CN106009645A - 一种低浮纤的玻璃纤维增强pa6材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，按重量份计，由下列组分组成：PA6树脂为56～78份；玻璃纤维为15～30份；复合改性剂为3～5份；增韧剂为2～5份；相容剂为1～3份；润滑剂为0.7份；抗氧剂为0.3份；所制备的玻璃纤维增强PA6材料与传统技术制备的玻璃纤维增强PA6材料相比，本发明采用特定相对粘度和质量比的有光PA6树脂与半消光PA6树脂的混合物作为基体，特定粒径大小、类型和质量比的超细滑石粉与钛白粉的混合物作为复合改性剂，特定质量比的LLDPE‑g‑MAH与POE‑g‑GMA的混合物作为增韧剂，特定质量比的硅酮粉与TAF的混合物作为润滑剂，使得所制备的玻璃纤维增强PA6材料不仅具有优良的物理机械性能，而且，表面浮纤、玻璃纤维取向以及纵横收缩不均等缺陷得到了大幅度改善和降低。

Description

一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料
技术领域
本发明涉及一种玻璃纤维增强材料，尤其是涉及一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料。
背景技术
尼龙作为工程塑料，与其他塑料相比，有着显著的优点。首先，它属于结晶塑料，质地坚韧，具有良好的物理机械性能，特别是耐冲击性能，是其他塑料无法比拟的；然后，它的摩擦系数低、磨损小，可作为自润滑材料，可用其制备各种传动零部件：此外，尼龙还具有优良的耐化学腐蚀性、电性能、易成型加工等多方面优点。但尼龙作为结构件，由于它吸湿性大、蠕变大、耐热性低、成型收缩率大、尺寸稳定性差等原因，限制了其使用范围。采用玻璃纤维对其增加改性，可大幅度改善上诉缺点，扩大其使用范围。一般来说，经玻璃纤维增强改性后的尼龙，拉伸强度、弯曲强度可提高2～3倍，弯曲模量可提高2～5倍，而蠕性则降低至未增强的四分之一或者更低。
就玻璃纤维增强尼龙而言，较常用的方法有短切玻璃纤维增强和长玻璃纤维增加。
短切玻璃纤维增强尼龙具有较好的产品表面和物理机械性能，但其成本相对较高，也需添置侧向喂料装置，而且，短切玻璃纤维与人体接触时，还会导致皮肤过敏，发痒、长疮，因此，国内很多改性工厂较难接受。
长玻璃纤维增强尼龙则是将连续长玻璃纤维从挤出机自然排气加入，通过螺杆的传动和螺纹元件的啮合作用，使玻璃纤维被自动卷入挤出机机筒。长玻璃纤维增强尼龙具有成本低、易挤出等优点，受到国内广大改性工厂的青睐。但是，它也存在一个致命缺点，即是玻璃纤维在尼龙中的分散性较差、取向性较严重，从而导致产品表面出现浮纤，影响外观和视觉美感。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，解决传统长玻璃纤维增强尼龙材料易产生浮纤，玻璃纤维取向性严重，纵横收缩不均等缺点。
本发明所采用的技术方案是：一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，按重量份计，由下列组分组成：PA6树脂为56～78份；玻璃纤维为15～30份；复合改性剂为3～5份；增韧剂为2～5份；相容剂为1～3份；润滑剂为0.7份；抗氧剂为0.3份。
进一步地，所述PA6树脂为质量比8∶2～9∶1的有光PA6树脂与半消光PA6树脂的混合物。
进一步地，所述有光PA6树脂与半消光PA6树脂的相对粘度为2.4～2.5。
进一步地，所述玻璃纤维为单丝直径为13微米的无碱无捻粗纱。
进一步地，所述复合改性剂为质量比为9∶1的超细滑石粉与钛白粉的混合物。
进一步地，所述超细滑石粉的粒径为D50＝1.0～2.0微米，D95＝3.0～7.0微米，1050℃灼烧2小时后的损失率为6～8％；钛白粉为氯化法金红石钛白粉，平均粒径为0.2～0.4微米。
进一步地，所述增韧性剂为质量比为7∶3的马来酸酐接枝性低密度聚乙烯(LLDPE-g-MAH)与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-丁烯共聚物(POE-g-GMA)的混合物。
进一步地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)。
进一步地，所述润滑剂为质量比为4∶3的硅酮粉与改性乙撑双脂肪酸酰胺(TAF)的混合物。
进一步地，所述抗氧剂为质量比为1∶2的抗氧剂1098与抗氧剂168的混合物。
本发明与传统技术相比较，其具有以下有益效果：
与传统技术制备的玻璃纤维增强PA6材料相比，本发明采用特定相对粘度和质量比的有光PA6树脂与半消光PA6树脂的混合物作为基体，特定粒径大小、类型和质量比的超细滑石粉与钛白粉的混合物作为复合改性剂，特定质量比的LLDPE-g-MAH与POE-g-GMA的混合物作为增韧剂，特定质量比的硅酮粉与TAF的混合物作为润滑剂，使得所制备的玻璃纤维增强PA6材料不仅具有优良的物理机械性能，而且，表面浮纤、玻璃纤维取向以及纵横收缩不均等缺陷得到了大幅度改善和降低。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本发明进行进一步详细说明，应当理解为，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
准备下表1所示的各重量份的原料：
表1
