CN113278283A - 一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料及其制备方法，包括如下份数比的各组分：尼龙6，石墨，短切玻璃纤维，甲基硅油，芳纶纤维，纳米层硅酸盐，纳米金刚石粉，相容剂，抗氧剂，成核剂，润滑剂；所制备的组合材料具备使用温度广、拉伸强度好、弯曲韧性好、耐磨性能佳等多项优点。

Description

一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及尼龙材料的技术领域，尤其是指一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料及其制备方法。
背景技术
尼龙学名聚酰胺，具有优良的力学性能和较好的电性能，又具有耐磨、耐油、耐溶剂、自润性、自熄性、耐腐蚀性以及良好的加工性能等优点，应用广泛。为了提高材料，传统的方式是通过加入玻璃纤维来增强耐磨性，但是玻璃纤维所能够带来耐磨性提升有限，而且对于材料的强度等其它性能的提升不明显。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料及其制备方法。
为了实现上述的目的，本发明所提供的一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料，包括如下份数比的各组分：
尼龙6 45-65份，
石墨 8-10份，
短切玻璃纤维 20-30份，
甲基硅油3-5份，
芳纶纤维 10-20份，
纳米层硅酸盐 2-8份，
纳米金刚石粉0.1-5份，
相容剂1-3份，
抗氧剂0.2-0.5份，
成核剂0.2-0.5份，
润滑剂0.2-0.5份。
上述的优选技术方案的有益效果为：通过引入芳纶纤维，从而利用芳纶纤维增强尼龙6的热固性能，减小内部组织间隙，从而提升化学稳定性，具备更宽的使用温度范围，耐高温及耐低温。通过引入纳米金刚石粉来提升组合材料的强度，从而具备高强度以及耐磨的性能，通过引入纳米层硅酸盐作为填料与短切玻璃纤维协同增强，有效地提升组合材料的强度及韧性。
进一步，所述纳米层硅酸盐为纳米云母，其纵横比的平均值为30-80。
进一步，所述短切玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，单丝直径为10-15μm。
进一步，纳米金刚石粉纯度≥ 95％，平均粒径 3.2nm，比表面积 246.02m2/g。
优选地，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
优选地，抗氧化剂为受阻酚类或含磷抗氧剂的至少一种。
优选地，相容剂为马来酸酐接枝POE。
优选地，成核剂为乙烯-丙烯酸离聚物。
一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料的制备方法，制备方法包括以下步骤：
S1.按照重量份数依次称取各个组分，备用；
S2.将称取的尼龙6、石墨、甲基硅油、纳米层硅酸盐、纳米金刚石粉、相容剂、抗氧剂、成核剂和润滑剂加入高速混合机中，在室温下搅拌混合均匀，得到混合物A；
S3.向混合均匀的混合物中逐渐加入称取的芳纶纤维，并且在加入期间高速混合机持续搅拌，从而在30-50℃温度下搅拌20-30min，得到混合物B；
S4.将混合物B加入到双螺杆挤出机中，并从双螺杆挤出机侧喂料加入短切玻璃纤维，经过双螺杆挤出机熔融塑化分散后得到所需组合材料。
进一步，一区温度 120℃，二区温度 260℃，三区温度 260℃，四区温度 260℃，五区温度 250℃，六区温度 240℃，7区温度 230℃，8区温度 220℃，9区温度220℃，模头温度260℃；真空开启，转速为 400 转 / 分钟。
本发明采用上述的方案，其有益效果在于：所制备的组合材料具备使用温度广、拉伸强度好、弯曲韧性好、耐磨性能佳等多项优点。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面对本发明进行更全面地描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解得更加透彻全面。
实施例1
在本实施例中，一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料，包括如下份数比的各组分：
尼龙6 45份，石墨 8份，短切玻璃纤维 20-30，甲基硅油3份，芳纶纤维 10份，纳米层硅酸盐 2份，纳米金刚石粉0.1份，相容剂0.2份，抗氧剂0.2份，成核剂0.2份，润滑剂0.2份。
上述实施例1所制备的组合材料分别经拉伸性能测试、耐磨性能测试、耐温性能测试，弯曲性能测试。具体性能测试结果参见表1。
实施例2
在本实施例中，一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料，包括如下份数比的各组分：
尼龙6 65份，石墨 10份，短切玻璃纤维 30份，甲基硅油5份，芳纶纤维20份，纳米层硅酸盐8份，纳米金刚石粉5份，相容剂0.3份，抗氧剂0.3份，成核剂0.3份，润滑剂0.3份。
上述实施例2所制备的组合材料分别经拉伸性能测试、耐磨性能测试、耐温性能测试，弯曲性能测试。具体性能测试结果参见表1。
实施例3
在本实施例中，一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料，包括如下份数比的各组分：
尼龙6 53份，石墨 8份，短切玻璃纤维 20份，甲基硅油3份，芳纶纤维16份，纳米层硅酸盐5份，纳米金刚石粉1份，相容剂0.3份，抗氧剂0.3份，成核剂0.3份，润滑剂0.3份。
