CN113773640A - 一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，由按重量份的如下组分制备而成：聚酰胺树脂30‑80份，分散剂0.5‑1.0份，增韧剂3‑10份，引发剂0.05‑0.2份，成核剂0.1‑0.2份，改性玻纤10‑50份，抗氧剂0.2‑0.4份；其中，改性玻纤为外表面包覆有甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacylate，GMA)的玻纤。本发明还公开了耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法。本发明使用GMA改性后的玻纤，更有利于提高聚酰胺复合材料的机械性能和高温水煮后的机械性能保持率，同时GMA的加入，可以有效避免聚酰胺分子链中酰胺键水解，导致的降解倾向，保证熔体强度与机械性能。本发明的制备方法简单，无污染。

Description

一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚酰胺复合材料领域，具体来说是涉及一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺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，但是聚酰胺分子链中存在酰氨基，双螺杆挤出过程中，高温下酰胺基容易水解，分解成氨基与羧酸基，导致分子链断裂，材料强度、性能下降。如何避免聚酰胺水解，是提高聚酰胺材料性能，拓展其应用领域的关键。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料,它具有耐水解，高强度，吸水后，性能保持率高的特点。
本发明的第二个目的是为了提供一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法，制备方法简单，无污染。
实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于,由按重量份的如下组分制备而成：聚酰胺树脂30-80份，分散剂0.5-1.0份，增韧剂3-10份，引发剂0.05-0.2份，成核剂0.1-0.2份，改性玻纤10-50份，抗氧剂0.2-0.4份；其中，改性玻纤为外表面包覆有甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacylate，GMA)的玻纤。
作为优选，所述玻纤为直径10-17微米的无碱连续玻纤。
作为优选，所述改性玻纤的制备方法，包括如下步骤：
设备准备步骤：提供一改性设备，该改性设备包括管道，所述管道的内沿玻纤输送方向依次设置有喷淋装置和烘干装置；
喷淋步骤：将玻纤送入管道中，当玻纤移动至喷淋装置的位置时，通过喷淋装置喷淋GMA在玻纤的外表面上，使得GMA均匀包覆玻纤表面；
烘干步骤：完成喷淋步骤后，继续输送玻纤，当玻纤移动至烘干装置的位置时，通过烘干装置进行烘干，得到改性玻纤。
作为优选，烘干步骤中，烘干温度为130-150℃，烘干距离为0.5-1.0米。
作为优选，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂1098、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的一种或两种以上混合。
作为优选，所述聚酰胺树脂为相对粘度在2.5-3.0的聚酰胺树脂。
作为优选，所述分散剂为超支化树脂，所述增韧剂为POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EBA中的一种或两种以上；所述引发剂为二叔丁基过氧化物，所述成核剂为长碳链(C18-C28)羧酸盐。
实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于,包括：
混合步骤：将聚酰胺树脂进行干燥，将干燥好的聚酰胺树脂、分散剂、增韧剂、引发剂、成核、抗氧剂按照配方配比在高速混料机中混合，充分搅拌分散均匀后，得到混合物料；
挤出步骤：将混合物料从双螺杆挤出机的进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的改性玻纤从双螺杆挤出机的排气口加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，得到挤出物料；
切粒步骤：对挤出物料进行拉条、冷却、风干、切粒，混拌。
作为优选，切粒步骤步骤完成后，还包括过强磁和混拌均化处理步骤。
作为优选，混合步骤中,聚酰胺树脂的干燥温度为110℃，干燥时间为4h，混合温度为常温，混合速度为200-300转/min；挤出步骤中，双螺杆挤出机的长径比48/1；熔融挤出温度在200℃-260℃，螺杆转速为300转/分-500转/分。
本发明的有益效果在于：
本发明主要通过添加甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)，通过GMA中环氧基活性官能团，可以作为扩链剂，将降解的酰胺基，通过活性环氧官能团将分子链中的端氨基或端羧基反应，将两段分子链重新连接成一段，提高分子链长度，增加粘度，提高机械性能，吸水后，性能保持率高。本发明使用GMA改性后的玻纤相比普通玻纤，更有利于提高聚酰胺复合材料的机械性能和高温水煮后的性能保持率，同时GMA的加入，可以有效避免聚酰胺分子链降解，引起的分子量降低，融指提高，保证熔体强度与机械性能。本发明的制备方法简单，无污染。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，除特殊说明外，以下实施例中所采用的原料均可从市场购得。
