CN108485252B - 一种耐曲翘变形的增强尼龙6材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种耐曲翘变形的增强尼龙6材料及其制备方法，按照重量份数，该材料由35‑65份尼龙6、15‑25份玻璃纤维、7‑20份碳酸钙晶须、8‑15份芳纶纤维、2‑15份云母、5‑20份其他助剂组成。通过双螺杆挤出机将上述材料熔融共混制备得到一种具有优异的尺寸稳定性，良好的耐翘曲变形能力，同时兼具非常好的刚性、高耐热性的增强尼龙6材料。
Description
技术领域
本发明属于化工材料领域，涉及一种尼龙复合材料及其制备方法，具体涉及一种耐曲翘变形的增强尼龙6材料及其制备方法。
背景技术
尼龙(Nylon)为聚酰胺(PA，Polyamide)的俗称，其由二元酸和二元胺或者由氨基酸经过缩聚而得，是分子链上含有重复酰胺基团(-NHCO-)的树脂的总称。尼龙品种有：PA66、PA6、PA12、PA11、PA46、PA610、PA1010、PA612、PA6T以及特种尼龙等。其中，PA66 和PA6在尼龙产品中占绝对主导地位。
尼龙6具有优异的力学性能，并且耐磨、耐油、耐弱酸弱碱，在汽车、电子电器等领域大量应用。但其极性强、吸水性大、尺寸稳定性差和抗蠕变性差，不宜在高于80℃、潮湿及高负荷下长期使用。所以对尼龙6的改性极为必要，可采用共聚、共混、填充、增强及分子复合等改性方法，其中共混改性是近十多年来发展最为迅速的方法之一，并以其投资小、见效快、生产周期短等特点得到广泛应用。尼龙6可以与通用塑料、工程塑料、弹性体、液晶高分子等高分子材料共混改性制成聚合物基复合材料。聚合物基的尼龙6复合材料具有比强度大、比模量高、耐疲劳性能好、减震性好、耐烧蚀性好、过载时安全性好和加工工艺性好等优异性能，首先在航空航天工业中得到广泛的应用。随着高新技术的发展，此类材料在国民经济的其他领域中得到越来越广泛的应用。
玻璃纤维是纤维增强塑料中最有代表性且应用最为广泛的增强材料，可以在很大的程度上提高塑料的力学性能。为了增强尼龙6复合材料的强度，目前普遍采用的是玻璃纤维增强。以其优良的耐高温性能、较高的尺寸稳定性、较高的机械性能等优点，被广泛用于汽车发动机周边的部件，但由于尼龙6属于高结晶材料，特别容易在制作制品的时候产生内应力，并且玻纤具有各向异性，玻纤的去向不同产生各取向上的收缩比一致，二者共同作用导致玻纤增强尼龙6制品后翘曲现象比较严重，进而限制了玻璃纤维增强尼龙6复合材料的应用。
专利CN 103450491B公开了一种长玻纤增强尼龙6复合材料及其制备方法，其使用金属盐或金属络合物使尼龙中的酰胺基团与金属盐或金属络合物中的金属离子之间可以形成络合配位作用，影响尼龙6分子链间的氢键作用，从而能降低基体树脂尼龙6的结晶度，减少因结晶较高而造成的不均匀收缩，进而解决了复合材料曲翘的问题。
专利申请CN105111730A公开了一种一种洗碗机面板玻纤增强尼龙66复合材料及其制备方法，通过各种功能性助剂、特殊的碎玻璃纤维及扁平短切玻璃纤维的共同作用，采用特殊的双螺杆挤出工艺，克服了玻纤增强尼龙66复合材料的表面翘曲问题。
专利CN 102108206 B将硫酸钙晶须应用于改进玻璃纤维增强的尼龙6复合材料，协同发挥玻璃纤维和晶须的作用，显著增强了复合材料的强度、模量、耐高温性、表面光洁度。
专利申请CN 104231610 A中使用无碱玻璃微珠削弱玻璃纤维的各向异性作用，最大限度地克服后翘曲现象。
以上专利文件中分别使用不同的方式改进玻璃纤维增强的尼龙6复合，改变其后曲翘现象，但是其解决问题的方式单一，改变尼龙6复合材料的曲翘变形程度有限。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷，本发明通过添加碳酸钙晶须和云母改变尼龙6的内应力，芳纶的添加可以改变玻璃纤维的各向异性，三者相互作用，显著改变了玻璃纤维增强的尼龙6 复合材料的曲翘变形现象。
本发明提供一种耐曲翘变形的增强尼龙6材料，按照重量份数计，其由35-65份尼龙6、 5-10份玻璃纤维、7-20份碳酸钙晶须、8-20份芳纶纤维、2-15份云母、5-20份其他助剂组成。
进一步地，按照重量份数计，所述耐曲翘变形的增强尼龙6材料由40-60份尼龙6、6-8 份玻璃纤维、10-15份碳酸钙晶须、10-15份芳纶纤维、5-10份云母、5-20份其他助剂组成。
更进一步地，所述尼龙6与碳酸钙晶须和云母的重量比为50∶12-14∶6-8。
所述玻璃纤维与芳纶纤维的重量比为7∶12-14。
进一步地，所述尼龙6的粘度为2.0-2.8。
进一步地，所述玻璃纤维为无碱无捻连续玻纤，平均直径为8-15μm。
进一步地，所述碳酸钙晶须平均直径为0.3-0.8μm，平均长度为20-100μm。
进一步地，所述芳纶纤维的平均直径为10-20μm，平均长度为0.5-2mm。
进一步地，所述云母为天然矿物粉末，其平均粒径为5-100μm。
进一步地，所述其他助剂按照重量份数计包括5-15份相容剂、0.1-0.5份润滑剂、0.1-0.5 份偶联剂、0.1-0.5份抗氧剂、0.1-0.5份成核剂。