上述实施例3所制备的组合材料分别经拉伸性能测试、耐磨性能测试、耐温性能测试，弯曲性能测试。具体性能测试结果参见表1。
实施例4
在本实施例中，一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料，包括如下份数比的各组分：
尼龙6 48份，石墨 8份，短切玻璃纤维 20份，甲基硅油3份，芳纶纤维14份，纳米层硅酸盐6份，纳米金刚石粉4份，相容剂0.3份，抗氧剂0.3份，成核剂0.3份，润滑剂0.3份。
上述实施例4所制备的组合材料分别经拉伸性能测试、耐磨性能测试、耐温性能测试，弯曲性能测试。具体性能测试结果参见表1。
实施例5
在本实施例中，一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料，包括如下份数比的各组分：
尼龙6 51份，石墨 8份，短切玻璃纤维 22份，甲基硅油3份，芳纶纤维12份，纳米层硅酸盐2份，纳米金刚石粉4份，相容剂0.3份，抗氧剂0.3份，成核剂0.3份，润滑剂0.3份。
上述实施例5所制备的组合材料分别经拉伸性能测试、耐磨性能测试、耐温性能测试，弯曲性能测试。具体性能测试结果参见表1。
表1
拉伸强度（MPa） 使用温度（℃） 弯曲模量（GPa） 磨损量
实施例1 108 -38-320℃ 4320 0.31
实施例2 121 -49-350℃ 4300 0.34
实施例3 118 -43-326℃ 5324 0.32
实施例4 117 -42-324℃ 5213 0.39
实施例5 116 -42-323℃ 4901 0.38
由此，从表1中可以看出，实施例1-5制备的组合材料具备使用温度广、拉伸强度好、弯曲韧性好、耐磨性能佳等多项优点。
基于上述实施例1-5所述组合材料的制备方法包括以下步骤：
S1.按照重量份数依次称取各个组分，备用；
S2.将称取的尼龙6、石墨、甲基硅油、纳米层硅酸盐、纳米金刚石粉、相容剂、抗氧剂、成核剂和润滑剂加入高速混合机中，在室温下搅拌混合均匀，得到混合物A；
S3.向混合均匀的混合物中逐渐加入称取的芳纶纤维，并且在加入期间高速混合机持续搅拌，从而在30-50℃温度下搅拌20-30min，得到混合物B；
S4.将混合物B加入到双螺杆挤出机中，并从双螺杆挤出机侧喂料加入短切玻璃纤维，经过双螺杆挤出机熔融塑化分散后得到所需组合材料。
进一步，挤出机的各区温度如下：一区温度 120℃，二区温度 260℃，三区温度260℃，四区温度 260℃，五区温度 250℃，六区温度 240℃，7区温度 230℃，8区温度 220℃，9区温度220℃，模头温度 260℃；真空开启，转速为 400 转 / 分钟
以上所述之实施例仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改均为本发明的等效实施例。故凡未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明之思路所做的等同等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料，其特征在于：包括如下份数比的各组分：
尼龙6 45-65份，
石墨 8-10份，
短切玻璃纤维 20-30份，
甲基硅油3-5份，
芳纶纤维 10-20份，
纳米层硅酸盐 2-8份，
纳米金刚石粉0.1-5份，
相容剂1-3份，
抗氧剂0.2-0.5份，
成核剂0.2-0.5份，
润滑剂0.2-0.5份。
2.根据权利要求1所述的一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料，其特征在于：所述纳米层硅酸盐为纳米云母，其纵横比的平均值为30-80。
3.根据权利要求1所述的一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料，其特征在于：所述短切玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，单丝直径为10-15μm。
4.根据权利要求1所述的一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料，其特征在于：纳米金刚石粉纯度 ≥ 95％，平均粒径 3.2nm，比表面积 246.02m2/g。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述的一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：
S1.按照重量份数依次称取各个组分，备用；
S2.将称取的尼龙6、石墨、甲基硅油、纳米层硅酸盐、纳米金刚石粉、相容剂、抗氧剂、成核剂和润滑剂加入高速混合机中，在室温下搅拌混合均匀，得到混合物A；
S3.向混合均匀的混合物中逐渐加入称取的芳纶纤维，并且在加入期间高速混合机持续搅拌，从而在30-50℃温度下搅拌20-30min，得到混合物B；
S4.将混合物B加入到双螺杆挤出机中，从双螺杆挤出机侧喂料加入短切玻璃纤维，经过双螺杆挤出机熔融塑化分散后得到所需组合材料。
6.根据权利要求5所述的一种高强耐磨玻纤增强尼龙组合材料的制备方法，其特征在于：所述挤出机的各区温度如下：一区温度 120℃，二区温度 260℃，三区温度 260℃，四区温度 260℃，五区温度 250℃，六区温度 240℃，7区温度 230℃，8区温度 220℃，9区温度220℃，模头温度 260℃ ；真空开启，转速为 400 转 / 分钟。
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