CN105623250A - 一种尼龙/玻璃纤维/界面结合剂复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尼龙/玻璃纤维/界面结合剂复合材料及其制备方法。主要由尼龙、玻纤及其界面结合剂复合构成，界面结合剂是以聚己内酰胺低聚物为扩散链、以硅烷偶联剂为结合基团、通过引发剂反应而成，其原料重量组分为：尼龙56～90份；玻璃纤维5～35份；界面结合剂1～5份；抗氧剂0.1～1份；热稳定剂0.1～3份；先将尼龙和玻纤干燥，将界面结合剂、抗氧剂、热稳定剂和尼龙混合，从加纤口加入玻纤，主料口加入混合物，后挤出造粒，烘干获得。本发明通过界面结合剂的加入，改善体系的加工性能，不但改善了尼龙与玻璃纤维两相之间的界面结合情况，同时还提高了复合材料体系的性能。

Description

一种尼龙/玻璃纤维/界面结合剂复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及了一种复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种尼龙/玻璃纤维/界面结合剂复合材料及其制备方法。
背景技术
尼龙(PA)是一种应用广泛的工程塑料，随着加工成型技术的进一步发展，其具有良好的刚性、耐油耐磨等性能，易于加工、同时可以回收利用，来源充足等等一系列的优势使得汽车用尼龙部件的性能稳定、质量轻巧、易于生产维护等等优点明显占据了材料优势，尼龙部件已经慢慢的取代一些金属部件。汽车工业已成为尼龙工程塑料的最大消费市场。
同时，纯尼龙也有吸水性大、耐酸性差、干态和低温冲击强度低以及吸水后易变形等缺点，使其应用范围受到了一定的限制。为了改进上述缺点，通常采用玻璃纤维增强，以改进尼龙的冲击性、热变形性、力学性能、成型加工性能及耐化学腐蚀性能。
对玻璃纤维增强尼龙的研究已非常广泛和深入，实现了工业化生产，但是玻纤在基体尼龙树脂中的分散问题会直接影响到复合材料的增强效果，因为玻纤的加入，使尼龙原有的光滑表面变的很粗糙，进而影响到产品的表面质量，同时由于玻纤和尼龙的界面结合比较差，以至于制品的物理力学强度较低。此外玻纤对加工设备的磨损也十分严重，在很大程度上增加了机器方面的损耗费用，严重的限制了它的应用。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提出了一种尼龙/玻璃纤维/界面结合剂复合材料及其制备方法，利用具有一定长度扩散链聚己内酰胺低聚物界面粘附剂提高尼龙/玻纤体系的界面结合性，改善体系的加工性能，并能通过使玻纤更好的分散，提高该复合体系的力学性能。
本发明采用的技术方案是：
一、一种尼龙/玻璃纤维/界面结合剂复合材料
本发明主要由尼龙、玻纤及其界面结合剂复合构成，界面结合剂是以聚己内酰胺低聚物为扩散链、以硅烷偶联剂为结合基团、通过引发剂反应而成，具有一定界面改善性能的助剂。
所述复合材料的原料组分及重量组分为：尼龙56～90份；玻璃纤维5～35份；界面结合剂1～5份；抗氧剂0.1～1份；热稳定剂0.1～3份。
所述的尼龙可以是尼龙6、尼龙66，其在复合材料中的组分为56～90份。
所述的玻璃纤维可以是短切玻璃纤维、连续玻璃纤维，其在在复合材料中的组分为5～35份。
所述的界面结合剂采用不同的有机酸做为封端剂，不同的硅烷偶联剂KH550、KH560作为结合基团，界面结合剂的分子量为800～2000g/mol。
所述的抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010中的一种或者两者的组合，其添加组分为0.1～1份。
所述的热稳定剂为KL-36，其添加组分为0.1～3份。
合成复合材料的设备是带有侧向喂料的双螺杆挤出机，通过侧向喂料口加入玻纤，使得其分散性好。
二、一种尼龙/玻璃纤维/界面结合剂复合材料的制备方法，合成复合材料的工艺条件为：
将尼龙在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，将界面结合剂、抗氧剂、热稳定剂和尼龙在高速混合机中混合3～5nim，在双螺杆挤出机加纤口加入玻纤，主料口加入混合物，然后在225～290℃下熔融共混后挤出造粒，料筒转速为15r/min，螺杆转速为150～200r/min，最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时。
所述尼龙、玻璃纤维、界面结合剂、抗氧剂、热稳定剂的加入质量配比为：56～90份；5～35份；1～5份；0.1～1份；0.1～3份。
本发明选择加入界面结合剂，其为硅烷偶联剂与己内酰胺通过不同封端基的齐聚物所合成的产物，其与尼龙有很好的相容性，同时，又与玻璃纤维的表面结合，并通过两种添加方式，使得玻璃纤维在尼龙基体中的有良好的分散性并形成良好的结合界面，以此来提高复合材料的综合性能。
本发明具有以下优点：
本发明通过界面结合剂的加入，一方面改善了基体与玻璃纤维的界面结合情况，另一方面提高了复合材料的力学性能等综合性能。
附图说明
图1是本发明实施例获得的PA66/GF复合材料的冲击断面图。
具体实施方式
现结合具体实施例对本发明的内容进行详细的说明。
本发明的实施例如下：
实施例1
本发明提供的材料是由以下原料按重量比例配制而成：
将尼龙6在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，将除玻璃纤维外的其他助剂与尼龙6在高速混合机中混合3～5nim，并分别按照一定的配比，在双螺杆挤出机加纤口加入玻纤，主料口加入混合物，然后在230～260℃下熔融共混后挤出造粒。料筒转速为15r/min，螺杆转速为150～200r/min。最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时。
实施例2
本发明提供的材料是由以下原料按重量比例配制而成：
将尼龙6在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，将除玻璃纤维外的其他助剂与尼龙6在高速混合机中混合3～5nim，并分别按照一定的配比，在双螺杆挤出机加纤口加入玻纤，主料口加入混合物，然后在230～260℃下熔融共混后挤出造粒。料筒转速为15r/min，螺杆转速为150～200r/min。最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时。
实施例3
本发明提供的材料是由以下原料按重量比例配制而成：
将尼龙66在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，将除玻璃纤维外的其他助剂与尼龙66在高速混合机中混合3～5nim，并分别按照一定的配比，在双螺杆挤出机加纤口加入玻纤，主料口加入混合物，然后在275～290℃下熔融共混后挤出造粒。料筒转速为15r/min，螺杆转速为150～200r/min。最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时。本实施例制备获得的尼龙66/玻璃纤维/界面结合剂复合材料经检测，其拉伸强度为224.8MPa，与未添加界面结合剂相比提高了48.5％，弯曲模量为13.87GPa，提高了11.9％，相比传统材料其技术效果显著突出。
实施例4
本发明提供的材料是由以下原料按重量比例配制而成：
将尼龙66在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，将除玻璃纤维外的其他助剂与尼龙66在高速混合机中混合3～5nim，并分别按照一定的配比，在双螺杆挤出机加纤口加入玻纤，主料口加入混合物，然后在275～290℃下熔融共混后挤出造粒。料筒转速为15r/min，螺杆转速为150～200r/min。最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时。
实施例获得的PA66/GF复合材料的冲击断面如图1所示，左侧为未添加界面结合剂，右侧为添加界面结合剂，图中可见通过界面结合剂的加入改善了基体与玻璃纤维的界面结合情况，技术效果显著突出。