一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，由按重量份的如下组分制备而成：聚酰胺树脂30-80份，分散剂0.5-1.0份，增韧剂3-10份，引发剂0.05-0.2份，成核剂0.1-0.2份，改性玻纤10-50份，抗氧剂0.2-0.4份；其中，改性玻纤为外表面包覆有甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的玻纤。
作为优选的实施方式，所述玻纤为直径10-17微米的无碱连续玻纤。
作为优选的实施方式，所述改性玻纤的制备方法，包括如下步骤：
设备准备步骤：提供一改性设备，该改性设备包括管道，所述管道的内沿玻纤输送方向依次设置有喷淋装置和烘干装置；
喷淋步骤：将玻纤送入管道中，当玻纤移动至喷淋装置的位置时，通过喷淋装置喷淋GMA在玻纤的外表面上，使得GMA均匀包覆玻纤表面；
烘干步骤：完成喷淋步骤后，继续输送玻纤，当玻纤移动至烘干装置的位置时，通过烘干装置进行烘干，得到改性玻纤。
作为优选的实施方式，烘干步骤中，烘干温度为130-150℃，烘干距离为0.5-1.0米。
作为优选的实施方式，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂1098、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的一种或两种以上混合。
作为优选的实施方式，所述聚酰胺树脂为相对粘度在2.5-3.0的聚酰胺树脂具体地，聚酰胺树脂可以采用PA6、PA66、PA56、PPA等聚酰胺树脂。
作为优选的实施方式，所述分散剂为超支化树脂，具体地，所述分散剂可以采用武汉超支化树脂科技有限公司的C181树脂。
作为优选的实施方式，所述增韧剂为POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EBA中的一种或两种以上。
作为优选的实施方式，所述引发剂为二叔丁基过氧化物，具体地，所述引发剂可以采用科莱恩TFB117、CAV102、布吕格曼P32。
作为优选的实施方式，所述成核剂为长碳链(C18-C28)羧酸盐。
一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括：
混合步骤：将聚酰胺树脂进行干燥，将干燥好的聚酰胺树脂、分散剂、增韧剂、引发剂、成核、抗氧剂按照配方配比在高速混料机中混合，充分搅拌分散均匀后，得到混合物料；
挤出步骤：将混合物料从双螺杆挤出机的进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的改性玻纤从双螺杆挤出机的排气口加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，得到挤出物料；
切粒步骤：对挤出物料进行拉条、冷却、风干、切粒，混拌。
作为优选的实施方式，切粒步骤步骤完成后，还包括过强磁和混拌均化处理步骤。
作为优选的实施方式，混合步骤中,聚酰胺树脂的干燥温度为110℃，干燥时间为4h，混合温度为常温，混合速度为200-300转/mi n；挤出步骤中，双螺杆挤出机的长径比48/1；熔融挤出温度在200℃-260℃，螺杆转速为300转/分-500转/分。
以下为本发明的优选实施例：
实施例1-6：
一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，由按重量份的如下组分制备而成：聚酰胺树脂、分散剂、增韧、引发剂、成核剂、改性玻纤、抗氧剂；其中，改性玻纤为外表面包覆有甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)的玻纤。各组分的具体用量(重量份配比)见表1
表1
Figure BDA0003200431930000061
Figure BDA0003200431930000071
上述实施例1-6中，聚酰胺树脂为PA6，其相对粘度为2.8。分散剂为采用武汉超支化树脂科技有限公司的C181树脂。引发剂为二叔丁基过氧化物(DTBP)。增韧剂为POE-g-MAH。成核剂为科莱恩TFB117。抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1098的复配抗氧剂，抗氧剂168与抗氧剂1098的重量比为1:1。玻纤采用泰山玻璃纤维有限公司生产的型号635B的玻纤，其直径13微米。
上述实施例1-6中，所述改性玻纤的制备方法，包括如下步骤：
设备准备步骤：提供一改性设备，该改性设备包括管道，所述管道的内沿玻纤输送方向依次设置有喷淋装置和烘干装置；
喷淋步骤：将玻纤送入管道中，当玻纤移动至喷淋装置的位置时，通过喷淋装置喷淋GMA在玻纤的外表面上，使得GMA均匀包覆玻纤表面；
烘干步骤：完成喷淋步骤后，继续输送玻纤，当玻纤移动至烘干装置的位置时，通过烘干装置进行烘干，烘干温度为130-150℃，烘干距离为0.5-1.0米，得到改性玻纤。
上述实施例1-6的耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括：
混合步骤：将聚酰胺树脂进行干燥，干燥温度为110℃，干燥时间为4h；将干燥好的聚酰胺树脂、分散剂、增韧剂、引发剂、成核、抗氧剂按照配方配比在高速混料机中混合，充分搅拌分散均匀后，得到混合物料；
挤出步骤：将混合物料从双螺杆挤出机的进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的改性玻纤从双螺杆挤出机的排气口加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，得到挤出物料；双螺杆挤出机的长径比48/1；熔融挤出温度在200℃-260℃，螺杆转速为300转/分-500转/分；
切粒步骤：对挤出物料进行冷却、风干、切粒、过强磁，即得。
对比例1-5：
对比例1-5的玻纤增强聚酰胺复合材料由按重量份的如下组分制备而成：聚酰胺树脂、分散剂、增韧剂、引发剂、成核剂、玻纤(未改性玻纤)、GMA、改性玻纤、复配抗氧剂；
