CN107325541A - 高玻纤高表观高强度尼龙6复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高玻纤高表观高强度增强尼龙6材料,包括以下组分,各组分配比按照重量百分比计:25‑60%尼龙6、40‑65%玻璃纤维、1‑25%表面改性剂PA6I。本发明还公开了制备该材料的具体步骤:按上述组分配比称取除玻璃纤维外的各种材料,经过高速混匀后,与侧喂的玻璃纤维经双螺杆挤出机进行熔融挤出,再经造粒机切粒,生成的粒料在烘箱中干燥,然后通过注塑成型得到;所述挤出机温度为250~290℃。本发明的有益效果是:克服了传统高填充玻纤增强尼龙6表观差的缺陷,具有高强度,高表观质量玻纤增强尼龙6材料。

Description

高玻纤高表观高强度尼龙6复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域,具体涉及高玻纤高表观高强度尼龙6复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺树脂俗称尼龙(Nylon),英文名称Polyamide ,简称PA,它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。聚酰胺可由内酰胺开环聚合制得,也可由二元胺与二元酸缩聚等得到的。是美国DuPont公司最先开发用于纤维的树脂,于1939年实现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品,以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。PA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,适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性,提高性能和扩大应用范围。
普通的玻纤增强材料其性能较纯尼龙树脂已有了较大的提高,其广泛应用在机械电子、电气、汽车、纺织等行业。但是应用市场的飞速发展,对玻纤增强尼龙材料提出了更高的要求,希望玻纤增强材料具有更高的刚性及表观质量,代替钢铁零部件,使整体性能更高,体积更小,重量更轻,这一点在机械、电子、电气行业尤为突出。为解决这一问题,目前国际上主要采用两种途径,一是用碳纤维代替玻璃纤维,二是提高玻纤在树脂中的含量。前一种由于碳纤维工艺技术要求高,生产难度大、价格高,应用受到很大限制。提高玻纤在树脂中的含量,是一种已被国外大公司所证明的有效、方便、快捷的手段。
但目前市面上的高玻纤填充材料PA6I存在性能较低、表观很差的缺陷,限制了材料的适用范围,因此,有必要开发一款高玻纤高表观高强度增强尼龙6材料以适应市场需求。
发明内容
本发明针对现有技术中尼龙6的改造无法同时满足高玻纤、高表观、高强度这样的复合要求,提供了一种新的尼龙6复合材料,该尼龙6复合材料主要包括按照重量百分比计的以下组分: 25-60%尼龙6、40-65%玻璃纤维、1-25%表面改性剂PA6I。
进一步优选地,还包括有抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂、脱模剂、润滑剂、流动促进剂中一种或者几种。
这里所说的抗氧剂包括:芳香胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂
这里所说的热稳定剂包括:铜盐类长效热稳定剂等
这里所说的光稳定剂包括:紫外吸收剂、受阻胺类光稳定剂等
这里所说的脱模剂包括:硅系列、蜡系列、氟系列等
这里所说的润滑剂包括:脂肪酸及其酯类、脂肪酸酰胺、金属皂、烃类、有机硅化合物等
这里所说的流动促进剂包括:分子断链剂、脂肪酸及其酯类、脂肪酸酰胺、金属皂、烃类、有机硅化合物等
抗氧化剂的添加比例为:0.005-1%
热稳定剂的添加比例为:0.005-1%
光稳定剂的添加比例为:0.05-2.5%
脱模剂的添加比例为:0.1-2%
润滑剂的添加比例为:0.1-2%
