CN107189414A - 长玻纤增强改性尼龙 - Google Patents

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余林华
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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Abstract

本发明公开了一种长玻纤增强改性尼龙，该复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂55‑75份；长玻纤8‑14份；三元无规共聚物0.5‑1.2份；环形碳化二亚胺MC‑CDI 0.3‑1份；偶联剂0.1‑1份；润滑分散剂0.2‑0.5份。本发明的改性尼龙(LFRT)中长玻纤和PA树脂的相容性良好，玻纤不易外露，同时兼具高强度、高冲击性能。

Description

长玻纤增强改性尼龙
技术领域
本发明涉及复合材料的技术领域，具体涉及一种长玻纤增强改性尼龙。
背景技术
长玻纤增强改性尼龙材料具有如下特性高强度、刚性、弯曲强度、拉伸强度等；耐高温、耐低温，尤其适合使用在高低温交变频繁的场合；高尺寸稳定性；可在普通注塑机上进行注塑成型，也可模压成型；低翘曲、表面光洁。可以弥补常用的短纤维增强热塑性塑料的不足。鉴于其突出的力学性能和热性能，采用长纤维增强技术是实现通用塑料和工程塑料达到高性能化目标的重要改性技术之一，LFRT可在汽车、机械、体育、航空航天等领域广泛应用。主要用于性能要求较高的零件，如需承受高强度、高冲击的塑料功能件，像油门踏板、电气插接盒和塑料齿轮等。但是由于玻纤和PA树脂材质的差异，容易产生相容性问题，在成型过程中出现玻纤外露(俗称浮纤)等表面质量不良现象。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种长玻纤增强改性尼龙(LFRT)，本发明的改性尼龙(LFRT)中长玻纤和PA树脂的相容性良好，玻纤不易外露，同时兼具高强度、高冲击性能。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
提供一种长玻纤增强改性尼龙，是由以下重量份的原料组成：
作为优选，长玻纤增强改性尼龙是由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂60-70份；长玻纤10-12份；三元无规共聚物0.8-1.2份；环形碳化二亚胺 MC-CDI 0.3-0.5份；偶联剂0.1-0.3份；润滑分散剂0.35-0.4份。
配方中，环形碳化二亚胺MC-CDI的结构式如下：
其中，式中R为脂肪族基团，X为胺酯(NHCOO)或尿素(NHCONH)， Y为聚碳酸酯，n为1或2。
作为优选，所述长玻纤的长度为8-15mm。
作为优选，所述三元无规共聚物为乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物。
作为优选，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
作为优选，所述润滑分散剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺。
作为优选，所述长玻纤增强改性尼龙还包括0.5-2质量份的其他助剂，其中，所述其他助剂包括抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、色粉。
本发明长玻纤增强改性尼龙的有益效果是：
(1)本发明采取超低粘度PA加入长玻纤的方法，使长玻纤与PA树脂之间易于形成稳定界面相容性的特点，实现改善浮纤的目的。同时，本发明还在注塑过程中，添加少量的润滑分散剂(TAF)，该润滑分散剂极性基团与硅烷偶联剂的长链末端通过范得华产生很强的吸引力，该吸引力足以使两物相界面消失，而形成一相，这样，在长玻纤、基本树脂PA之间形成了交联点，明显改善了长玻纤与PA树脂的粘结状态。由于长玻纤在PA树脂中得到很好地包覆，在加工过程中长玻纤与PA树脂同步流动，不易扯开，大大地减少外露的玻纤，产品的表面平整度更好更光滑；因TAF起到相溶剂作用，可节省偶联剂的使用，防止因为过多助剂的加入增加挥发性气体的释放，最终产品更环保、安全；