更进一步地，所述相容剂选自PE-g-MAH(马来酸酐接枝聚乙烯)、POE-g-MAH(马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物)、POE-g-GMA(三元乙丙橡胶接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯)中的一种或多种。
更进一步地，所述相容剂为POE-g-MAH。
所述润滑剂选自TAF(改性乙撑双脂肪酸酰胺)、硅酮粉、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或多种。
更进一步地，所述润滑剂优选为TAF。
所述偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、γ-甲基丙烯酸丙酯基甲氧基硅烷(KH-570)中的一种或多种。
更进一步地，所述偶联剂为KH-550。
所述抗氧剂选自N，N’-六亚甲基双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)(抗氧剂1098)和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯(抗氧剂168)中的一种或两种。
所述成核剂选自二苯亚甲基山梨醇和Surlyn树脂中的一种或两种。
本发明进一步提供一种耐曲翘变形的增强尼龙6材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须混合机中混合以打开团聚体，然后加入部分偶联剂后，干燥备用；
(2)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤后干燥，加入剩余偶联剂后干燥备用；
(3)将尼龙6、相容剂、成核剂干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂和润滑剂，充分混合；
(4)将步骤(3)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须和步骤(2)的芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。
进一步地，所述耐曲翘变形的增强尼龙6材料的制备方法中，步骤(1)中碳酸钙晶须在 1500-2000rpm转速下混合3-5min打开团聚体，然后以同样转速边搅拌边加入偶联剂乙醇溶液，混合搅拌5-10min，60-75℃干燥10-12h后，备用。
进一步地，所述步骤(2)中芳纶经无水乙醇洗涤2-3次后，60-75℃干燥2-3h后，加入剩余偶联剂乙醇溶液后，60-75℃干燥10-12h后，备用。
更进一步地，所述偶联剂乙醇溶液的质量百分浓度为5-15％。
进一步地，所述步骤(4)中双螺杆挤出机的温度设置为：一区：220～250℃；二区：220～250℃；三区：220～250℃；四区：220～250℃；五区：220～250℃；六区：220～250℃；七区：220～250℃；机头温度220～250℃，螺杆转速180～300r/min。
本发明的有益效果为：
(1)本发明添加的碳酸钙晶须经过偶联剂处理后，与尼龙6复合时具有更好的相容性及分散性，显著提高其拉伸强度、弹性模量和冲击强度等性能；云母的添加同样能够改善材料的曲翘程度，并且云母具有各种颜色，可广泛应用于各种颜色的电子或电器零件及汽车构件等；碳酸钙晶须和云母复合增强尼龙6材料，显著提高其力学性能，改善材料曲翘问题。
(2)芳纶纤维的加入可有效弥补玻璃纤维的各向异性问题，二者结合增强尼龙6材料，避免产品的力学性能和成型收缩率及热膨胀系数出现各向异性，即使高温时，其复合材料也不易翘曲。
(3)本发明制备的增强尼龙6复合材料同时兼具良好的刚性和耐热性，表面光泽度高，加工性能良好，工艺成本较低。
具体实施方式
实施例1 增强尼龙6材料及其制备
所述尼龙6的粘度为2.6；
所述玻璃纤维为无碱无捻连续玻纤，平均直径为8μm；
所述碳酸钙晶须平均直径为0.3μm，平均长度为50μm；
所述芳纶纤维的平均长度为2mm，平均直径为15μm；
所述云母为天然矿物粉末，其平均粒径为20μm。
制备方法：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须在1800rpm转速下混合3.5min打开团聚体，然后以同样转速边搅拌边加入10％的KH-550乙醇溶液，混合搅拌8min，60℃干燥12h后，备用。
(2)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤3次后，60℃干燥3h后，加入剩余10％的KH-550乙醇溶液后，60℃干燥12h后，备用。
(3)将尼龙6、POE-g-MAH、Surlyn树脂干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂1098和TAF，充分混合；
