明的进一步改进，所述连续长玻璃纤维的直径为5～20μm。
作为本发明的进一步改进，所述连续长玻璃纤维的直径为17μm。
作为本发明的进一步改进，所述连续长玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
作为本发明的进一步改进，所述连续长玻璃纤维为E玻璃纤维。
作为本发明的进一步改进，所述抗氧化剂至少为N，N-1，6-己二基二(3，5-二(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯丙酰(1098)、四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯(1010)、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)和铜盐复合抗氧剂其中之一，其中，所述铜盐复合抗氧剂为碘化亚铜、碘化钾和硬脂酸锌的混合物，且三者质量比为6～10∶0.5～2∶1。
作为本发明的进一步改进，所述成核剂为颗粒粒径为0.1～1μm的无机成核剂，该无机成核剂至少为超细滑石粉和蒙脱土其中之一。
作为本发明的进一步改进，所述成核剂为颗粒粒径为0.1～1μm的有机成核剂，该有机成核剂为选自苯甲酸钠、山梨醇二苄酯、羧酸钠盐中的一种或两种组成的复合成核剂。
本发明还提供一种长玻纤增强PPE/PA66复合材料制备方法，包括以下步骤：将尼龙66、PPE、马来酸酐、抗氧剂、成核剂按比例混匀后先经过挤出机塑化熔融，然后将所得的熔体进入浸渍机头，浸渍机头的温度设为260℃～350℃；将连续长玻璃纤维通过浸渍机头模孔，浸渍后，将其牵引出浸渍机头，冷却、切粒，得到5-25mm长的长玻纤增强尼龙/PPE复合材料粒子。
本发明的有益效果是：该风电叶片用长玻纤增强PPE/PA66复合材料及其制备方法，可显著减少PA66的吸水，干态、湿态性能差异小，同时保持高力学性能、高耐疲劳强度、高性价比，满足1KW以上的风电叶片的具体应用需要。
具体实施方式
结合实施例，对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例，即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖范围之内。
以下实施例所用的PA66为PA6650BWFS，PPE为PPES201A，所用的玻璃纤维是E玻璃纤维。所用成核剂的颗粒粒径为0.1～1μm的超细滑石粉。
对比例1：
将50kg尼龙66、0.3kg铜盐混合物(碘化亚铜、碘化钾和硬脂酸锌质量比8:1:1)、0.3kg超细滑石粉和其他加工助剂按比例混匀后先经过挤出机塑化熔融，然后将所得的熔体进入浸渍机头，浸渍机头的温度设为330℃；将连续长玻璃纤维通过浸渍机头模孔，浸渍后，将其牵引出浸渍机头，冷却、切粒，得到10mm的50％玻纤含量的长玻纤增强PA66复合材料。
实施例1-8：
将PA6650BWFS、PPES201A、马来酸酐、超细滑石粉、抗氧化剂和其他加工助剂按比例混匀后先经过挤出机塑化熔融，然后将所得的熔体进入浸渍机头，浸渍机头的温度设为330℃；将连续长玻纤ER4305PM-2400通过浸渍机头模孔，浸渍后，将其牵引出浸渍机头，冷却、切粒，得到10mm长玻纤增强PPE/PA66复合材料。详细的各组分比例见表1。
将对比例1、实施例1-8得到的产品进行注塑ISO标准样条。平衡吸湿样条在50℃水浴中煮24h后拿出，再在检测实验室中平衡吸湿24h，进行力学性能测试。性能结果详见表1。
表1
由上述实施例的力学性能检测可知，本发明的风电叶片用长玻纤增强PPE/PA66复合材料，可显著减少PA66的吸水，干态、湿态性能差异小，同时保持高力学性能、高耐疲劳强度、高性价比，能够满足1KW以上的风电叶片的具体应用需要。

Claims (10)

1.一种长玻纤增强PPE/PA66复合材料，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：
PA66：22.5％～54.4％；
PPE：5％～15％；
连续长玻璃纤维：40％～60％；
马来酸酐：0.3％～1％；
抗氧剂：0.2％～1％；
成核剂：0.1％～0.5％；
其中，所述PA66的相对粘度为2.0～3.2。
2.根据权利要求1所述的长玻纤增强PPE/PA66复合材料，其特征在于：所述PPE的特性粘度为30-60cm3/g。
3.根据权利要求1所述的长玻纤增强PPE/PA66复合材料，其特征在于：所述连续长玻璃纤维的直径为5～20μm。
4.根据权利要求1所述的长玻纤增强PPE/PA66复合材料，其特征在于：所述连续长玻璃纤维的直径为17μm。
5.根据权利要求1所述的长玻纤增强PPE/PA66复合材料，其特征在于：所述连续长玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的长玻纤增强PPE/PA66复合材料，其特征在于：所述连续长玻璃纤维为E玻璃纤维。
7.根据权利要求1所述的长玻纤增强PPE/PA66复合材料，其特征在于：所述抗氧化剂至少为N，N-1，6-己二基二(3，5-二(1，1-二甲基乙基)-4-羟基苯丙酰(1098)、四〔β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯(1010)、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(168)和铜盐复合抗氧剂其中之一，其中，所述铜盐复合抗氧剂为碘化亚铜、碘化钾和硬脂酸锌的混合物，且三者质量比为6～10∶0.5～2∶1。
8.根据权利要求1所述的长玻纤增强PPE/PA66复合材料，其特征在于：所述成核剂为颗粒粒径为0.1～1μm的无机成核剂，该无机成核剂至少为超细滑石粉和蒙脱土其中之一。
9.根据权利要求1所述的长玻纤增强PPE/PA66复合材料，其特征在于：所述成核剂为颗粒粒径为0.1～1μm的有机成核剂，该有机成核剂为选自苯甲酸钠、山梨醇二苄酯、羧酸钠盐中的一种或两种组成的复合成核剂。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的长玻纤增强PPE/PA66复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将尼龙66、PPE、马来酸酐、抗氧剂、成核剂按比例混匀后先经过挤出机塑化熔融，然后将所得的熔体进入浸渍机头，浸渍机头的温度设为260℃～350℃；将连续长玻璃纤维通过浸渍机头模孔，浸渍后，将其牵引出浸渍机头，冷却、切粒，得到5-25mm长的长玻纤增强尼龙/PPE复合材料粒子。
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