CN107216646A - 高性能玻纤增强改性尼龙 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能玻纤增强改性尼龙，是由以下重量份的原料组成：聚酰胺PA6 55‑85份；玻璃纤维8‑14份；硅烷偶联剂0.1‑1份；超分散剂0.2‑0.5份。本发明的改性尼龙具有较佳的机械强度，同时不易浮纤，复合材料的平整度和光泽度较好。

Description

高性能玻纤增强改性尼龙
技术领域
本发明涉及复合材料的技术领域，具体涉及一种高性能玻纤增强改性尼龙。
背景技术
聚酰胺(PA，俗称尼龙)是历史悠久、用途广泛的通用工程塑料，具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工。PA的品种繁多，有PA6、 PA66、PA46、PA610、PA612、PAl2等，以及近几年开发的半芳香族尼龙和特种尼龙等很多新品种。由于各种尼龙的化学结构不同，其性能也有差异，对于PA6来说，与PA46、PAl2等品种比具有很强的价格优势，但在机械强度、耐磨性能方面还不能满足相关行业发展的要求。现有技术中，提高尼龙耐磨性的方法是在尼龙中加入耐磨剂，但耐磨剂的添加会降低尼龙的任性，流动性也较差。
现有技术中，为了增加最终产品高强度、刚性、弯曲强度、拉伸强度等机械性能，玻纤常用于增强改性尼龙材料，使其具备耐低温，尤其适合使用在高低温交变频繁的场合，弥补了玻纤增强热塑性塑料的不足(在热塑性塑料中，一般优选长玻纤)，玻纤增强尼龙因其优异的性能被广泛应用。但是玻纤增强PA存在因熔融粘度增大、流动性降低造成熔体充填困难及因流动定向引起的各向异性和翘曲变形等缺点，而且由于玻纤和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。在实际生产中，有各种用于改善浮纤现象的措施。比较传统的方法是在成型材料中加入增容剂、分散剂、润滑剂和防玻纤外露剂等添加剂来改进玻纤和树脂之间的界面相容性，提高分散相和连续相的均匀性，增加界面粘结强度，减少玻纤与树脂的分离，从而改善浮纤现象。其中有的添加剂使用效果较好，但是大多价格不菲，不仅增加了生产成本，而且对材料的力学性能也会有影响。
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，提供一种高性能玻纤增强改性尼龙，本发明的改性尼龙具有较佳的机械强度，同时不易浮纤。
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：
提供一种高性能玻纤增强改性尼龙，是由以下重量份的原料组成：
作为优选，是由以下重量份的原料组成：聚酰胺PA660-75份；玻璃纤维 12-14份；超分散剂0.35-0.4份；硅烷偶联剂0.1-0.5份。
作为优选，所述超分散剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺(TAF)。
作为优选，所述玻璃纤维为短玻纤，所述短玻纤的长度小于8mm，优选 5mm的短玻纤。
作为优选，所述高性能玻纤增强改性尼龙还含有3-5质量份其他助剂，所述其他助剂为抗氧剂、色粉、光稳定剂、紫外线吸收剂，所述抗氧剂为1010 或抗氧剂PS802中的一种。
本发明高性能玻纤增强改性尼龙的有益效果是：
(1)本发明采取PA加入短玻纤的方法，利用小尺寸的短玻纤具有较好流动性和分散性、与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，还在注塑过程中，添加少量的超分散剂改性乙撑双脂肪酸酰胺，该超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，TAF(改性乙撑双脂肪酸酰胺)溶剂化链段与基体树脂(聚酰胺PA6)有一定的相溶性，TAF起了相溶剂作用。这样，在玻璃纤维、基本树脂之间形成了类似锚固结点，即交联点，改善了玻纤与聚酰胺PA6树脂的粘结状态。由于玻纤的表面与基体树脂之间的力学作用层厚度增加，使处于玻纤表面附近的基体更易于发生剪切屈服，增加对冲击能的吸收和耗散效果，促使玻纤对基体树脂(聚酰胺PA6) 之间的增韧效果；
(2)由于玻纤在聚酰胺PA6树脂中得到很好地包覆，在加工过程中玻纤与聚酰胺PA6树脂同步流动，不易扯开，大大地减少外露的玻纤，复合材料的平整度和光泽度较好。在生产过程中，玻纤与螺杆的磨擦也相应减少，螺杆的扭矩也随之降低，生产更节能；
(3)本发明的高性能玻纤增强改性尼龙具有良好的力学性能，同时不易浮纤，最终产品的缺口抗冲击韧性等机械性能较好；
(4)采取PA加入短纤的方法，利用小尺寸的短纤具有较好流动性和分散性、与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；
(5)而且本发明配方的高性能玻纤增强改性尼龙，在注塑过程中，添加少量的润滑分散剂TAF(改性乙撑双脂肪酸酰胺)，这样玻纤与螺杆的磨擦相应减少，加工流动性好，螺杆的扭矩也随之降低。
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800转/分，混匀30min，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210℃，双螺杆挤出机的挤出转速为600转/分，挤出造粒，得到高性能玻纤增强改性尼龙。
表1各实施例中高性能玻纤增强改性尼龙的重量份
对各个实施例制备的高性能玻纤增强改性尼龙，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 拉伸强度 ≥140MPa ISO527
2 缺口冲击强度 ≥13kJ/m2 ISO179
3 热老化时间 ≥1000h 150℃
表3验证试验结果
拉伸强度/MPa 缺口冲击强度/KJ/m2 热老化时间/h
实施例1 145 22 1145
实施例2 157 23 1176
实施例3 161 23 1201
实施例4 174 27 1369
实施例5 159 28 1315
实施例6 162 27 1290
实施例7 176 28 1374
对比例1 125 16 722
对比例2 117 15 648
对比例3 138 17 730
实施例1-7配方制备的改性尼龙，其力学性能热老化时间明显高于对比例 1-3。而且从实施例4与实施例7之间进行对比可知，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1中未使用TAF，对比例3中未使用偶联剂)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。
再者，通常认为长玻纤对复合材料的机械性能的贡献更大，但是通过实施例4与对比例2之间进行比较，明显得出对于本实施例配方中使用短玻纤能够获得比使用长玻纤更优的技术效果(不管是力学性能还是抗热老化性能)，这是因为，小尺寸的短玻纤具有较好流动性和分散性、与树脂之间易于形成稳定界面相容性的特点，实现改善了浮纤现象，加之，TAF起了相溶剂作用，这样，在玻璃纤维、基本树脂之间形成了类似锚固结点，即交联点，改善了玻纤与聚酰胺PA6树脂的粘结状态。由于玻纤的表面与基体树脂之间的力学作用层厚度增加，使处于玻纤表面附近的基体更易于发生剪切屈服，增加对冲击能的吸收和耗散效果，促使玻纤对基体树脂(聚酰胺PA6)之间的增韧效果，综合力学性能增加。
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 (5)

1.一种高性能玻纤增强改性尼龙，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所述的高性能玻纤增强改性尼龙，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所述的高性能玻纤增强改性尼龙，其特征在于：所述超分散剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺。
4.根据权利要求1或2所述的高性能玻纤增强改性尼龙，其特征在于：所述玻璃纤维为短玻纤，所述短玻纤的长度小于8mm。
5.根据权利要求1或2所述的高性能玻纤增强改性尼龙，其特征在于：所述高性能玻纤增强改性尼龙还含有3-5质量份其他助剂，所述其他助剂为抗氧剂、色粉、光稳定剂、紫外线吸收剂，所述抗氧剂为1010或抗氧剂PS802中的一种。
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