(4)将步骤(3)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须和步骤(2)的芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：240℃；二区：240℃；三区：235℃；四区：235℃；五区：235℃；六区： 230℃；七区：230℃；机头温度230℃，螺杆转速205r/min。
实施例2 增强尼龙6材料及其制备
所述尼龙6的粘度为2.5；
所述玻璃纤维为无碱无捻连续玻纤，平均直径为12μm；
所述碳酸钙晶须平均直径为0.5μm，平均长度为60μm；
所述芳纶纤维的平均长度为1.0mm，平均直径为15μm；
所述云母为天然矿物粉末，其平均粒径为80μm。
制备方法：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须在1800rpm转速下混合4min打开团聚体，然后以同样转速边搅拌边加入10％的KH-550乙醇溶液，混合搅拌8min，70℃干燥11h后，备用。
(2)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤2次后，70℃干燥2.5h后，加入剩余10％的KH-550乙醇溶液后，70℃干燥11h后，备用。
(3)将尼龙6、POE-g-MAH、二苯亚甲基山梨醇干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂1098和TAF，充分混合；
(4)将步骤(3)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须和步骤(2)的芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：230℃；二区：230℃；三区：230℃；四区：230℃；五区：230℃；六区： 230℃；七区：230℃；机头温度230℃，螺杆转速200r/min。
实施例3 增强尼龙6材料及其制备
所述尼龙6的粘度为2.0；
所述玻璃纤维为无碱无捻连续玻纤，平均直径为10μm；
所述碳酸钙晶须平均直径为0.8μm，平均长度为100μm；
所述芳纶纤维的平均长度为0.6mm，平均直径为10μm；
所述云母为天然矿物粉末，其平均粒径为5μm。
制备方法：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须在2000rpm转速下混合3min打开团聚体，然后以同样转速边搅拌边加入8％的KH-560乙醇溶液，混合搅拌10min，75℃干燥10h后，备用。
(2)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤2次后，75℃干燥2h后，加入剩余8％的KH-560乙醇溶液后，75℃干燥10h后，备用。
(3)将尼龙6、PE-g-MAH、二苯亚甲基山梨醇干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂168和硅酮粉，充分混合；
(4)将步骤(3)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须和步骤(2)的芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：250℃；二区：250℃；三区：240℃；四区：240℃；五区：240℃；六区： 235℃；七区：235℃；机头温度235℃，螺杆转速300r/min。
实施例4 增强尼龙6材料及其制备
所述尼龙6的粘度为2.8；
所述玻璃纤维为无碱无捻连续玻纤，平均直径为15μm；
所述碳酸钙晶须平均直径为0.5μm，平均长度为20μm；
所述芳纶纤维的平均长度为1mm，平均直径为18μm；
所述云母为天然矿物粉末，其平均粒径为80μm。
制备方法：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须在1500rpm转速下混合5min打开团聚体，然后以同样转速边搅拌边加入12％的KH-550乙醇溶液，混合搅拌10min，75℃干燥10h后，备用。
(2)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤2次后，75℃干燥2h后，加入剩余12％的KH-550乙醇溶液后，75℃干燥10h后，备用。
(3)将尼龙6、PE-g-MAH、Surlyn树脂干燥后加入高速混合机，再加入云母、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯和TAF，充分混合；
(4)将步骤(3)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须和步骤(2)的芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：240℃；二区：240℃；三区：235℃；四区：235℃；五区：235℃；六区： 230℃；七区：230℃；机头温度230℃，螺杆转速205r/min。
实施例5 增强尼龙6材料及其制备
所述尼龙6的粘度为2.3；
所述玻璃纤维为无碱无捻连续玻纤，平均直径为12μm；
