CN108610627A - 一种用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材及其制备方法，长玻纤增强尼龙包括以下组分：尼龙30‑90重量份、玻璃纤维纱10‑70重量份、增韧剂1‑10重量份、相容剂1‑10重量份、抗氧剂0.05‑1重量份、润滑剂0.05‑1重量份、扩链剂0.05‑1重量份、催化剂0.05‑1重量份、色粉0‑2重量份。本发明具体制备步骤为：先将尼龙、增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂、扩链剂、催化剂和色粉在熔融池中熔融，然后将玻璃纤维纱不断牵引至分散导辊分散后进入熔融池，再将长玻纤增强尼龙线材进行编织，得到长玻纤增强尼龙布，最后将长玻纤增强尼龙布进行裁剪、加热层压，得到长玻纤增强尼龙板材。该材料高强度、高刚性、高韧性、耐高低温、耐应力发白、耐磨、耐腐蚀、防爆的优点。

Description

一种用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材及其制备方法

技术领域

本发明涉及旅行箱材料领域，具体涉及一种用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材及其制备方法，该板材具有高强度、高刚性、高韧性、耐高低温、耐应力发白、耐磨、耐腐蚀、防爆的优点。

背景技术

目前，旅行箱所用的材料主要有PP、ABS、PC、CURV四种。其中，PP通过注塑得到旅行箱，存在强度低、刚性差、耐温不佳、不耐磨、易应力发白等缺点，为改善其耐磨性，一般对旅行箱表面进行晒纹；ABS和PC通过吸塑或吹塑得到旅行箱，存在强度不够高、刚性不够大、耐磨性欠佳、耐腐蚀不佳、防爆性能差等不足，为改善其耐磨性和美观性，一般对箱体进行贴膜；CURV是新秀丽的最新专利材料，具体将PP粒料熔化后制成PP超薄片，冷却后切割成PP条带，将PP条带编织得到PP编织布，再经切割、热压得到CURV板材，CURV板材再经热压成型得到旅行箱，CURV具有密度轻、韧性佳、耐低温、耐应力发白等优点，但存在强度低、刚性差、不耐高温、不耐磨、不防爆等不足。尼龙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，特别是长纤维增强尼龙，其强度和刚性可与钢铁媲美，同时具有高韧性、耐应力发白、耐磨、耐腐蚀、防爆的特点。将长纤维增强尼龙进行编织得到长纤维增强尼龙布，再经切割、热压得到长纤维增强尼龙板材，此工艺进一步大幅度提高材料的各项性能，经热压成型制成的旅行箱性能优异，可广泛应用于军工等特殊领域。目前，该方法未见文献和专利报道。

发明内容

本发明提供了一种用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材及其制备方法，该材料高强度、高刚性、高韧性、耐高低温、耐应力发白、耐磨、耐腐蚀、防爆的优点。

本发明的发明目的之一在于提供了一种用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，所述长玻纤增强尼龙板材中含有以下组分：

本发明提供的用于旅行箱的长玻纤增强尼龙材料，其中长玻纤的强度、刚性和韧性赋予了材料高强度、高刚性和高韧性，增韧剂提高了材料的韧性，相容剂提高玻纤与基材的表界面作用从而进一步提高综合性能，抗氧剂防止了尼龙在高温下发生分解而造成性能下降，润滑剂提高尼龙的内外润滑效果从而提高加工性能，扩链剂将尼龙的分子链进一步变长使其分子量变大、性能更佳，催化剂使尼龙分子链增长的速率和分子量增加的极限得到提高。

玻璃纤维纱的直径过小，增强增刚效果不足导致长纤维增强尼龙的强度和刚性欠佳，直径过大则韧性不足。增韧剂用量过小，对材料的韧性提高不大；增韧剂用量过多，会导致材料强度和刚性的下降。相容剂用量过大，成为了主体材料，会因相容剂自身力学性能差导致材料性能下降；相容剂用量过少，提高不了玻纤与基材的界面作用，导致材料性能下降。氧剂用量过大，成本过高；抗氧剂用量过小，起不到抗氧化的作用。润滑剂用量过大，容易出现打滑、发粘等不良；润滑剂用量过小，不能改善内外润滑效果，从而不能提高加工性能。扩链剂用量过大，多余的未反应的扩链剂会影响材料的性能；扩链剂用量过小，尼龙的分子链和分子量增长不大。催化剂用量过大，多余的催化剂对尼龙分子链增长的速率和分子量增加无效，导致成本过高；催化剂用量过小，尼龙分子链增长的速率有限，分子量增加也有限。