表1中M2500为广东新会美达锦纶股份有限公司的有光PA6树脂，相对粘度为2.50；YH-402SD为湖南岳化化工股份有限公司的半消光PA6树脂，相对粘度2.45；ER13-2000-910为巨石集团有限公司的无碱无捻粗纱，单丝直径为13微米；复合性改剂为质量比为9∶1的超细滑石粉与钛白粉的混合物，超细滑石粉的粒径为D50＝1.0～2.0微米，D95＝3.0～7.0微米，1050℃灼烧2小时后的损失率为6～8％；钛白粉为氯化法金红石钛白粉，平均粒径为0.2～0.4微米；增韧性剂为质量比为7∶3的马来酸酐接枝性低密度聚乙烯(LLDPE-g-MAH)与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-丁烯共聚物(POE-g-GMA)的混合物；相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)；润滑剂为质量比为4∶3的硅酮粉与改性乙撑双脂肪酸酰胺(TAF)的混合物；抗氧剂为质量比为1∶2的抗氧剂1098与抗氧剂168的混合物。
将上述各原料按以下方法进行加工：
首先将PA6树脂、复合性改剂、增韧剂、相容剂、润滑剂以及抗氧剂加入高速混合机中混合2分钟，然后将其混合物加入TSE 65B型双螺杆挤出机料斗，在温度230℃-250℃条件下，启动双螺杆挤出机，待双螺杆挤出机机头稳定挤出物料时，从自然排气口加入玻璃纤维，再待双螺杆挤出机机头稳定挤出含玻纤的物料时，经牵引、冷却、风干和切粒等过程即制得低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料的成品，温度设置为：一区230℃、二区235℃、三区240℃、四区240℃、五区245℃、六区245℃、七区250℃、八区250℃、九区245℃、机头245℃。
实施例2：
表2
型号/种类 重量份
M2500 50.4
YH-402SD 5.6
ER13-2000-910 30
复合改性剂 5
增韧剂 5
相容剂 3
润滑剂 0.7
抗氧剂 0.3
将表2中的各原料按实施例1的方法进行加工，即得低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料的成品。
实施例3：
表3
型号/种类 重量份
M2500 62.4
YH-402SD 15.6
ER13-2000-910 15
复合改性剂 3
增韧剂 2
相容剂 1
润滑剂 0.7
抗氧剂 0.3
将表3中的各原料按实施例1的方法进行加工，即得低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料的成品。
实施例4：
表4
型号/种类 重量份
M2500 70.2
YH-402SD 7.8
ER13-2000-910 15
复合改性剂 3
增韧剂 2
相容剂 1
润滑剂 0.7
抗氧剂 0.3
将表4中的各原料按实施例1的方法进行加工，即得低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料的成品。
对比例1：
将PA6M2500全部换成PA6M2800，其他原料全部与实施例1相同，按实施例1的方法进行加工，即得玻璃纤维增强PA6材料的成品，其中PA6M2800为广东新会美达锦纶股份有限公司的中粘度PA6树脂，其相对粘度为2.83。
对比例2：
将PA6YH-402SD全部换成PA6YH-703SD，其他原料全部与实施例1相同，按实施例1的方法进行加工，即得玻璃纤维增强PA6材料的成品，其中PA6YH-703SD为湖南岳化化工股份有限公司的中粘度PA6树脂，其相对粘度为2.73。
对比例3：
将玻璃纤维ER13-2000-910全部换成EDR14-2000-988A，其他原料全部与实施例1相同，按实施例1的方法进行加工，即得玻璃纤维增强PA6材料的成品，其中EDR14-2000-988A为巨石集团有限公司的单丝直径为14微米的无碱无捻粗纱。
对比例4：
将复合改性剂中的超细滑石粉与钛白粉的质量比变为5∶5，其他原料全部与实施例1相同，按实施例1的方法进行加工，即得玻璃纤维增强PA6材料的成品。
对比例5：
将PA M2500全部换成PA6YH-402SD，其他原料全部与实施例1相同，按实施例1的方法进行加工，即得玻璃纤维增强PA6材料的成品。
对比例6：
将PA6YH-402SD全部换成PA M2500，其他原料全部与实施例1相同，按实施例1的方法进行加工，即得玻璃纤维增强PA6材料的成品。
将上述所有实施例与对比例加工所得的玻璃纤维增强PA6材料，取样并在室温23℃条件下，按以下方法进行测试，拉伸强度按照ASTM D638-2010标准测试；弯曲模量按照ASTM D790-2010标准测试；悬梁臂缺口冲击强度按照ASTM D256-2010标准测试；融指数按照ASTM D1238-2010标准测试；灰份按照ASTM D2584-2010标准测试。
物理性能测试结果见下表5：
表5
由表5可知，实施例1-4采用本发明配方生产的低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，在30％玻璃纤维含量下，拉伸强度最低为168.3MPa，弯曲模量最低为6875.3MPa，悬臂梁缺口冲击强度最低为123.2J/m，融指数最低为10.2g/10min，表面有很低的浮纤；在15％玻璃纤维含量下，拉伸强度最低为124.2MPa，弯曲模量最低为5078.2MPa，悬臂梁缺口冲击强度最低为93.7J/m，融指数最低为14.6g/10min，表面有非常低的浮纤.