流动促进剂的添加比例为:0.1-2%
值得注意的是,在这里所说的尼龙6既可以是单一粘度的尼龙6,也可以是不同粘度的多种尼龙6的混合物。表面改性剂PA6I可以是PA6I单体,也可以是PA6I的共聚物(如PA6I/66、PA6I/PA6T等)。
另外,作为优选,在本发明中玻璃纤维优选为扁平玻璃纤维。
并且进一步优选地,扁平玻璃纤维优选具有长度为2~5mm,截面的扁平比为2~10的结构数据。其中宾平玻璃纤维的截面的扁平比更加优选的方案是2~6,最为优选地方案是3~5。
这里的扁平比为平均值。更扁平的玻璃纤维能大幅改善材料的各向异性,还能提高性能与表观质量,同时对于改善材料强度也具有重要作用。
进一步要说明的是,扁平玻璃纤维的表面可以是表面处理的也可以是非处理的。表面处理包括但不限于环氧硅烷处理和钛酸酯处理。
本发明还提供了一种高玻纤高表观高强度尼龙6复合材料的制备方法,其具体包括以下步骤:将25-60%尼龙6和1-25%表面改性剂PA6I,经过高速混匀后,与侧喂的40-60%玻璃纤维经双螺杆挤出机进行熔融挤出,再经造粒机切粒,生成的粒料在烘箱中干燥,然后通过注塑成型得到。
其中优选所述挤出机温度为210~260℃。
进一步地,优选生成的粒料在120℃烘箱中干燥4小时,然后通过注塑成型。
通过对注塑成型的产品进行物理性能测试和表观质量查看,本发明获得的高玻纤高表观高强度增强尼龙6复合材料具有强度高、表观质量好,可以代替钢铁零部件,广泛应用于表观要求高、强度要求高的机械、电子、电气行业。
具体实施方式
为了更好地阐述本发明,下面我们结合具体实施方式,对本发明的技术方案进行进一步的阐述。
本发明所用的原材料分别从以下公司购得。
组分A:尼龙6,广东新会美达,牌号为M2400;
B:扁平玻璃纤维,泰山玻纤,牌号为T4355;
C:表面改性剂PA6I,山东东辰公司生产,牌号PA6I。
实施例1
各成分所占重量百分比为:尼龙6,35%;扁平玻璃纤维,50%;表面改性剂PA6I,15%。按以上组分配比称取尼龙6和表面改性剂PA6I,经过高速混匀后,与侧喂的扁平玻璃纤维经双螺杆挤出机进行熔融挤出,再经造粒机切粒,生成的粒料在120℃烘箱中干燥4小时,然后通过注塑机注塑成型得到;挤出机温度设置为210~260℃,注塑机温度设置为260~300℃,注塑压力为70-120bar。
实施例2
各成分所占重量百分比为:尼龙6,25%;扁平玻璃纤维,60%;表面改性剂PA6I,15%。按以上组分配比称取除扁平玻璃纤维外的各种材料,经过高速混匀后,与侧喂的扁平玻璃纤维经双螺杆挤出机进行熔融挤出,再经造粒机切粒,生成的粒料在120℃烘箱中干燥4小时,然后通过注塑机注塑成型得到;挤出机温度设置为210~260℃,注塑机温度设置为260~300℃,注塑压力为70-120bar。
实施例3:
各成分所占重量百分比为:尼龙6,45%;玻璃纤维,50%;表面改性剂PA6I,5%。按以上组分配比称取除扁平玻璃纤维外的各种材料,经过高速混匀后,与侧喂的扁平玻璃纤维经双螺杆挤出机进行熔融挤出,再经造粒机切粒,生成的粒料在120℃烘箱中干燥4小时,然后通过注塑机注塑成型得到;挤出机温度设置为210~260℃,注塑机温度设置为260~300℃,注塑压力为70-120bar。
实施例4:
各成分所占重量百分比为:尼龙6,44%;玻璃纤维,50%;表面改性剂PA6I,5%;其他助剂(热稳定剂、脱模剂、润滑剂混合物),1%。按以上组分配比称取除扁平玻璃纤维外的各种材料,经过高速混匀后,与侧喂的扁平玻璃纤维经双螺杆挤出机进行熔融挤出,再经造粒机切粒,生成的粒料在120℃烘箱中干燥4小时,然后通过注塑机注塑成型得到;挤出机温度设置为210~260℃,注塑机温度设置为260~300℃,注塑压力为70-120bar。
对比实施例1:
各成分所占重量百分比为:尼龙6,40%;玻璃纤维,60%。将尼龙6与侧喂的扁平玻璃纤维经双螺杆挤出机进行熔融挤出,再经造粒机切粒,生成的粒料在120℃烘箱中干燥4小时,然后通过注塑机注塑成型得到;挤出机温度设置为210~260℃,注塑机温度设置为260~300℃,注塑压力为70-120bar。
对比实施例2:
