CN112574558A - 一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料包括以下重量份的组分：聚己二酸戊二胺树脂100份、改性玻璃纤维15～60份、硅烷类偶联剂A0.1～1.5份、润滑剂0.1～0.5份和抗氧剂0.5～1.0份，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。本发明的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料以生物基尼龙聚己二酸戊二胺(PA56)为基体，由于聚己二酸戊二胺材料特殊的结晶过程，结晶过程比较长，玻璃纤维有充分的时间被尼龙包覆、浸润，搭配作为润滑剂的乙撑双硬脂酰胺后，有利于提高相容性和亲和新，改善上述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料的力学性能和表面性能，无浮纤。
Description
技术领域
本发明涉及高分子复合物材料领域，具体涉及一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料及其制备方法。
背景技术
传统的石油基尼龙具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性，摩擦系数低，广泛应用于汽车、机械、航空、电子电器等领域，常见的石油基尼龙一般包括：PA6、PA66、PA610、PA1010等。
随着尼龙材料的用途越来越广泛，人们对其提出了越来越高的要求，其中力学性能是重点关注的对象，而力学性能的提高往往是通过物理改性来实现的。玻璃纤维填充改性提高抗拉强度和抗冲击强度，是尼龙改性的常见手段之一。玻璃纤维填充改性材料最常遇到的问题就是，随着玻璃纤维重量份的提高(5wt％～60wt％)，制品表面往往出现玻璃纤维外露的现象，行业内称之为“浮纤”，浮纤一般表现为放射状的白色痕迹，形状不规则，会严重影响制品外观，使用户无法接受，当制品为黑色或其他深色时尤为严重。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料包括以下重量份的组分：聚己二酸戊二胺树脂100份、改性玻璃纤维15～60份、硅烷类偶联剂A0.1～1.5份、润滑剂0.1～0.5份和抗氧剂0.5～1.0份，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种。
上述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料以生物基尼龙聚己二酸戊二胺(PA56)为基体，由于聚己二酸戊二胺材料特殊的结晶过程，结晶过程比较长，为212～291℃，玻璃纤维有充分的时间被尼龙包覆、浸润，搭配作为润滑剂的乙撑双硬脂酰胺后，有利于提高相容性和亲和新，改善上述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料的力学性能和表面性能，无浮纤。
优选地，所述改性玻璃纤维为硅烷类偶联剂改性玻璃纤维。
发明人通过研究发现，硅烷类偶联剂改性玻璃纤维、聚己二酸戊二胺(PA56)和作为润滑剂的乙撑双硬脂酰胺搭配后有利于改善上述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料的力学性能和表面性能，无浮纤。
优选地，所述改性玻璃纤维的制备方法包括：将硅烷类偶联剂B、玻璃纤维和水混合后在38～45℃下搅拌1～3小时，然后于65～75℃干燥。
优选地，所述硅烷类偶联剂B、玻璃纤维和水的重量比为(0.8～1.2)：(7.5～8.5)：(2.8～3.2)。
优选地，所述硅烷类偶联剂A为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述硅烷类偶联剂B为乙烯基三乙氧基硅烷。
优选地，所述聚己二酸戊二胺树脂、改性玻璃纤维、润滑剂的重量比为聚己二酸戊二胺树脂：改性玻璃纤维：润滑剂＝100：(30～50)：(0.3～0.4)。
发明人通过研究发现，聚己二酸戊二胺树脂、改性玻璃纤维、润滑剂的重量比为100：(30～50)：(0.3～0.4)时，更有利于改善上述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料的力学性能和表面性能。
优选地，所述聚己二酸戊二胺树脂的粘度为1.2～2.3dl/g，所述聚己二酸戊二胺树脂为合肥会通PA56-BN5602、朗聚科技PA56-117或者凯赛生物PA56-1273。
优选地，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为抗氧剂1010，所述辅助抗氧剂为抗氧剂168，所述主抗氧剂和辅抗氧剂的重量比为6：(3.8～4.2)。
优选地，所述改性玻璃纤维的直径为6～12μm。
本发明还提供上述任一所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将聚己二酸戊二胺树脂100份、硅烷类偶联剂A0.1～1.5份、润滑剂0.1～0.5份、抗氧剂0.5～1.0份，放入高速混合机中，高速混合5～10分钟，得到混合物A；
(2)启动双螺杆挤出机，将混合物A放入挤出机主料斗中，同时将改性玻璃纤维放入挤出机中部喂料口以侧喂的方式加入挤出机机筒，混炼挤出，设定双螺杆挤出机机筒从加料口到机头各段温度范围为：I区：160～170℃、II区：190～205℃、III区：190～205℃、IV区：200～220℃、V区：210～230℃、VI区：225～245℃，螺杆转速380～420r/min，经过牵引、冷却、干燥、切粒，得到抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料塑料颗粒。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，本发明的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料以生物基尼龙聚己二酸戊二胺(PA56)为基体，由于聚己二酸戊二胺材料特殊的结晶过程，结晶过程比较长，玻璃纤维有充分的时间被尼龙包覆、浸润，搭配作为润滑剂的乙撑双硬脂酰胺后，有利于提高相容性和亲和新，改善上述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料的力学性能和表面性能，无浮纤。
附图说明
图1为本发明实施例的原料聚己二酸戊二胺树脂和聚己二酸己二胺树脂的结晶效果图。聚己二酸戊二胺树脂的结晶温度范围为212～291℃，聚己二酸己二胺树脂的结晶温度范围为230～287℃。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
