CN112210206A - 一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法。这种复合材料是由50～80%质量百分比的长纤维母粒和余量的晶须母粒组成。其中长纤维母粒按重量份包括：尼龙30～50份，ABS 10～40份，玄武岩纤维10～50份，偶联剂0.3~2份，相容剂1～5份，抗氧剂0.2～0.5份，润滑剂0.2～0.5份；晶须母粒按重量份包括：尼龙50～82份，四针状氧化锌晶须10～30份，POE‑g‑MAH 2～10份，偶联剂0.3~2份，抗氧剂0.2～0.5份，润滑剂0.2～0.5份。该复合材料不仅具有优异的机械性能，而且具有降噪效果好、翘曲小等优点，可用于电机外壳等需要隔音降噪的部件。

Description

一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种尼龙复合材料的制备方法，特别涉及一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
随着社会发展，人类生产生活水平逐步提高，噪声污染问题也越来越严重，已同空气污染、水污染一起成为社会三大公害之一。噪声污染不光会严重危害人的听觉，使人产生疲倦甚至耳聋，而且还会加快机械结构老化，进而影响仪器仪表的精确度和寿命。
噪声控制可以从源头和传播途径入手。采用高性能降噪材料，由于无需改造现有设备、投入相对较少、施工简单方便，发展前景广阔而备受关注。目前降噪材料主要有阻尼合金和聚合物基复合材料，后者由于密度低、加工方便，性能易调控，应用前景更为广泛。
CN102276978B公开了一种轻质降噪改性尼龙材料及其制备方法，其在尼龙树脂中添加了空心无机粒子，以起到降噪作用，但未述及具体的降噪效果，且该材料的机械性能无法满足较高要求的应用。CN107556608A公开了一种家电用降噪改性聚丙烯材料及其制备方法，其在聚丙烯中添加弹性体，并与发泡剂混合使用以实现降噪改性，但仅能满足家电领域的一些需求。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提供了一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法，该材料不仅具有优异的机械性能，而且具有降噪效果好、翘曲小等优点，可用于电机外壳等需要隔音降噪的部件。
本发明所采用的技术方案是：一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，由50～80％质量百分比的长纤维母粒和余量的晶须母粒组成；
其中，长纤维母粒由以下重量份的原料组成：
尼龙30～50份，
ABS10～40份，
玄武岩纤维10～50份，
相容剂1～5份，
偶联剂0.3～2份，
抗氧剂0.2～0.5份，
润滑剂0.2～0.5份，
晶须母粒由以下重量份的原料组成：
尼龙50～82份，
四针状氧化锌晶须10～30份，
POE-g-MAH 2～10份，
偶联剂0.3～2份，
抗氧剂0.2～0.5份，
润滑剂0.2～0.5份，
所述尼龙树脂为PA6、PA66中的至少一种；所述偶联剂为含有氨基的硅烷偶联剂；所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝ABS；所述四针状氧化锌晶须为白色疏松状粉末，具有四针状显微结构，针状体长度10～50μm，针状体根部直径0.5～5μm。
所述长纤维母粒的长度为10～15mm；晶须母粒的长度为10～15mm。
所述润滑剂选自硅酮、脂肪酸酰胺、硬脂酸金属皂类、脂肪双酰胺蜡类、聚乙烯蜡类和褐煤蜡酸乙二醇酯类中的至少一种。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂中的至少一种。
所述POE-g-MAH在190℃，2.16kg下的熔融指数10g/min；POE-g-MAH的接枝率为0.6～1.2％。