本发明目的之二在于提供了一种所述用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将尼龙、增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂、扩链剂、催化剂和色粉在熔融池中熔融，搅拌均匀，熔融温度为230℃-300℃；

步骤2：将玻璃纤维纱不断牵引至分散导辊分散后进入熔融池，并从熔融池牵引出风干得到长玻纤增强尼龙线材；

步骤3：将长玻纤增强尼龙线材进行编织，得到长玻纤增强尼龙布；

步骤4：将长玻纤增强尼龙布进行裁剪、加热层压，得到长玻纤增强尼龙板材，热压温度为250℃-320℃。

本发明提供的用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，经长玻纤增强尼龙线材编织、裁剪、加热层压得到，不仅实现了长玻纤在材料中的有序排列、分布与分散，而且减小了分子间的应力，大幅度提高了长玻纤增强尼龙所具有的强度、刚性、韧性、耐高低温、耐应力发白、耐磨、耐腐蚀、防爆等性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明公开了一种用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，包括以下组分：

本发明中，所述尼龙为尼龙6，尼龙66，尼龙11，尼龙12，尼龙610，尼龙612，尼龙1010，尼龙46，尼龙7，尼龙9，尼龙13，尼龙6I，尼龙9T和尼龙MXD6中的至少一种。

本发明中，所述玻璃纤维纱为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和耐碱玻璃纤维纱的至少一种，玻璃纤维纱的单根直径为1μm-15μm。玻璃纤维纱的强度、刚性和韧性赋予了材料高强度、高刚性和高韧性；玻璃纤维纱的直径过小，增强增刚效果不足导致长纤维增强尼龙的强度和刚性欠佳，直径过大则韧性不足。

本发明中，所述增韧剂为POE、接枝POE、EPDM、PBE、SEBS、SBS、SIS、SEPS、SOE、ABS高胶粉、MBS、ACR、EMA、硅橡胶、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、马来酸酐和丙烯酸酯双官能化乙烯类弹性体、EVA、PU、TPO、TPE、TPV、TPU、TPEE、TPR中的至少一种。增韧剂提高了材料的韧性；增韧剂用量过小，对材料的韧性提高不大；增韧剂用量过多，会导致材料强度和刚性的下降。

本发明中，所述相容剂为马来酸酐接枝物、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。相容剂提高玻纤与基材的表界面作用从而进一步提高综合性能；相容剂用量过大，成为了主体材料，会因相容剂自身力学性能差导致材料性能下降；相容剂用量过少，提高不了玻纤与基材的界面作用，导致材料性能下降。

本发明中，所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫酸酯类中的至少一种。抗氧剂防止了尼龙在高温下发生分解而造成性能下降；抗氧剂用量过大，成本过高；抗氧剂用量过小，起不到抗氧化的作用。

本发明中，所述润滑剂为蜡类、硅酮类、酰胺类、硬脂酸类中的至少一种。润滑剂提高尼龙的内外润滑效果从而提高加工性能；润滑剂用量过大，容易出现打滑、发粘等不良；润滑剂用量过小，不能改善内外润滑效果，从而不能提高加工性能。

本发明中，所述扩链剂为1，4-丁二醇(BDO)、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇(DEG)、三甘醇、新戊二醇(NPG)、山梨醇、二乙氨基乙醇(DEAE)、二乙基甲苯二胺、乙二胺(DA)、N，N-二羟基(二异丙基)苯胺(HPA)、氢醌-二(β-羟乙基)醚(HQEE)中的至少一种。扩链剂将尼龙的分子链进一步变长使其分子量变大、性能更佳；扩链剂用量过大，多余的未反应的扩链剂会影响材料的性能；扩链剂用量过小，尼龙的分子链和分子量增长不大。

本发明中，所述催化剂为贵金属催化剂、稀土催化剂中的至少一种。催化剂使尼龙分子链增长的速率和分子量增加的极限得到提高；催化剂用量过大，多余的催化剂对尼龙分子链增长的速率和分子量增加无效，导致成本过高；催化剂用量过小，尼龙分子链增长的速率有限，分子量增加也有限。

本发明还公开一种用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将尼龙、增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂、扩链剂、催化剂和色粉在熔融池中熔融，搅拌均匀，熔融温度为230℃-300℃；