所述碳酸钙晶须平均直径为0.3μm，平均长度为30μm；
所述芳纶纤维的平均长度为0.5mm，平均直径为20μm；
所述云母为天然矿物粉末，其平均粒径为100μm。
制备方法：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须在2000rpm转速下混合3min打开团聚体，然后以同样转速边搅拌边加入5％的KH-570乙醇溶液，混合搅拌10min，60℃干燥12h后，备用。
(2)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤3次后，60℃干燥3h后，加入剩余5％的KH-570乙醇溶液后，60℃干燥12h后，备用。
(3)将尼龙6、POE-g-GMA、二苯亚甲基山梨醇干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂1098和油酸酰胺，充分混合；
(4)将步骤(3)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须和步骤(2)的芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：250℃；二区：250℃；三区：240℃；四区：230℃；五区：230℃；六区： 220℃；七区：220℃；机头温度220℃，螺杆转速180r/min。
实施例6 增强尼龙6材料及其制备
所述尼龙6的粘度为2.7；
所述玻璃纤维为无碱无捻连续玻纤，平均直径为9μm；
所述碳酸钙晶须平均直径为0.8μm，平均长度为45μm；
所述芳纶纤维的平均长度为1.5mm，平均直径为17μm；
所述云母为天然矿物粉末，其平均粒径为55μm。
制备方法：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须在1800rpm转速下混合3.5min打开团聚体，然后以同样转速边搅拌边加入12％的KH-550乙醇溶液，混合搅拌5min，60℃干燥12h后，备用。
(2)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤3次后，60℃干燥3h后，加入剩余12％的KH-550乙醇溶液后，60℃干燥12h后，备用。
(3)将尼龙6、POE-g-GMA、二苯亚甲基山梨醇干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂1098和芥酸酰胺，充分混合；
(4)将步骤(3)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须和步骤(2)的芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：240℃；二区：240℃；三区：235℃；四区：235℃；五区：235℃；六区： 230℃；七区：230℃；机头温度230℃，螺杆转速205r/min。
对比例1 不含碳酸钙晶须的增强尼龙6材料及其制备
除不含碳酸钙晶须外，其余同实施例2
制备方法：
(1)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤2次后，70℃干燥2.5h后，加入10％的KH-550乙醇溶液后，70℃干燥11h后，备用。
(2)将尼龙6、POE-g-MAH、二苯亚甲基山梨醇干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂1098和TAF，充分混合；
(3)将步骤(2)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的芳纶纤维从双螺杆中段的第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：230℃；二区：230℃；三区：230℃；四区：230℃；五区：230℃；六区：230℃；七区：230℃；机头温度230℃，螺杆转速200r/min。
对比例2 不含云母的增强尼龙6材料及其制备
除不含云母外，其余同实施例2。
制备方法：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须在1800rpm转速下混合4min打开团聚体，然后以同样转速边搅拌边加入10％的KH-550乙醇溶液，混合搅拌8min，70℃干燥11h后，备用。
(2)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤2次后，70℃干燥2.5h后，加入剩余10％的KH-550乙醇溶液后，70℃干燥11h后，备用。
(3)将尼龙6、POE-g-MAH、二苯亚甲基山梨醇干燥后加入高速混合机，再加入抗氧剂 1098和TAF，充分混合；
(4)将步骤(3)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须和步骤(2)的芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：230℃；二区：230℃；三区：230℃；四区：230℃；五区：230℃；六区： 230℃；七区：230℃；机头温度230℃，螺杆转速200r/min。