一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)制备长纤维母粒：按权利要求1所述的长纤维母粒组成称取原料，先将尼龙、ABS、偶联剂、相容剂、抗氧剂和润滑剂混合，经双螺杆挤出机塑化后，送至熔体槽，然后连续的玄武岩纤维进入熔体槽，被熔体浸渍包覆后，牵引出料，切粒，得到长纤维母粒；
2)制备晶须母粒：按权利要求1所述的晶须母粒组成称取原料，先将尼龙、POE-g-MAH，偶联剂、抗氧剂和润滑剂混合，加入至双螺杆挤出机的主喂料口中，四针状氧化锌从侧喂料口加入，挤出造粒，得到晶须母粒；
3)制备尼龙复合材料：将长纤维母粒和晶须母粒混合，注塑，得到降噪改性长纤维增强尼龙复合材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果有：
1、长玄武岩纤维不仅赋予材料优异的机械性能，而且具有显著的隔音降噪作用；
2、四针状氧化锌晶须具有独特的四针状结构，可以降低纤维沿流动方向的取向，材料翘曲度低，且其自身也具有很好的减振降噪作用；
3、尼龙和ABS形成结晶/非晶体系，具有阻尼降噪作用，与玄武岩纤维和氧化锌晶须协同作用，进一步提升了复合材料的降噪效果。
具体实施方式
实施例1：
(1)长纤维母粒的制备：先将35份PA6，20份ABS，3份相容剂，2份偶联剂，0.3份抗氧剂，0.3份润滑剂混合均匀，经双螺杆挤出机塑化，进入熔体槽，然后将40份玄武岩纤维从中浸润牵引而出，再经过切粒，获得长度10～15mm，玻纤含量为40％的长纤维母粒；
(2)晶须母粒的制备：将50份PA6，28份PA66，2份POE-g-MAH，0.3份偶联剂，0.2份抗氧剂，0.2份润滑剂混合均匀后，从主喂料口加入双螺杆挤出机，然后将10份四针状氧化锌晶须从侧喂料口加入挤出机，最终得到长度10～15mm的晶须母粒；
(3)复合材料的制备：将前两个步骤得到的母粒按质量比1:1混合均匀，注塑得到降噪改性长纤维增强尼龙复合材料。
实施例2：
(1)长纤维母粒的制备：先将30份PA6，18份ABS，5份相容剂，2份偶联剂，0.2份抗氧剂，0.5份润滑剂混合均匀，经双螺杆挤出机塑化，进入熔体槽，然后将45份玄武岩纤维从中浸润牵引而出，再经过切粒，获得长度10～15mm，玻纤含量为45％的长纤维母粒；
(2)晶须母粒的制备：将60份PA6，22份PA66，3份POE-g-MAH，0.5份偶联剂，0.2份抗氧剂，0.3份润滑剂混合均匀后，从主喂料口加入双螺杆挤出机，然后将15份四针状氧化锌晶须从侧喂料口加入挤出机，最终得到长度10～15mm的晶须母粒；
(3)复合材料的制备：将前两个步骤得到的长纤维母粒和晶须母粒按质量比2:1混合均匀，注塑得到降噪改性长纤维增强尼龙复合材料。
实施例3：
(1)长纤维母粒的制备：先将30份PA6，13份ABS，5份相容剂，2份偶联剂，0.2份抗氧剂，0.4份润滑剂混合均匀，经双螺杆挤出机塑化，进入熔体槽，然后将50份玄武岩纤维从中浸润牵引而出，再经过切粒，获得长度10～15mm，玻纤含量为50％的长纤维母粒；
(2)晶须母粒的制备：将63份PA6，5份POE-g-MAH，2份偶联剂，0.2份抗氧剂，0.5份润滑剂混合均匀后，从主喂料口加入双螺杆挤出机，然后将30份四针状氧化锌晶须从侧喂料口加入挤出机，最终得到长度10～15mm的晶须母粒；
(3)复合材料的制备：将前两个步骤得到的长纤维母粒和晶须母粒按质量比4:1混合均匀，注塑得到降噪改性长纤维增强尼龙复合材料。
对比例1：
其方法与实施例1的区别在于，玄武岩纤维等质量替换为玻璃纤维。
对比例2：
其方法与实施例1的区别在于，ABS和相容剂等质量替换为PA6。
对比例3：
其方法与实施例1的区别在于，仅以长纤维母粒直接注塑成复合材料。
实施例1～3和对比例1～3的性能比较见表1。
表1实施1～3和对比例1～3的性能比较
测试项目 测试标准 实例1 实例2 实例3 对比1 对比2 对比3
拉伸强度/MPa GB/T1040.2 140 160 180 132 148 176
弯曲模量/MPa GB/T9341 7000 8500 9800 6500 7600 9250