(2)本发明中添加的环形碳化二亚胺MC-CDI，能有效地捕捉聚合物中因PA树脂水解产生的羧基，生成稳定无害的产物(如酰脲衍生物)，降低PA 树脂羧酸官能基含量、水含量，防止PA树脂因酸化催化水解所导致的劣化，而且由于长玻纤很好的包覆，使PA树脂更不易水解，有效防止因为MC-CDI 捕捉作用产生过多酰脲衍生物造成明显提高水的介电常数，破坏水结构，使临界胶束浓度增大，胶团尺寸变小，最终降低偶联剂的偶联效果；
(3)另还添加了乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物，挤出加工过程中可对PA树脂进行封端及扩链，有效抑制PA树脂的水解。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，本发明的具体实施方式由以下实施例详细给出。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
按照下表1中各实施例的配方量称量原材料，将所称取的样品加入高混机中，转速1000转/分，混匀20min，充分混匀后，得到预混料，再将预混料转移至双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机的挤出温度为200℃，双螺杆挤出机的挤出转速为600转/分，挤出造粒，得到长玻纤增强改性尼龙。
表1 实施例中长玻纤增强改性尼龙的重量份
对各个实施例制备的长玻纤增强改性尼龙，进行结果验证试验，按表2 标准进行测试，结果见表3。
表2 主要技术指标
编号 项目 指标 测试方法
1 维卡温度 ≥120℃ ISO306
2 弯曲强度 ≥65MPa ISO178
3 缺口冲击强度 ≥20kJ/m2 ISO180
4 耐水解 性能保持率≥85％ 90℃/RH90/72H
表3 验证试验结果
不同时添加三元无规共聚物、MC-CDI和偶联剂三者的对比例6效果均较差。
添加三元无规共聚物，不添加MC-CDI(对比例5)和偶联剂(对比例3) 效果次之，这是因为只有三元无规共聚物对聚碳酸酯进行封端及扩链，有效抑制聚碳酸酯的水解的作用，而没有环形碳化二亚胺(MC-CDI)阻止聚合物水解的作用，以及偶联剂增强机械性能的效果，使其相对于按照本发明配方中实施例得到产品的机械性能降低。
通过实施例4与对比例7进行对比，不难看出，添加长玻纤增强改性尼龙(LFRT)的技术效果比使用短玻纤增强改性尼龙的技术效果更好，这是因为长玻纤增强改性尼龙材料具有高强度、刚性、弯曲强度、拉伸强度等特性，尤其适合使用在高低温交变频繁的场合，机械性能整体增强。而且润滑分散剂(TAF)针对长玻纤和短玻纤的作用不一样，明显是在长玻纤的时，润滑分散剂(TAF)的作用发挥较好。
比较实施例4与实施例7，可以明显看出，添加更多的交联剂并没有增效的作用，反而添加量较少的实施例4的技术效果更好，也即在TAF的添加量一致的情况下，增加偶联剂的使用并没有明显增加技术效果，只需添加较少的硅烷偶联剂就可以达到很好的技术效果，这是因为TAF起了相溶剂作用，具有节省偶联剂使用的作用，TAF与硅烷偶联剂的长链末端通过范得华产生很强的吸引力的作用是具有一定的平衡作用的，超过平衡点，作用便不再明显，但是不适用其中任何一个原料(对比例2中未使用TAF，对比例3中未使用硅烷偶联剂)均却明显降低了力学性能，由此得出TAF与硅烷偶联剂之间起到了协同增效的作用，互相关联、互相作用。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种长玻纤增强改性尼龙，其特征在于：是由以下重量份的原料组成：
2.根据权利要求1所述的长玻纤增强改性尼龙，其特征在于：是由以下重量份的原料组成：
3.根据权利要求1或2所述的长玻纤增强改性尼龙，其特征在于：所述长玻纤的长度为8-15mm。
4.根据权利要求1或2所述的长玻纤增强改性尼龙，其特征在于：所述三元无规共聚物为乙烯-丙烯腈-甲基丙烯酸缩水甘油酯的三元无规共聚物。
5.根据权利要求1或2所述的长玻纤增强改性尼龙，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1或2所述的长玻纤增强改性尼龙，其特征在于：所述润滑分散剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺。
7.根据权利要求1或2所述的长玻纤增强改性尼龙，其特征在于：所述长玻纤增强改性尼龙还包括0.5-2质量份的其他助剂，其中，所述其他助剂包括抗氧剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、色粉。
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