步骤2：将玻璃纤维纱不断牵引至分散导辊分散后进入熔融池，并从熔融池牵引出风干得到长玻纤增强尼龙线材；

步骤3：将长玻纤增强尼龙线材进行编织，得到长玻纤增强尼龙布；

步骤4：将长玻纤增强尼龙布进行裁剪、加热层压，得到长玻纤增强尼龙板材，热压温度为250℃-320℃。

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

步骤1：将90KG尼龙6、1KG增韧剂POE、1KG相容剂马来酸酐接枝物、0.05KG受阻酚类抗氧剂、0.05KG蜡类润滑剂、0.05KG扩链剂1，4-丁二醇(BDO)、0.05KG贵金属催化剂在熔融池中熔融，搅拌均匀，熔融温度为230℃；

步骤2：将10KG玻璃纤维纱不断牵引至分散导辊分散后进入熔融池，并从熔融池牵引出风干得到长玻纤增强尼龙线材；

步骤3：将长玻纤增强尼龙线材进行编织，得到长玻纤增强尼龙布；

步骤4：将长玻纤增强尼龙布进行裁剪、加热层压，得到长玻纤增强尼龙板材，热压温度为250℃。

实施例2

将步骤1：将30KG尼龙66、10KG增韧剂EPDM、10KG相容剂铝酸酯偶联剂、1KG受阻胺类抗氧剂、1KG酰胺类润滑剂、1KG扩链剂1，6-己二醇、1KG稀土催化剂、2KG色粉在熔融池中熔融，搅拌均匀，熔融温度为300℃；

步骤2：将70KG玻璃纤维纱不断牵引至分散导辊分散后进入熔融池，并从熔融池牵引出风干得到长玻纤增强尼龙线材；

步骤3：将长玻纤增强尼龙线材进行编织，得到长玻纤增强尼龙布；

步骤4：将长玻纤增强尼龙布进行裁剪、加热层压，得到长玻纤增强尼龙板材，热压温度为320℃。

实施例3

将步骤1：将50KG尼龙12、5KG增韧剂接枝POE、5KG相容剂硅烷偶联剂、0.5KG亚磷酸酯类抗氧剂、0.5KG硅酮类润滑剂、0.5KG扩链剂二乙基甲苯二胺、0.5KG贵金属催化剂在熔融池中熔融，搅拌均匀，熔融温度为260℃；

步骤2：将50KG玻璃纤维纱不断牵引至分散导辊分散后进入熔融池，并从熔融池牵引出风干得到长玻纤增强尼龙线材；

步骤3：将长玻纤增强尼龙线材进行编织，得到长玻纤增强尼龙布；

步骤4：将长玻纤增强尼龙布进行裁剪、加热层压，得到长玻纤增强尼龙板材，热压温度为280℃。

实施例4

将步骤1：将40KG尼龙610、6KG增韧剂SEBS、3KG相容剂钛酸酯偶联剂、0.4KG硫酸酯类抗氧剂、0.3KG蜡硬脂酸类润滑剂、0.2KG扩链剂N，N-二羟基(二异丙基)苯胺、0.1KG稀土催化剂在熔融池中熔融，搅拌均匀，熔融温度为270℃；

步骤2：将60KG玻璃纤维纱不断牵引至分散导辊分散后进入熔融池，并从熔融池牵引出风干得到长玻纤增强尼龙线材；

步骤3：将长玻纤增强尼龙线材进行编织，得到长玻纤增强尼龙布；

步骤4：将长玻纤增强尼龙布进行裁剪、加热层压，得到长玻纤增强尼龙板材，热压温度为300℃。

实施例5

将步骤1：将30KG尼龙1010、10KG增韧剂接枝POE、2KG相容剂硅烷偶联剂、0.2KG受阻酚类抗氧剂、0.2KG受阻胺类抗氧剂、0.3KG硅酮类润滑剂、0.2KG扩链剂氢醌-二(β-羟乙基)醚、0.1KG贵金属催化剂在熔融池中熔融，搅拌均匀，熔融温度为290℃；