缺口冲击强度(KJ/m<sup>2</sup>) GB/T1843 15 22 26 14 17 20
降噪量/dB 驻波管法 57 64 79 32 45 61
翘曲 目视 轻微 轻微 轻微 轻微 轻微 明显
从实施例1～3可以看出，在尼龙中添加长玄武岩纤维、ABS、四针状氧化锌晶须等，制备出的复合材料降噪效果明显，且机械性能优异、翘曲小，非常适合用于电机外壳等需要隔音降噪的部件。从实施例1和对比例1对比可以看出，采用玻纤时，材料降噪效果较差；从实施例1和对比例2对比可以看出，在尼龙中加入ABS以形成结晶/非晶体系，有助于降噪效果的进一步提高；从实施例1、3和对比例3对比可以看出，添加四针状晶须有助于降低材料的翘曲性。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域的人显然可以容易地对这些实施例作各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，由50～80%质量百分比的长纤维母粒和余量的晶须母粒组成；
其中，长纤维母粒由以下重量份的原料组成：
尼龙30～50份，
ABS 10～40份，
玄武岩纤维10～50份，
偶联剂0.3~2份，
相容剂1～5份，
抗氧剂0.2～0.5份，
润滑剂0.2～0.5份，
晶须母粒由以下重量份的原料组成：
尼龙50～82份，
四针状氧化锌晶须10～30份，
POE-g-MAH 2～10份，
偶联剂0.3~2份，
抗氧剂0.2～0.5份，
润滑剂0.2～0.5份，
所述尼龙树脂为PA6、PA66中的至少一种；所述偶联剂为含有氨基的硅烷偶联剂；所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝ABS；所述四针状氧化锌晶须为白色疏松状粉末，具有四针状显微结构，针状体长度10～50 μm，针状体根部直径0.5～5μm。
2.根据权利要求1所述的一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料，其特征是：所述长纤维母粒的长度为10～15mm；晶须母粒的长度为10～15mm。
3.根据权利要求1 所述的一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料，其特征是：所述润滑剂选自硅酮、脂肪酸酰胺、硬脂酸金属皂类、脂肪双酰胺蜡类、聚乙烯蜡类和褐煤蜡酸乙二醇酯类中的至少一种。
4.根据权利要求1 所述的一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料，其特征是：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸盐类抗氧剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料，其特征是：POE-g-MAH在190℃，2.16kg下的熔融指数10g/min；POE-g-MAH的接枝率为0.6～1.2%。
6.根据权利要求1所述的一种降噪改性长纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1）制备长纤维母粒：按权利要求1所述的长纤维母粒组成称取原料，先将尼龙、ABS、偶联剂、相容剂、抗氧剂和润滑剂混合，经双螺杆挤出机塑化后，送至熔体槽，然后连续的玄武岩纤维进入熔体槽，被熔体浸渍包覆后，牵引出料，切粒，得到长纤维母粒；
2）制备晶须母粒：按权利要求1所述的晶须母粒组成称取原料，先将尼龙、POE-g-MAH，偶联剂、抗氧剂和润滑剂混合，加入至双螺杆挤出机的主喂料口中，四针状氧化锌从侧喂料口加入，挤出造粒，得到晶须母粒；
3）制备尼龙复合材料：将长纤维母粒和晶须母粒混合，注塑，得到降噪改性长纤维增强尼龙复合材料。
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