Claims (10)

1.一种尼龙/玻璃纤维/界面结合剂复合材料，其特征在于：主要由尼龙、玻纤及其界面结合剂复合构成，界面结合剂是以聚己内酰胺低聚物为扩散链、以硅烷偶联剂为结合基团、通过引发剂反应而成。
2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述复合材料的原料组分及重量组分为：尼龙56～90份；玻璃纤维5～35份；界面结合剂1～5份；抗氧剂0.1～1份；热稳定剂0.1～3份。
3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述的尼龙是尼龙6或者尼龙66。
4.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述的玻璃纤维是短切玻璃纤维或者连续玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述的界面结合剂一端通过硅烷偶联剂结合连接到玻璃纤维上，另一端的聚己内酰胺低聚物链是以有机酸做为封端剂，其分子量为800～2000g/mol。
所述的界面结合剂采用不同的有机酸做为封端剂，不同的硅烷偶联剂KH550、KH560作为结合基团，并且其分子量不同，在800～2000g/mol。
6.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂168和抗氧剂1010中的一种或者两者的组合。
7.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：所述的热稳定剂为KL-36。
8.根据权利要求1所述的材料，其特征在于：合成复合材料的设备是带有侧向喂料的双螺杆挤出机。
9.一种尼龙/玻璃纤维/界面结合剂复合材料的制备方法，其特征在于：合成复合材料的工艺条件为：将尼龙在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，将界面结合剂、抗氧剂、热稳定剂和尼龙在高速混合机中混合3～5nim，在双螺杆挤出机加纤口加入玻纤，主料口加入混合物，然后在225～290℃下熔融共混后挤出造粒，料筒转速为15r/min，螺杆转速为150～200r/min，最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时。
10.根据权利要求9所述的一种尼龙/玻璃纤维/界面结合剂复合材料的制备方法，其特征在于：所述尼龙、玻璃纤维、界面结合剂、抗氧剂、热稳定剂的加入质量配比为：56～90份；5～35份；1～5份；0.1～1份；0.1～3份。
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