作为本发明实施例的一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料包括以下重量份的组分：聚己二酸戊二胺树脂100份、改性玻璃纤维15份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.8份、润滑剂0.3份和抗氧剂1份，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺；
所述改性玻璃纤维为硅烷类偶联剂改性玻璃纤维，所述改性玻璃纤维的制备方法包括：将乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃纤维和水混合后在40℃下搅拌1.5小时，然后于70℃干燥，所述乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃纤维和水的重量比为1：8：3，所述改性玻璃纤维的直径为10μm；
所述聚己二酸戊二胺树脂为合肥会通PA56-BN5602；
所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为抗氧剂1010，所述辅助抗氧剂为抗氧剂168，所述主抗氧剂和辅抗氧剂的重量比为6：4。
本实施例所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)按照重量配比将聚己二酸戊二胺树脂、硅烷类偶联剂A、润滑剂0.1～0.5份、抗氧剂，放入高速混合机中，高速混合5～10分钟，得到混合物A；
(2)启动双螺杆挤出机，将混合物A放入挤出机主料斗中，同时将改性玻璃纤维放入挤出机中部喂料口以侧喂的方式加入挤出机机筒，混炼挤出，设定双螺杆挤出机机筒从加料口到机头各段温度范围为：I区：160～170℃、II区：190～205℃、III区：190～205℃、IV区：200～220℃、V区：210～230℃、VI区：225～245℃，螺杆转速400r/min，经过牵引、冷却、干燥、切粒，得到抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料塑料颗粒。
实施例2
作为本发明实施例的一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料包括以下重量份的组分：聚己二酸戊二胺树脂100份、改性玻璃纤维30份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.8份、润滑剂0.3份和抗氧剂1份，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺；
所述改性玻璃纤维为硅烷类偶联剂改性玻璃纤维，所述改性玻璃纤维的制备方法包括：将乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃纤维和水混合后在40℃下搅拌1.5小时，然后于70℃干燥，所述乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃纤维和水的重量比为1：8：3，所述改性玻璃纤维的直径为10μm；
所述聚己二酸戊二胺树脂为合肥会通PA56-BN5602；
所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为抗氧剂1010，所述辅助抗氧剂为抗氧剂168，所述主抗氧剂和辅抗氧剂的重量比为6：4。
实施例3
作为本发明实施例的一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料包括以下重量份的组分：聚己二酸戊二胺树脂100份、改性玻璃纤维50份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.8份、润滑剂0.3份和抗氧剂1份，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺；
所述改性玻璃纤维为硅烷类偶联剂改性玻璃纤维，所述改性玻璃纤维的制备方法包括：将乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃纤维和水混合后在40℃下搅拌1.5小时，然后于70℃干燥，所述乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃纤维和水的重量比为1：8：3，所述改性玻璃纤维的直径为6～12μm；
所述聚己二酸戊二胺树脂为合肥会通PA56-BN5602；
所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为抗氧剂1010，所述辅助抗氧剂为抗氧剂168，所述主抗氧剂和辅抗氧剂的重量比为6：4。
实施例4
作为本发明实施例的一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料包括以下重量份的组分：聚己二酸戊二胺树脂100份、改性玻璃纤维60份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.8份、润滑剂0.3份和抗氧剂1份，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺；
所述改性玻璃纤维为硅烷类偶联剂改性玻璃纤维，所述改性玻璃纤维的制备方法包括：将乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃纤维和水混合后在40℃下搅拌1.5小时，然后于70℃干燥，所述乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃纤维和水的重量比为1：8：3，所述改性玻璃纤维的直径为6～12μm；
所述聚己二酸戊二胺树脂为合肥会通PA56-BN5602；
所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为抗氧剂1010，所述辅助抗氧剂为抗氧剂168，所述主抗氧剂和辅抗氧剂的重量比为6：4。
实施例5
作为本发明实施例的一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料包括以下重量份的组分：聚己二酸戊二胺树脂100份、改性玻璃纤维15份、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷0.8份、润滑剂0.5份和抗氧剂1份，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺；
所述改性玻璃纤维为硅烷类偶联剂改性玻璃纤维，所述改性玻璃纤维的制备方法包括：将乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃纤维和水混合后在40℃下搅拌1.5小时，然后于70℃干燥，所述乙烯基三乙氧基硅烷、玻璃纤维和水的重量比为1：8：3，所述改性玻璃纤维的直径为6～12μm；
所述聚己二酸戊二胺树脂为合肥会通PA56-BN5602；