步骤2：将60KG玻璃纤维纱不断牵引至分散导辊分散后进入熔融池，并从熔融池牵引出风干得到长玻纤增强尼龙线材；

步骤3：将长玻纤增强尼龙线材进行编织，得到长玻纤增强尼龙布；

步骤4：将长玻纤增强尼龙布进行裁剪、加热层压，得到长玻纤增强尼龙板材，热压温度为310℃。

对比例1

CURV板材。

对比例2

在实施例3中，配方不变更改板材加工工艺，即将50KG尼龙12、5KG增韧剂接枝POE、5KG相容剂硅烷偶联剂、0.5KG亚磷酸酯类抗氧剂、0.5KG硅酮类润滑剂、0.5KG扩链剂二乙基甲苯二胺、0.5KG贵金属催化剂混合均匀从双螺杆挤出机主喂料下料，50KG玻璃纤维纱由排气孔进入双螺杆挤出机，经剪切、捏合、挤出得到板材。

对比例3

在实施例3中，将增韧剂接枝POE去除。

对比例4

在实施例3中，将相容剂硅烷偶联剂去除。

对比例5

在实施例3中，将扩链剂二乙基甲苯二胺去除。

对比例6

在实施例3中，将贵金属催化剂去除。

相关性能测试：

将上述实施例1-5和对比例1-6提供的加工特点和产品性能如表1所示。

表1实施例和对比例对比

从上表的测试结果可以看出，本发明实施例制备的用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材具有高强度、高刚性、高韧性的特点。由实施例3与对比例1比较可看出，长玻纤增强尼龙板材的强度、刚性和韧性远远超过了CURV；由实施例3与对比例2比较可看出，更改制备工艺，性能大幅度下降；由实施例3与对比例3比较可看出，增韧剂对长玻纤增强尼龙板材的韧性影响较大；由实施例3与对比例4比较可看出，相容剂会影响综合机械性能；由实施例3与对比例5比较可看出，扩链剂去除后，材料的分子量下降，综合性能下降；由实施例3与对比例6比较可看出，催化剂去除后，材料的分子量增长有限，综合性能下降。

以上是对本发明实施例所提供的一种用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，其特征在于，包括如下组分：

2.权利要求1所述用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，其特征在于，所述尼龙为尼龙6，尼龙66，尼龙11，尼龙12，尼龙610，尼龙612，尼龙1010，尼龙46，尼龙7，尼龙9，尼龙13，尼龙6I，尼龙9T和尼龙MXD6中的至少一种。

3.权利要求1所述用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，其特征在于，所述玻璃纤维纱为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和耐碱玻璃纤维纱的至少一种，其中玻璃纤维纱的单根直径为1μm-15μm。

4.权利要求1所述用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，其特征在于，所述增韧剂为POE、接枝POE、EPDM、PBE、SEBS、SBS、SIS、SEPS、SOE、ABS高胶粉、MBS、ACR、EMA、硅橡胶、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯无规共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、马来酸酐和丙烯酸酯双官能化乙烯类弹性体、EVA、PU、TPO、TPE、TPV、TPU、TPEE、TPR中的至少一种。

5.权利要求1所述用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝物、硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。

6.权利要求1所述用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类、受阻胺类、亚磷酸酯类、硫酸酯类中的至少一种。

7.权利要求1用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，其特征在于，所述润滑剂为蜡类、硅酮类、酰胺类、硬脂酸类中的至少一种。

8.权利要求1用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，其特征在于，所述扩链剂为1，4-丁二醇(BDO)、1，6-己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、二甘醇(DEG)、三甘醇、新戊二醇(NPG)、山梨醇、二乙氨基乙醇(DEAE)、二乙基甲苯二胺、乙二胺(DA)、N，N-二羟基(二异丙基)苯胺(HPA)、氢醌-二(β-羟乙基)醚(HQEE)中的至少一种。

9.权利要求1用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材，其特征在于，所述催化剂为贵金属催化剂、稀土催化剂中的至少一种。

10.一种制造权利要求1所述用于旅行箱的长玻纤增强尼龙板材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将尼龙、增韧剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂、扩链剂、催化剂和色粉在熔融池中熔融，搅拌均匀，熔融温度为230℃-300℃；

步骤2：将玻璃纤维纱不断牵引至分散导辊分散后进入熔融池，并从熔融池牵引出风干得到长玻纤增强尼龙线材；

步骤3：将长玻纤增强尼龙线材进行编织，得到长玻纤增强尼龙布；

步骤4：将长玻纤增强尼龙布进行裁剪、加热层压，得到长玻纤增强尼龙板材，热压温度为250℃-320℃。