各成分所占重量百分比为:尼龙6,50%,玻璃纤维,50%。将尼龙6与侧喂的扁平玻璃纤维经双螺杆挤出机进行熔融挤出,再经造粒机切粒,生成的粒料在120℃烘箱中干燥4小时,然后通过注塑机注塑成型得到;挤出机温度设置为210~260℃,注塑机温度设置为260~300℃,注塑压力为70-120bar。
对比实施例3:
各成分所占重量百分比为:尼龙6,70%,表面改性剂PA6I,10%,玻璃纤维,20%。将尼龙6与侧喂的扁平玻璃纤维经双螺杆挤出机进行熔融挤出,再经造粒机切粒,生成的粒料在120℃烘箱中干燥4小时,然后通过注塑机注塑成型得到;挤出机温度设置为210~260℃,注塑机温度设置为260~300℃,注塑压力为70-120bar。
根据ISO527测试材料的拉伸强度,根据ISO178测试材料的弯曲性能,根据ISO179测试材料的冲击性能。
测试结果为:
实施例1拉伸强度为240-270Mpa,弯曲强度为360-400Mpa,弯曲模量为13000-18000Mpa,冲击强度为10-20KJ/m2,表观质量良好。
实施例2拉伸强度为240-270Mpa,弯曲强度为360-400Mpa,弯曲模量为15000-19000Mpa,冲击强度为10-20KJ/m2,表观质量良好。
实施例3拉伸强度为230-260Mpa,弯曲强度为350-390Mpa,弯曲模量为13000-17000Mpa,冲击强度为5-15KJ/m2,表观质量良好。
实施例4拉伸强度为230-260Mpa,弯曲强度为350-390Mpa,弯曲模量为13000-17000Mpa,冲击强度为5-15KJ/m2,表观质量良好,长效耐温性好。
对比实施例1拉伸强度为170-230Mpa,弯曲强度为280-340Mpa,弯曲模量为9000-12000Mpa,冲击强度为5-15KJ/m2,表观质量差,浮纤严重。
对比实施例2拉伸强度为170-230Mpa,弯曲强度为280-340Mpa,弯曲模量为9000-12000Mpa,冲击强度为5-15KJ/m2,表观质量差,浮纤严重。
对比实施例3拉伸强度为100-150Mpa,弯曲强度为150-250Mpa,弯曲模量为4000-6000Mpa,冲击强度为4-8KJ/m2,强度太差。
实验结果表明:不添加表面改性剂PA6I材料性能和表观均较差 。
上述实施例仅为本发明的优选技术方案,而不应视为对于本发明的限制,本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案,包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围,即在此范围内的等同替换改进,也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.高玻纤高表观高强度尼龙6复合材料,其特征是,主要包括按照重量百分比计的以下组分:25-60%尼龙6、40-65%玻璃纤维、1-25%表面改性剂PA6I。
2.根据权利要求1所述的高玻纤高表观高强度尼龙6复合材料,其特征是,还包括抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂、脱模剂、润滑剂、流动促进剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高玻纤高表观高强度尼龙6复合材料,所述的玻璃纤维为扁平玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的高玻纤高表观高强度尼龙6复合材料,所述的玻璃纤维为扁平玻璃纤维长度为2~5mm,截面的扁平比为2~10。
5.权利要求1所述的高玻纤高表观高强度尼龙6复合材料的制备方法,具体步骤如下:按权利要求1所述组分配比称取除玻璃纤维外的各种材料,经过高速混匀后,与侧喂的玻璃纤维经双螺杆挤出机进行熔融挤出,再经造粒机切粒,生成的粒料在烘箱中干燥,然后通过注塑成型得到;所述挤出机温度为210~260℃。
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