所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为抗氧剂1010，所述辅助抗氧剂为抗氧剂168，所述主抗氧剂和辅抗氧剂的重量比为6：4。
对比例1
作为本发明对比例的一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，本对比例与实施例2的唯一区别为：用聚己二酸己二胺树脂(PA66)替换聚己二酸戊二胺树脂。
对比例2
作为本发明对比例的一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，本对比例与实施例2的唯一区别为：不包括润滑剂乙撑双硬脂酰胺。
对比例3
作为本发明对比例的一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，本对比例与实施例2的唯一区别为：不包括玻璃纤维。
效果例1
对实施例1-实施例5和对比例1-3的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料塑料颗粒，检测样品的拉伸强度、缺口冲击强度、和表面质量。结果如表1所示。
拉伸强度测试方法：
①以抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料塑料颗粒为原料，放入注塑机料筒中，注塑成型哑铃型标准样条；
②以哑铃型标准样条为测试对象，依照国标《GB/T 1040-1992塑料拉伸试验方法》进行拉伸强度测试；
③连续对5根样条进行测试，依次得到数值X1、X2、X3、X4、X5，取算数平均值X＝(X1+X2+X3+X4+X5)/5，即为最终的拉伸强度数值。
缺口冲击强度测试方法：
①以抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料塑料颗粒为原料，放入注塑机料筒中，注塑成型长方体标准样条(带有“V”型缺口)；
②以长方体标准样条为测试对象，依照国标《GB/T 1843-2008塑料悬臂梁冲击试验方法》进行缺口冲击强度测试；
③连续对5根样条进行测试，依次得到数值Y1、Y2、Y3、Y4、Y5，取算数平均值Y＝(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)/5，即为最终的缺口冲击强度数值。
表面粗糙度测试方法：
依照国标《GB/T 14234-1993塑料件表面粗糙度》进行测试。
表1抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料塑料的性能
由表1可知，抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料以生物基尼龙聚己二酸戊二胺(PA56)为基体，玻璃纤维有充分的时间被尼龙包覆、浸润，搭配作为润滑剂的乙撑双硬脂酰胺后，有利于提高相容性和亲和新，改善抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料的力学性能和表面性能，无浮纤。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，其特征在于，所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料包括以下重量份的组分：聚己二酸戊二胺树脂100份、改性玻璃纤维15～60份、硅烷类偶联剂A0.1～1.5份、润滑剂0.1～0.5份和抗氧剂0.5～1.0份，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、聚乙烯蜡、硬脂酸中的一种。
2.根据权利要求1所述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，其特征在于，所述改性玻璃纤维为硅烷类偶联剂改性玻璃纤维。
3.根据权利要求2所述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，其特征在于，所述改性玻璃纤维的制备方法包括：将硅烷类偶联剂B、玻璃纤维和水混合后在38～45℃下搅拌1～3小时，然后于65～75℃干燥。
4.根据权利要求3所述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，其特征在于，所述硅烷类偶联剂B、玻璃纤维和水的重量比为(0.8～1.2)：(7.5～8.5)：(2.8～3.2)。
5.根据权利要求1所述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，其特征在于，所述硅烷类偶联剂A为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述硅烷类偶联剂B为乙烯基三乙氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，其特征在于，所述聚己二酸戊二胺树脂、改性玻璃纤维、润滑剂的重量比为聚己二酸戊二胺树脂：改性玻璃纤维：润滑剂＝100：(30～50)：(0.3～0.4)。
7.根据权利要求1所述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，其特征在于，所述聚己二酸戊二胺树脂的粘度为1.2～2.3dl/g，所述聚己二酸戊二胺树脂为合肥会通PA56-BN5602、朗聚科技PA56-117或者凯赛生物PA56-1273。
8.根据权利要求1所述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂和辅抗氧剂，所述主抗氧剂为抗氧剂1010，所述辅助抗氧剂为抗氧剂168，所述主抗氧剂和辅抗氧剂的重量比为6：(3.8～4.2)。
9.根据权利要求1所述的抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料，其特征在于，所述改性玻璃纤维的直径为6～12μm。
10.如权利要求1-9任一所述抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将聚己二酸戊二胺树脂100份、硅烷类偶联剂A0.1～1.5份、润滑剂0.1～0.5份、抗氧剂0.5～1.0份，放入高速混合机中，高速混合5～10分钟，得到混合物A；
(2)启动双螺杆挤出机，将混合物A放入挤出机主料斗中，同时将改性玻璃纤维放入挤出机中部喂料口以侧喂的方式加入挤出机机筒，混炼挤出，设定双螺杆挤出机机筒从加料口到机头各段温度范围为：I区：160～170℃、II区：190～205℃、III区：190～205℃、IV区：200～220℃、V区：210～230℃、VI区：225～245℃，螺杆转速380～420r/min，经过牵引、冷却、干燥、切粒，得到抗浮纤型玻纤增强生物基尼龙材料塑料颗粒。
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