对比例3 不含芳纶纤维的增强尼龙6材料及其制备
除不含芳纶纤维外，其余同实施例2。
制备方法：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须在1800rpm转速下混合4min打开团聚体，然后以同样转速边搅拌边加入10％的KH-550乙醇溶液，混合搅拌8min，70℃干燥11h后，备用。
(2)将尼龙6、POE-g-MAH、二苯亚甲基山梨醇干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂1098和TAF，充分混合；
(3)将步骤(2)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须从双螺杆中段的第一排气口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：230℃；二区：230℃；三区：230℃；四区：230℃；五区：230℃；六区：230℃；七区：230℃；机头温度230℃，螺杆转速200r/min。
对比例4 碳酸钙晶须未经改性的增强尼龙6材料及其制备
组分同实施例2
制备方法：
(1)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤2次后，70℃干燥2.5h后，加入10％的KH-550乙醇溶液后，70℃干燥11h后，备用。
(2)将尼龙6、POE-g-MAH、二苯亚甲基山梨醇干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂1098和TAF，充分混合；
(3)将步骤(2)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将晶须和步骤(1)的芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：230℃；二区：230℃；三区：230℃；四区：230℃；五区：230℃；六区：230℃；七区：230℃；机头温度230℃，螺杆转速200r/min。
对比例5 芳纶纤维未经改性的增强尼龙6材料及其制备
组分同实施例2
制备方法：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须在1800rpm转速下混合4min打开团聚体，然后以同样转速边搅拌边加入10％的KH-550乙醇溶液，混合搅拌8min，70℃干燥11h后，备用。
(2)将尼龙6、POE-g-MAH、二苯亚甲基山梨醇干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂1098和TAF，充分混合；
(3)将步骤(2)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须和芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。双螺杆挤出机的温度设置为：一区：230℃；二区：230℃；三区：230℃；四区：230℃；五区：230℃；六区：230℃；七区：230℃；机头温度230℃，螺杆转速200r/min。
实施例7 各增强尼龙6材料的性能测定
将实施例1-2以及对比例1-5中的增强尼龙6材料进行力学性能方面的测定，结果参见表1。
悬臂梁缺口冲击强度：按照ASTM D256进行测试；
热变形温度：按照ASTM D648进行测试；
弯曲强度：按照ASTM D790进行测定；
翘曲度：平面特征上的翘曲度；
抗拉强度：按照GB/T1040.4-2006进行测定；
断裂伸长率：按照ASTM D638进行测定；
表1 增强尼龙6材料的力学性能结果
由上表可知，在经过碳酸钙晶须、云母和芳纶纤维联合改性后的尼龙6复合材料具有优异的力学性能，尤其在曲翘程度方面具有极大的改善，弯曲强度更高，尤其当尼龙6与碳酸钙晶须和云母的重量比为50∶12-14∶6-8，所述玻璃纤维与芳纶纤维的重量比为7∶12-14时，尼龙6复合材料的曲翘度仅为0.14％，并且保证材料在其他方面仍保持更高的性能。
在对比例4-5中，碳酸酸钙晶须和芳纶纤维没经过偶联剂的改性，其在尼龙6中的分散性下降，进而导致其力学性能均有一定程度的降低。
实施例8 不同长度及粒径的填料对增强尼龙6材料曲翘度的影响
8.1碳酸钙晶须直径对增强尼龙6材料曲翘度的影响
选用平均直径为0.05、0.1、0.3、0.5、0.8、1.0、2.0μm的碳酸钙晶须制备尼龙6材料，其余同实施例2，考察尼龙6复合材料的弯曲强度和曲翘度变化，结果参见表2。
表2 不同直径碳酸钙晶须对增强尼龙6材料曲翘度的影响
由此可见，平均直径为0.3-0.8μm的碳酸钙晶须对尼龙6复合材料曲翘现象改善最为有利。
8.2碳酸钙晶须长度对增强尼龙6材料曲翘度的影响
选用平均长度为5、10、20、50、80、100、150、200μm的碳酸钙晶须制备尼龙6材料，其余同实施例2，考察尼龙6复合材料的弯曲强度和曲翘度变化，结果参见表3。
