CN107446348A - 一种高性能长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料及其成型加工领域，涉及一种尼龙复合材料及其制备方法，该材料由包含以下重量份的组分制成：尼龙40‑70份，长纤维30‑60份，相容剂5‑10份抗氧剂0.5‑5份。与现有技术相比，本发明的高性能长纤维增强尼龙复合材料既能加强纤维与尼龙树脂熔体的浸渍包覆效果，又能避免在线反应型尼龙树脂中溶剂对环境、人体的危害；长纤维增强尼龙粒料制备的长纤维增强尼龙复合材料极大程度地增强了材料的综合性能，属于高性能结构增强材料，可应用于结构工程制件取代轻质金属材料和昂贵工程塑料；该种增强材料特别符合减轻质量和节能环保的要求，且本发明加工过程简单，易于控制。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料及其成型加工领域，涉及一种尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺俗称尼龙，PA作为第五类通用工程塑料，具有优良的力学性能、化学性能、机械性能、耐腐蚀性、自润滑性、电绝缘性良好，比重小、易于加工成型，被广泛应用于汽车、电子电器、机械仪器仪表等领域，成为国际上产量最大、应用最广泛的工程塑料之一。PA虽然具有较高的拉伸强度、良好的耐磨性和耐腐蚀性、自润滑性等优点，但也存在吸水性大、耐酸性差、干态和低温冲击强度低以及吸水后变形等缺点，使应用范围受到了一定的限制。因此，PA的改性研究已成为工程塑料以及复合材料研究领域的一个重要课题，其中，高性能长纤维增强尼龙复合材料及其生产工艺开发与应用也已经成为极具潜力的发展方向。这种材料在汽车、机械、电器等领域均有巨大的发展潜力，可用于制造汽车保险杆、发动机隔音罩、座椅骨架、车头灯、风扇、散热架器格栅、仪表盘托架等，还可以用作机械部件等，符合减轻质量和节能环保的要求，适合当前国际能源短缺和供应紧张下对汽车轻量低能耗化的未来发展要求和可回收再利用的绿色环保要求。
长纤维增强尼龙复合材料的制备技术由原位浸渍技术、粉末浸渍技术和熔体浸渍包覆技术。目前已经有人采用原位固相缩聚反应制备长纤维增强的PPS复合材料；但在采用熔体浸渍包覆工艺制备长纤维增强尼龙复合材料的研究很少，尤其采用熔体浸渍包覆工艺制备长纤维增强尼龙复合材料的研究很少。
发明内容
本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种高性能长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种尼龙复合材料，由包含以下重量份的组成制成：
尼龙 40-70份；
长纤维 30-60份；
相容剂 5-10份；
抗氧剂 0.5-5份。
所述的尼龙为尼龙6，所述的纤维为玻璃纤维，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯（PP-g-MAH)、马来酸酐接枝聚乙烯（PE-g-MAH）、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH）或马来酸酐接枝乙丙橡胶（EPDM-g-MAH）。
所述的抗氧剂选自丙烯酸酯类抗氧剂、主抗氧剂1010和辅抗氧剂168亚磷酸复配形式的三元抗氧体系，其中三者按照重量比（2-4）：1：（0.5-1.5）的混合物，优选三者质量比为3:1:1的混合物。
所述的丙烯酸酯类抗氧剂选自3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙烯酸酯、3-（3-叔丁基-4-羟基苯基）丙烯酸酯或3-（3,5-二叔丁基-2-羟基苯基）丙烯酸酯中的一种或几种以上。
一种尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述配比称取上述各种原料，将尼龙、长纤维、在90-120℃真空烘箱中干燥3-4小时，然后将干燥处理后的40-70份尼龙、5-10份相容剂、0.5-5份抗氧剂加入到高速混料机中充分混合均匀；
（2）将步骤（1）中的混合物加入到双螺杆挤出机中熔融成熔体；
（3）将步骤（2）中的树脂熔体加入到与双螺杆挤出机机头链接的浸渍模具中，浸渍模具温度在250-300℃，使干燥处理后的30-60份长纤维被熔体充分浸渍，包覆，然后冷却，牵引，切粒即得到长纤维增强尼龙复合材料；
（4）将步骤（3）中的长纤维增强尼龙复合材料粒料即得高性能长纤维增强尼龙复合材料。
所述的步骤（2）中挤出温度为235-285℃。
本发明的有益效果在于：
与现有技术相比，本发明制备的高性能长纤维增强尼龙复合材料既可以加强纤维与尼龙树脂熔体的浸渍包覆效果，同时也避免在线反应型尼龙树脂中溶剂对环境、人体的危害；另一方面，长纤维增强尼龙粒料制备的长纤维增强尼龙复合材料极大程度地增强了材料的综合性能，属于高性能结构增强材料，可应用于结构工程制件取代轻质金属材料和昂贵工程塑料；而且该种增强材料特别符合减轻质量和节能环保的要求，适合当前国际能源短缺和供应紧张下，对汽车轻量低能耗化的未来发展要求和可回收再利用的绿色环保要求，表现出良好的发展潜力和广阔的应用前景，且本发明加工过程简单，易与控制。
具体实施方式
实施例1
按照下面的重量份数称取原料：
尼龙PA-6 40份；
长玻璃纤维 30份；
相容剂PP-g-MAH 5份；
抗氧剂 0.5 份；
（其中抗氧剂的组成为3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙烯酸酯类抗氧剂0.3份、抗氧剂1010 0.1份 、抗氧剂168 0.1份）。