对比例1-5的玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法与实施例1-6相同。
各组分的具体用量(重量份配比)见表2。
表2
Figure BDA0003200431930000081
Figure BDA0003200431930000091
其它与实施例1-6相同。
性能检测：
分别对实施例1-6及对比例1-5的聚酰胺复合材料进行检测，具体检测数据见表3、表4。
表3
Figure BDA0003200431930000092
Figure BDA0003200431930000101
表4
Figure BDA0003200431930000102
相关性能测试参考以下标准，比重：ASTM D792；缺口冲击强度：ASTM D256，kJ/m2；拉伸强度：ASTM D638，MPa；断裂伸长率：ASTM D638(％)；弯曲强度：ASTM D790，MPa；弯曲模量：ASTM D790，MPa；热变形温度：ASTM D648，0.45MPa，未退火，℃；平衡吸水率和饱和吸水率：ASTM D570(％)。
结论：参照表3、表4，从实施例1-6和对比例1-5可以看出，使用GMA包覆改性后的玻纤相比普通玻纤，更有利于提高聚酰胺复合材料的机械性能和高温水煮后的性能保持率，同时GMA的加入，可以有效避免聚酰胺分子链降解，分子量降低，融指提高，保证熔体强度与机械性能。从实施例3和对比例1，5可以看出，将GMA单独与树脂混合加入到配方中，不预先包覆玻纤，虽然对聚酰胺复合材料有提升作用，但是提升效果不如GMA包覆玻纤来的明细，同时引发剂的加入，可以有效打开GMA的环氧基团，对聚酰胺分子链进行扩链作用，保证分子量不降低，提高材料机械性能。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于,由按重量份的如下组分制备而成：聚酰胺树脂30-80份，分散剂0.5-1.0份，增韧剂3-10份，引发剂0.05-0.2份，成核剂0.1-0.2份，改性玻纤10-50份，抗氧剂0.2-0.4份；其中，改性玻纤为外表面包覆有甲基丙烯酸缩水甘油酯的玻纤。
2.根据权利要求1所述的耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于,所述玻纤为直径10-17微米的无碱连续玻纤。
3.根据权利要求1所述的耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于,所述改性玻纤的制备方法，包括如下步骤：
设备准备步骤：提供一改性设备，该改性设备包括管道，所述管道的内沿玻纤输送方向依次设置有喷淋装置和烘干装置；
喷淋步骤：将玻纤送入管道中，当玻纤移动至喷淋装置的位置时，通过喷淋装置喷淋GMA在玻纤的外表面上，使得GMA均匀包覆玻纤表面；
烘干步骤：完成喷淋步骤后，继续输送玻纤，当玻纤移动至烘干装置的位置时，通过烘干装置进行烘干，得到改性玻纤。
4.根据权利要求3所述的耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于,烘干步骤中，烘干温度为130-150℃，烘干距离为0.5-1.0米。
5.根据权利要求1所述的耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于,所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂626、抗氧剂1098、抗氧剂1010、抗氧剂1076中的一种或两种以上混合。
6.根据权利要求1所述的耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于,所述聚酰胺树脂为相对粘度在2.5-3.0的聚酰胺树脂。
7.根据权利要求1所述的耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于,所述分散剂为超支化树脂，所述增韧剂为POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、EMA、EBA中的一种或两种以上；所述引发剂为二叔丁基过氧化物，所述成核剂为长碳链羧酸盐。
8.一种根据权利要求1-7任意一项所述耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于,包括：
混合步骤：将聚酰胺树脂进行干燥，将干燥好的聚酰胺树脂、分散剂、增韧剂、引发剂、成核、抗氧剂按照配方配比在高速混料机中混合，充分搅拌分散均匀后，得到混合物料；
挤出步骤：将混合物料从双螺杆挤出机的进料口加入双螺杆挤出机中，将配方量的改性玻纤从双螺杆挤出机的排气口加入双螺杆挤出机中，熔融挤出，得到挤出物料；
切粒步骤：对挤出物料进行拉条、冷却、风干、切粒，混拌。
9.根据权利要求8所述耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于,切粒步骤步骤完成后，还包括过强磁和混拌均化处理步骤。
10.根据权利要求8所述耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于,混合步骤中,聚酰胺树脂的干燥温度为110℃，干燥时间为4h，混合温度为常温，混合速度为200-300转/min；挤出步骤中，双螺杆挤出机的长径比48/1；熔融挤出温度在200℃-260℃，螺杆转速为300转/分-500转/分。
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CN112409783A (zh) * 2020-10-27 2021-02-26 东莞市鑫塑源塑胶科技有限公司 一种耐水解汽车用尼龙复合材料及其制备方法

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