然而，对比例1中仅将PA6M2500全部换成PA6M2800，与实施例1相比，虽然只是拉伸强度降低6.5MPa，缺口冲击强度降低5.7J/m，融指数降低6.5g/10min，但是弯曲模量却降低161.8MPa，而且表面有很高的浮纤；对比例2中仅是将PA6YH-402SD全部换成PA6YH-703SD，与实施例1相比，虽然只是拉伸强度降低5.1MPa，缺口冲击强度降低2.9J/m，融指数降低6.5g/10min，但是弯曲模量却降低78.6MPa，而且表面有较高的浮纤；对比例3中仅是将ER13-2000-910全部换成EDR14-2000-988A，与实施例1相比，虽然只是拉伸强度降低6MPa，缺口冲击强度降低4.9J/m，融指数降低1.6g/10min，但是弯曲模量却降低102.9MPa，而且表面有较高的浮纤；对比例4中仅是将复合改性剂中的超细滑石粉与钛白粉的质量比变为5∶5，与实施例1相比，虽然只是融指数降低0.2g/10min，而且表面有非常低的浮纤，但是拉伸强度降低84.6MPa，缺口冲击强度降低56J/m，弯曲模量降低2192.8MPa；对比例5中仅将PA6M2500全部换成PA6YH-402SD，与实施例1相比，虽然融指数提高了3g/10min，而且表面有很低的浮纤，但是拉伸强度降低14.6MPa，缺口冲击强度降低15J/m，弯曲模量却降低324.8MPa；对比例6中仅将PA6YH-402SD全部换成PA6M2500，与实施例1相比，虽然只是拉伸强度降低5.6MPa，弯曲模量降低123.8MPa，融指数降低1.5g/10min，缺口冲击强度降低8J/m，但是表面浮纤却比实施例1高。
由上述可知，采用本发明所述特殊配方所制备的低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，可同时满足优异的物料机械性能和良好的表面外观，与传统的技术制备的玻璃纤维增强PA6材料相比，浮纤得以大幅度改善和降低。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (10)

1.一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，其特征在于：按重量份计，由下列组分组成：
2.根据权利要求1所述的一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，其特征在于：所述PA6树脂为质量比8∶2～9∶1的有光PA6树脂与半消光PA6树脂的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，其特征在于：所述有光PA6树脂与半消光PA6树脂的相对粘度为2.4～2.5。
4.根据权利要求1所述的一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，其特征在于：所述玻璃纤维为单丝直径为13微米的无碱无捻粗纱。
5.根据权利要求1所述的一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，其特征在于：所述复合改性剂为质量比为9∶1的超细滑石粉与钛白粉的混合物。
6.根据权利要求5所述的一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，其特征在于：所述超细滑石粉的粒径为D50＝1.0～2.0微米，D95＝3.0～7.0微米，1050℃灼烧2小时后的损失率为6～8％；钛白粉为氯化法金红石钛白粉，平均粒径为0.2～0.4微米。
7.根据权利要求1所述的一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，其特征在于：所述增韧性剂为质量比为7∶3的马来酸酐接枝性低密度聚乙烯(LLDPE-g-MAH)与甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝乙烯-丁烯共聚物(POE-g-GMA)的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，其特征在于：所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)。
9.根据权利要求1所述的一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，其特征在于：所述润滑剂为质量比为4∶3的硅酮粉与改性乙撑双脂肪酸酰胺(TAF)的混合物。
10.根据权利要求1所述的一种低浮纤的玻璃纤维增强PA6材料，其特征在于：所述抗氧剂为质量比为1∶2的抗氧剂1098与抗氧剂168的混合物。
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