按照上述配比称取各种原料，将尼龙、长纤维在90-120℃真空烘箱中干燥3-4小时，然后将干燥处理后的尼龙、相容剂、抗氧剂加入到高速混料机中充分混合均匀；将上述混合物加入到双螺杆挤出机中熔融成熔体，熔融温度在235-285℃将该树脂熔体加入到与双螺杆挤出机机头链接的浸渍模具中，浸渍模具温度在250-300℃，使干燥处理后的长纤维被熔体充分浸渍，包覆，然后冷却，牵引，切粒即得到长纤维增强尼龙复合材料粒料，即得高性能长纤维增强尼龙复合材料。
将长纤维尼龙材料注塑成样品，测试其相关性能：
拉伸强度145（Mpa）测试标准ISO527-2:2012；
弯曲强度162（Mpa）测试标准ISO178:2010；
缺口冲击强度21.5（KJ/m²）测试标准ISO179-1:2010；
热变形温度188（℃）测试标准ISO75-1&2:2013。
实施例2
按照下面的重量份数称取原料：
尼龙PA-6 40份；
长玻璃纤维 45份；
相容剂PP-g-MAH 10份；
抗氧剂 5 份；
（其中抗氧剂的组成为3-（3叔丁基-4-羟基苯基）丙烯酸酯类抗氧剂0.3份、抗氧剂10100.1份 、抗氧剂168 0.1份）。
按照上述配比称取各种原料，将尼龙、长纤维在90-120℃真空烘箱中干燥3-4小时，然后将干燥处理后的尼龙、相容剂、抗氧剂加入到高速混料机中充分混合均匀；将上述混合物加入到双螺杆挤出机中熔融成熔体，熔融温度在235-285℃将该树脂熔体加入到与双螺杆挤出机机头链接的浸渍模具中，浸渍模具温度在250-300℃，使干燥处理后的长纤维被熔体充分浸渍，包覆，然后冷却，牵引，切粒即得到长纤维增强尼龙复合材料粒料。
将长纤维尼龙材料注塑成样品，测试其相关性能：
拉伸强度158（Mpa）测试标准ISO527-2:2012；
弯曲强度176（Mpa）测试标准ISO178:2010；
缺口冲击强度23.4（KJ/m²）测试标准ISO179-1:2010；
热变形温度187（℃）测试标准ISO75-1&2:2013。
实施例3
按照下面的重量份数称取原料：
尼龙PA-6 40份；
长玻璃纤维 60份；
相容剂PP-g-MAH 7.5份；
抗氧剂 2.5 份；
（其中抗氧剂的组成为3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙烯酸酯类抗氧剂1.5份、抗氧剂1010 0.5份 、抗氧剂168 0.5份）。
按照上述配比称取各种原料，将尼龙、长纤维在90-120℃真空烘箱中干燥3-4小时，然后将干燥处理后的尼龙、相容剂、抗氧剂加入到高速混料机中充分混合均匀；将上述混合物加入到双螺杆挤出机中熔融成熔体，熔融温度在235-285℃将该树脂熔体加入到与双螺杆挤出机机头链接的浸渍模具中，浸渍模具温度在250-300℃，使干燥处理后的长纤维被熔体充分浸渍，包覆，然后冷却，牵引，切粒即得到长纤维增强尼龙复合材料粒料。
将长纤维尼龙材料注塑成样品，测试其相关性能；
拉伸强度165（Mpa）测试标准ISO527-2:2012；
弯曲强度185（Mpa）测试标准ISO178:2010；
缺口冲击强度26.9（KJ/m²）测试标准ISO179-1:2010；
热变形温度189（℃）测试标准ISO75-1&2:2013。
实施例4
按照下面的重量份数称取原料：
尼龙PA-6 55份；
长玻璃纤维 45份；
相容剂PP-g-MAH 10份；
抗氧剂 5 份；
（其中抗氧剂的组成为3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙烯酸酯类抗氧剂0.3份、抗氧剂1010 1份 、抗氧剂168 1份）。
按照上述配比称取各种原料，将尼龙、长纤维在90-120℃真空烘箱中干燥3-4小时，然后将干燥处理后的尼龙、相容剂、抗氧剂加入到高速混料机中充分混合均匀；将上述混合物加入到双螺杆挤出机中熔融成熔体，熔融温度在235-285℃将该树脂熔体加入到与双螺杆挤出机机头链接的浸渍模具中，浸渍模具温度在250-300℃，使干燥处理后的长纤维被熔体充分浸渍，包覆，然后冷却，牵引，切粒即得到长纤维增强尼龙复合材料粒料。
将长纤维尼龙材料注塑成样品，测试其相关性能：
拉伸强度173（Mpa）测试标准ISO527-2:2012；
弯曲强度203（Mpa）测试标准ISO178:2010；
缺口冲击强度32.5（KJ/m²）测试标准ISO179-1:2010；
热变形温度190（℃）测试标准ISO75-1&2:2013。
实施例5
按照下面的重量份数称取原料：
尼龙PA-6 70份；
长玻璃纤维 30份；
相容剂PP-g-MAH 5份；
抗氧剂 5 份；
（其中抗氧剂的组成为3-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙烯酸酯类抗氧剂0.3份、抗氧剂1010 5份 、抗氧剂168 5份）。
按照上述配比称取各种原料，将尼龙、长纤维在90-120℃真空烘箱中干燥3-4小时，然后将干燥处理后的尼龙、相容剂、抗氧剂加入到高速混料机中充分混合均匀；将上述混合物加入到双螺杆挤出机中熔融成熔体，熔融温度在235-285℃将该树脂熔体加入到与双螺杆挤出机机头链接的浸渍模具中，浸渍模具温度在250-300℃，使干燥处理后的长纤维被熔体充分浸渍，包覆，然后冷却，牵引，切粒即得到长纤维增强尼龙复合材料粒料。
将长纤维尼龙材料注塑成样品，测试其相关性能：
拉伸强度147（Mpa）测试标准ISO527-2:2012；
弯曲强度170（Mpa）测试标准ISO178:2010；
缺口冲击强度22.6（KJ/m²）测试标准ISO179-1:2010；
热变形温度186（℃）测试标准ISO75-1&2:2013。