表3 不同长度碳酸钙晶须对增强尼龙6材料曲翘度的影响
由上表可知，平均长度为20-100μm的碳酸钙晶须对尼龙6复合材料曲翘现象改善最为有利。
8.3芳纶纤维直径对增强尼龙6材料曲翘度的影响
选用平均直径为1、5、10、15、20、30、40μm的芳纶纤维制备尼龙6材料，其余同实施例2，考察尼龙6复合材料的弯曲强度和曲翘度变化，结果参见表4。
表4 不同直径芳纶纤维对增强尼龙6材料曲翘度的影响
由此可见，平均直径为10-20μm的芳纶纤维能最有效地改善尼龙6复合材料曲翘现象。
8.4芳纶纤维长度对增强尼龙6材料曲翘度的影响
选用平均长度为0.1、0.5、1、1.5、2、3、5mm的芳纶纤维制备尼龙6材料，其余同实施例2，考察尼龙6复合材料的弯曲强度和曲翘度变化，结果参见表5。
表5 不同长度芳纶纤维对增强尼龙6材料曲翘度的影响
由此可见，平均长度为0.5-2mm的芳纶纤维对尼龙6复合材料曲翘现象改善最为有利。
8.5云母粒径对增强尼龙6材料曲翘度的影响
选用平均粒径为1、5、30、80、100、200、300μm的云母制备尼龙6材料，其余同实施例2，考察尼龙6复合材料的弯曲强度和曲翘度变化，结果参见表6。
表6 不同粒径云母对增强尼龙6材料曲翘度的影响
由此可见，平均粒径为5-100μm的云母能最有效地改善尼龙6复合材料曲翘现象。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种耐曲翘变形的增强尼龙6材料，其特征在于，按重量份数计，由35-65份尼龙6、5-10份玻璃纤维、7-20份碳酸钙晶须、8-20份芳纶纤维、2-15份云母、5-20份其他助剂组成；
所述碳酸钙晶须平均直径为0.3-0.8μm，平均长度为20-100μm；
所述其他助剂按照重量份数计包括5-15份相容剂、0.1-0.5份润滑剂、0.1-0.5份偶联剂、0.1-0.5份抗氧剂、0.1-0.5份成核剂；
所述芳纶纤维的平均直径为10-20μm，平均长度为0.5-2mm；
所述云母平均粒径为5-100μm。
2.根据权利要求1所述的耐曲翘变形的增强尼龙6材料，其特征在于，所述尼龙6的粘度为2.0-2.8。
3.根据权利要求1所述的耐曲翘变形的增强尼龙6材料，其特征在于，所述玻璃纤维为无碱无捻连续玻纤，直径为8-15μm。
4.根据权利要求1所述的耐曲翘变形的增强尼龙6材料，其特征在于，所述云母为天然矿物粉末。
5.根据权利要求1所述的耐曲翘变形的增强尼龙6材料，其特征在于，所述相容剂选自PE-g-MAH、POE-g-MAH、POE-g-GMA中的一种或多种；
所述润滑剂选自TAF、硅酮粉、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或多种；
所述偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酸丙酯基甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷中的一种或多种；
所述抗氧剂选自N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯中的一种或两种；
所述成核剂选自二(苯亚甲基)山梨醇和Surlyn树脂中的一种或两种。
6.权利要求1-5任一所述的耐曲翘变形的增强尼龙6材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)晶须的表面处理：碳酸钙晶须混合机中混合以打开团聚体，然后加入部分偶联剂后，干燥备用；
(2)芳纶纤维的表面处理：芳纶经无水乙醇洗涤后干燥，加入剩余偶联剂后干燥备用；
(3)将尼龙6、相容剂、成核剂干燥后加入高速混合机，再加入云母、抗氧剂和润滑剂，充分混合；
(4)将步骤(3)混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，将步骤(1)的晶须和步骤(2)的芳纶纤维分别从双螺杆中段的第一排气口和第四加料口加入，并在玻璃纤维口处添加玻璃纤维，经熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装即得。
7.权利要求6所述的耐曲翘变形的增强尼龙6材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中双螺杆挤出机的温度设置为：一区：220～250℃；二区：220～250℃；三区：220～250℃；四区：220～250℃；五区：220～250℃；六区：220～250℃；七区：220～250℃；机头温度220～250℃，螺杆转速180～300r/min。
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| CN201810398108.9A CN108485252B (zh) | 2018-04-27 | 2018-04-27 | 一种耐曲翘变形的增强尼龙6材料及其制备方法 |
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