从上述的数据可以看出，本发明制备长纤维增强尼龙复合材料，拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等性能数据表明，材料具有很好的综合力学性能，属于高性能结构增强材料，可应用于结构工程制件取代轻质金属材料和昂贵工程塑料；从热变形温度数据也可以看出材料具有良好的热稳定性；另外，该种增强材料特别符合减轻质量和节能环保的要求，适合当前国际能源短缺和供应紧张下，对汽车轻量低能耗化的未来发展要求和可回收利用的绿色环保要求，表现出良好的发展潜力和广阔的应用前景。
Claims (8)
1.一种尼龙复合材料，其特征在于：由包含以下重量份的组分制成：
尼龙 40-70份；
长纤维 30-60份；
相容剂 5-10份；
抗氧剂 0.5-5份。
2.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于：所述的尼龙为尼龙6。
3.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于：所述的长纤维为玻璃纤维。
4.根据权利要求1所,述的尼龙复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，马来酸酐接枝聚乙烯，马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物或马来酸酐接枝乙丙橡胶。
5.根据权利要求1所，述的尼龙复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自丙烯酸酯类抗氧剂，四季戊四醇酯和三亚磷酸酯复配形成的三元抗氧体系，其中三者按照重量比（2-4）：1：（0.5-1.5）的混合物，优选三者质量比为3:1:1的混合物。
6.根据权利要求1所,述的尼龙复合材料，其特征在于：所述的丙烯酸酯类抗氧剂选自3-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙烯酸酯。
7.一种上述权利要求1-6中任一所述的尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）按照权利要求1所述的配比称取各种原料，将尼龙，长纤维，在90-120℃真空烘箱中干燥3-4小时，然后将干燥处理后的40-70尼龙，5-10份相容剂，0.5-5份抗氧剂加入到高速混料机中充分混合均匀；
（2）将步骤（1）中的混合物加入到双螺杆挤出机中熔融成熔体；
（3）将步骤（2）中的树脂熔体加入到与双螺杆挤出机机头链接的浸渍模具中，浸渍模具温度在250-300℃，使干燥处理后的30-60份长纤维被熔体充分浸渍，包覆，然后冷却，牵引，切粒即得到长纤维增强尼龙复合材料；
（4）将步骤（3）中的长纤维增强尼龙复合材料粒料即得高性能长纤维增强尼龙复合材料。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述的步骤（2）中挤出温度为235-285℃。
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| CN201610381709.XA CN107446348A (zh) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | 一种高性能长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法 |
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| CN201610381709.XA CN107446348A (zh) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | 一种高性能长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法 |
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| CN201610381709.XA Pending CN107446348A (zh) | 2016-06-01 | 2016-06-01 | 一种高性能长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111100450A (zh) * | 2019-12-23 | 2020-05-05 | 上海普利特伴泰材料科技有限公司 | 一种用于吸声阻尼的增强尼龙复合材料及其制备方法 |
| CN115109407A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-09-27 | 深圳市沃特新材料股份有限公司 | 纤维增强尼龙复合材料及其制备方法 |
| CN116410589A (zh) * | 2023-03-09 | 2023-07-11 | 锡山区高彪五金厂 | 轻质高强避震器外筒用材料及其制备方法 |
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2016
- 2016-06-01 CN CN201610381709.XA patent/CN107446348A/zh active Pending
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| CN116410589A (zh) * | 2023-03-09 | 2023-07-11 | 锡山区高彪五金厂 | 轻质高强避震器外筒用材料及其制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20171208 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |