CN116655964B - 一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚酰胺材料技术领域，具体为一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料及其制备工艺。包括以下步骤：步骤1：将酰氯化长切碳纤维依次使用三聚氰胺和乙烯基膦酸改性，得到改性填料；步骤2：将半芳香聚酰胺使用巯基甲基丙烯酸酯单体进行改性，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺；步骤3：将聚酰胺410、短切碳纤维、丙烯酸酯接枝聚酰胺混合，一次熔融挤出，切粒，得到原料A；将原料A、聚酰胺6、改性填料、聚乙烯吡咯烷酮、过氧化二苯甲酰混合，二次熔融挤出，切粒，得到聚酰胺复合材料。
Description
技术领域
本发明涉及聚酰胺材料技术领域，具体为一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料及其制备工艺。
背景技术
聚酰胺复合材料是一种由聚酰胺基体和玻璃纤维等增强材料组成的高性能材料，具有优异热力学性能、化学稳定性、阻燃性，被广泛用于汽车零件、电子工业、航天航空、建筑工业等领域。
现有技术中，聚酰胺复合材料在极端环境下的应用不尽如人意，聚酰胺在湿热环境中容易吸水，且容易光老化，使得材料在室外等环境使用时，出现尺寸变化、裂纹产生等现象，降低了力学性能，影响了使用寿命，即刚性和耐候性能差。因此，需要进一步提高其刚性和耐候性。其中，刚性增强一般通过增加无机填料含量，但是无机填料的引入存在加工流动性和均匀分散性问题。耐候性的增强一般通过引入光稳定剂和抗氧化剂，其同样存在分散性问题，同时，加工过程中由于分子量小，容易迁移损失。
因此，解决上述问题，制备一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料具有重要工程应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将酰氯化长切碳纤维依次使用三聚氰胺和乙烯基膦酸改性，得到改性填料；
步骤2：将半芳香聚酰胺使用巯基甲基丙烯酸酯单体进行改性，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺；
步骤3：将聚酰胺410、短切碳纤维、丙烯酸酯接枝聚酰胺混合，一次熔融挤出，切粒，得到原料A；将原料A、聚酰胺6、改性填料、聚乙烯吡咯烷酮、过氧化二苯甲酰混合，二次熔融挤出，切粒，得到聚酰胺复合材料。
进一步的，所述聚酰胺复合材料的原料包括以下组分：按重量份数计，45～48份聚酰胺6、13～15份丙烯酸酯接枝聚酰胺、7～8份聚酰胺410、18～22份短切碳纤维、8～12份改性填料、1～3份聚乙烯吡咯烷酮、0.05～0.06份过氧化二苯甲酰。
进一步的，所述改性填料的原料包括以下组分：按重量份数计，5～7份酰氯化长切碳纤维、18～20份三聚氰胺、4～5份乙烯基膦酸。
进一步的，所述改性填料的制备方法，包括以下步骤：将酰氯化长切碳纤维加入至溶剂中，超声分散均匀；加入三聚氰胺溶液，在70～80℃搅拌反应2～5小时；氮气氛围下，加入乙烯基膦酸溶液，继续搅拌0.5～1小时，洗涤干燥，得到改性填料。
进一步的，所述丙烯酸酯接枝聚酰胺的原料包括以下组分：按重量份数计，10～12份半芳香聚酰胺、7～11份巯基甲基丙烯酸酯单体、0.1～0.2份过氧化二苯甲酰、0.1～0.2份羟基苯甲酯。
进一步的，丙烯酸酯接枝聚酰胺的制备方法，包括以下步骤：(1)将半芳香聚酰胺加入至5wt％的氢氧化钠溶液中，升温至40～60℃处理0.5～1小时，洗涤干燥，得到预处理半芳香聚酰胺；(2)将预处理半芳香聚酰胺加入至溶剂中，升温至70～75℃，滴加巯基甲基丙烯酸酯单体、过氧化二苯甲酰、羟基苯甲酯、溶剂的混合溶液，滴加时间为0.5～0.6小时；升温至80～85℃，搅拌反应4～5小时，蒸发除溶剂，洗涤干燥，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺。
进一步的，所述巯基甲基丙烯酸酯单体的制备方法，包括以下步骤：将质量比为1:0.85的甲基丙烯酸羟乙酯、3-巯基丙酸依次加入至甲苯中，加入对甲苯磺酸和对苯二酚；升温至110～115℃，回流反应6～8小时，洗涤干燥，得到甲基丙烯酸-3-巯基丙酰氧基乙酯，以此为巯基甲基丙烯酸酯单体。
进一步的，步骤3中，一次熔融挤出中，挤出机9个温区的温度依次为：170～190℃、190～210℃、210～230℃、230～250℃、230～250℃、250～270℃、250～270℃、250～270℃、250～270℃，螺杆转速为200～300rpm；二次熔融挤出中，挤出机9个温区的温度依次为：170～190℃、190～210℃、210～230℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃230～250℃，螺杆转速为300～500rpm。
进一步的，一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法制备得到的聚酰胺复合材料。
本申请中，以聚酰胺6作为聚酰胺基体，引入增强剂碳纤维(包括短切碳纤维和长切碳纤维)，并联合丙烯酸接枝聚酰胺、聚酰胺410，有效增加聚酰胺复合材料的强度和耐候性。
(1)为了有效分散碳纤维，对短切、长切碳纤维进行了不同的处理。其中，由于短切碳纤维在聚酰胺基体中更易分散，因此，方案中，将短切碳纤维预先与丙烯酸酯接枝聚酰胺和聚酰胺410一次熔融挤出，再在聚酰胺6中二次熔融挤出，从而有效增强分散性。而长切碳纤维分散性相对较差，因此，使用三聚氰胺和乙烯基膦酸对其改性，增强其分散性的同时增加耐候性。
(2)丙烯酸接枝聚酰胺是以半芳香聚酰胺为主体，在过氧化二苯甲酰的引发下，利用自由基聚合，从而接枝巯基甲基丙烯酸酯单体得到。其中，半芳香聚酰胺既含有芳香环，又含有脂肪族链断，相较于传统聚酰胺材料具有更好刚性和耐候性，但是其成本较高，不宜以其作为主体。且其含有芳香环，对光敏感性较大，易发生光老化，因此方案中，通过将巯基甲基丙烯酸酯单体接枝在半芳香聚酰胺上，在一定程度上提高了抗光老性，同时增加了其加工性能。由于巯基甲基丙烯酸酯单体中含有巯基，可以与改性填料中含有的乙烯基产生热点击交联，增加了聚酰胺复合材料中内部网络，从而提高了刚度；降低了半芳香聚酰胺分子脸的自由度，从而减低了与氧气接触，提高了抗光老化性能，提高了耐候性。
此外，方案中引入了聚酰胺410，是回弹性好、吸水率小的材料，其与丙烯酸接枝聚酰胺配合使用，从而在保证高刚性的基础上抑制脆性，协同提高聚酰胺复合材料的刚性。
(3)方案中，改性填料将酰氯化长切碳纤维，利用氨基与酰氯的产生酰胺化反应，先接枝三聚氰胺，然后利用氨基与磷酸基团的反应，接枝乙烯基膦酸，从而得到改性填料，其中三聚氰胺中含有的含氮杂环在紫外线照射下，具有电子跃迁能力，具有紫外线吸收作用，从而其接枝可以有效提高抗光老化性能，乙烯基磷酸中含磷基团具有较强的电子亲和力，可以稳定自由基从而保护材料，产生抗氧化作用。因此，其引入可以进一步增强抗老化性。从而提高聚酰胺复合材料的耐候性。此外，乙烯基磷酸的引入，在加工过程中可以与丙烯酸接枝聚酰胺产生热点击交联，从而提高改性填料的分散性。
(4)方案中，引入了聚乙烯吡咯烷酮，其可以作为增塑剂，降低分子间的相互吸引，使得分子更易移动，可以与丙烯酸接枝聚酰胺的甲基丙烯酸酯链段，协同提高聚酰胺复合材料制备过程中的流动度，提高加工性能。且其引入不会影响成核性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中，短切碳纤维的平均直径为7.5μm，长度为6mm；长切碳纤维的平均直径为10μm，平均长度为12mm；碳纤维均由克拉玛尔提供。半芳香聚酰胺的牌号HN2300W，由苏广塑胶原料有限公司提供；聚酰胺410由研美新材料提供；聚酰胺6由锦恒塑料提供。聚乙烯吡咯烷酮的CAS号9003-39-8、过氧化二苯甲酰的CAS号94-36-0、甲基丙烯酸羟乙酯的CAS号868-77-9、3-巯基丙酸的CAS号107-96-0、三聚氰胺的CAS号108-78-1、乙烯基膦酸的CAS号1746-03-8。
酰氯化长切碳纤维的制备方法为：将120g长切碳纤维加入到1.2L的混合酸中(68wt％硝酸和65wt％的硫酸，体积比为1:3)，在60℃下氧化3小时，过滤洗涤干燥，得到氧化碳纤维；将100g氧化碳纤维置于1L混合溶剂中(体积比为50:1的二氯亚砜和二甲基甲酰胺)，升温至85℃搅拌反应24小时，蒸除二氯亚砜，得到酰氯化长切碳纤维。
所述巯基甲基丙烯酸酯单体的制备方法为：将50g的甲基丙烯酸羟乙酯、42.5g的3-巯基丙酸加入至60mL的甲苯中，加入4g对甲苯磺酸、0.5g对苯二酚依次翻入反应釜中，升温至110℃，回流反应8小时，洗涤干燥，得到甲基丙烯酸-3-巯基丙酰氧基乙酯，以此为巯基甲基丙烯酸酯单体。以下实施例中，份数为质量份，1份为10g。
实施例1：一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将5份酰氯化长切碳纤维加入至混合溶剂(45份二甲基甲酰胺、5份去离子水)中，超声分散均匀；加入三聚氰胺溶液(20份三聚氰胺、120份二甲基甲酰胺)，在75℃搅拌反应4小时；氮气氛围下，加入乙烯基膦酸溶液(5份乙烯基膦酸、45份去离子水)，继续搅拌0.5小时，洗涤干燥，得到改性填料；
步骤2：(1)将12份半芳香聚酰胺加入至48份5wt％的氢氧化钠溶液中，升温至50℃处理1小时，洗涤干燥，得到预处理半芳香聚酰胺；(2)将预处理半芳香聚酰胺加入至100份二甲基甲酰胺中，升温至75℃，滴加含有10份巯基甲基丙烯酸酯单体、0.12份过氧化二苯甲酰、0.15份羟基苯甲酯、100份二甲基甲酰胺的混合溶液，滴加时间为0.5小时；升温至85℃，搅拌反应4小时，蒸发除溶剂，洗涤干燥，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺；
步骤3：将8份聚酰胺410、20份短切碳纤维、15份丙烯酸酯接枝聚酰胺混合，一次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、240℃、240℃、250℃、260℃、270℃、270℃，螺杆转速为200rpm；切粒冷却，得到原料A；将原料A、45份聚酰胺6、10份改性填料、2份聚乙烯吡咯烷酮、0.05份过氧化二苯甲酰混合，二次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、230℃、240℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为300rpm；切粒冷却，得到聚酰胺复合材料。
实施例2：一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将5份酰氯化长切碳纤维加入至混合溶剂(45份二甲基甲酰胺、5份去离子水)中，超声分散均匀；加入三聚氰胺溶液(20份三聚氰胺、120份二甲基甲酰胺)，在75℃搅拌反应4小时；氮气氛围下，加入乙烯基膦酸溶液(5份乙烯基膦酸、45份去离子水)，继续搅拌0.5小时，洗涤干燥，得到改性填料；
步骤2：(1)将12份半芳香聚酰胺加入至48份5wt％的氢氧化钠溶液中，升温至50℃处理1小时，洗涤干燥，得到预处理半芳香聚酰胺；(2)将预处理半芳香聚酰胺加入至100份二甲基甲酰胺中，升温至75℃，滴加含有10份巯基甲基丙烯酸酯单体、0.12份过氧化二苯甲酰、0.15份羟基苯甲酯、100份二甲基甲酰胺的混合溶液，滴加时间为0.5小时；升温至85℃，搅拌反应4小时，蒸发除溶剂，洗涤干燥，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺；
步骤3：将7份聚酰胺410、18份短切碳纤维、15份丙烯酸酯接枝聚酰胺混合，一次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、240℃、240℃、250℃、260℃、270℃、270℃，螺杆转速为200rpm；切粒冷却，得到原料A；将原料A、45份聚酰胺6、12份改性填料、3份聚乙烯吡咯烷酮、0.05份过氧化二苯甲酰混合，二次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、230℃、240℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为300rpm；切粒冷却，得到聚酰胺复合材料。
实施例3：一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将5份酰氯化长切碳纤维加入至混合溶剂(45份二甲基甲酰胺、5份去离子水)中，超声分散均匀；加入三聚氰胺溶液(20份三聚氰胺、120份二甲基甲酰胺)，在75℃搅拌反应4小时；氮气氛围下，加入乙烯基膦酸溶液(5份乙烯基膦酸、45份去离子水)，继续搅拌0.5小时，洗涤干燥，得到改性填料；
步骤2：(1)将12份半芳香聚酰胺加入至48份5wt％的氢氧化钠溶液中，升温至50℃处理1小时，洗涤干燥，得到预处理半芳香聚酰胺；(2)将预处理半芳香聚酰胺加入至100份二甲基甲酰胺中，升温至75℃，滴加含有10份巯基甲基丙烯酸酯单体、0.12份过氧化二苯甲酰、0.15份羟基苯甲酯、100份二甲基甲酰胺的混合溶液，滴加时间为0.5小时；升温至85℃，搅拌反应4小时，蒸发除溶剂，洗涤干燥，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺；
步骤3：将8份聚酰胺410、22份短切碳纤维、13份丙烯酸酯接枝聚酰胺混合，一次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、240℃、240℃、250℃、260℃、270℃、270℃，螺杆转速为200rpm；切粒冷却，得到原料A；将原料A、48份聚酰胺6、8份改性填料、1份聚乙烯吡咯烷酮、0.05份过氧化二苯甲酰混合，二次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、230℃、240℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为300rpm；切粒冷却，得到聚酰胺复合材料。
对比例1：不对长切碳纤维改性，直接引入；其余与实施例1相同；
步骤1：(1)将12份半芳香聚酰胺加入至48份5wt％的氢氧化钠溶液中，升温至50℃处理1小时，洗涤干燥，得到预处理半芳香聚酰胺；(2)将预处理半芳香聚酰胺加入至100份二甲基甲酰胺中，升温至75℃，滴加含有10份巯基甲基丙烯酸酯单体、0.12份过氧化二苯甲酰、0.15份羟基苯甲酯、100份二甲基甲酰胺的混合溶液，滴加时间为0.5小时；升温至85℃，搅拌反应4小时，蒸发除溶剂，洗涤干燥，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺；
步骤3：将8份聚酰胺410、20份短切碳纤维、15份丙烯酸酯接枝聚酰胺混合，一次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、240℃、240℃、250℃、260℃、270℃、270℃，螺杆转速为200rpm；切粒冷却，得到原料A；将原料A、45份聚酰胺6、10份长切碳纤维、2份聚乙烯吡咯烷酮、0.05份过氧化二苯甲酰混合，二次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、230℃、240℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为300rpm；切粒冷却，得到聚酰胺复合材料。
对比例2：将酰氯化长切碳纤维，更改为酰氯化短切碳纤维；其余与实施例1相同；
步骤1：将5份酰氯化短切碳纤维(其制备方法与酰氯化长切碳纤维相同)加入至混合溶剂(45份二甲基甲酰胺、5份去离子水)中，超声分散均匀；加入三聚氰胺溶液(20份三聚氰胺、120份二甲基甲酰胺)，在75℃搅拌反应4小时；氮气氛围下，加入乙烯基膦酸溶液(5份乙烯基膦酸、45份去离子水)，继续搅拌0.5小时，洗涤干燥，得到改性填料；
步骤2：(1)将12份半芳香聚酰胺加入至48份5wt％的氢氧化钠溶液中，升温至50℃处理1小时，洗涤干燥，得到预处理半芳香聚酰胺；(2)将预处理半芳香聚酰胺加入至100份二甲基甲酰胺中，升温至75℃，滴加含有10份巯基甲基丙烯酸酯单体、0.12份过氧化二苯甲酰、0.15份羟基苯甲酯、100份二甲基甲酰胺的混合溶液，滴加时间为0.5小时；升温至85℃，搅拌反应4小时，蒸发除溶剂，洗涤干燥，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺；
步骤3：将8份聚酰胺410、20份短切碳纤维、15份丙烯酸酯接枝聚酰胺混合，一次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、240℃、240℃、250℃、260℃、270℃、270℃，螺杆转速为200rpm；切粒冷却，得到原料A；将原料A、45份聚酰胺6、10份改性填料、2份聚乙烯吡咯烷酮、0.05份过氧化二苯甲酰混合，二次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、230℃、240℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为300rpm；切粒冷却，得到聚酰胺复合材料。
对比例3：不对半芳香聚酰胺进行接枝，直接引入；其余与实施例1相同；
步骤1：将5份酰氯化长切碳纤维加入至混合溶剂(45份二甲基甲酰胺、5份去离子水)中，超声分散均匀；加入三聚氰胺溶液(20份三聚氰胺、120份二甲基甲酰胺)，在75℃搅拌反应4小时；氮气氛围下，加入乙烯基膦酸溶液(5份乙烯基膦酸、45份去离子水)，继续搅拌0.5小时，洗涤干燥，得到改性填料；
步骤2：将8份聚酰胺410、20份短切碳纤维、15份半芳香聚酰胺混合，一次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、240℃、240℃、250℃、260℃、270℃、270℃，螺杆转速为200rpm；切粒冷却，得到原料A；将原料A、45份聚酰胺6、10份改性填料、2份聚乙烯吡咯烷酮、0.05份过氧化二苯甲酰混合，二次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、230℃、240℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为300rpm；切粒冷却，得到聚酰胺复合材料。
对比例4：更改丙烯酸酯接枝聚酰胺、聚酰胺410的比例，其余与实施例1相同。
步骤1：将5份酰氯化长切碳纤维加入至混合溶剂(45份二甲基甲酰胺、5份去离子水)中，超声分散均匀；加入三聚氰胺溶液(20份三聚氰胺、120份二甲基甲酰胺)，在75℃搅拌反应4小时；氮气氛围下，加入乙烯基膦酸溶液(5份乙烯基膦酸、45份去离子水)，继续搅拌0.5小时，洗涤干燥，得到改性填料；
步骤2：(1)将12份半芳香聚酰胺加入至48份5wt％的氢氧化钠溶液中，升温至50℃处理1小时，洗涤干燥，得到预处理半芳香聚酰胺；(2)将预处理半芳香聚酰胺加入至100份二甲基甲酰胺中，升温至75℃，滴加含有10份巯基甲基丙烯酸酯单体、0.12份过氧化二苯甲酰、0.15份羟基苯甲酯、100份二甲基甲酰胺的混合溶液，滴加时间为0.5小时；升温至85℃，搅拌反应4小时，蒸发除溶剂，洗涤干燥，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺；
步骤3：将13份聚酰胺410、20份短切碳纤维、10份丙烯酸酯接枝聚酰胺混合，一次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、240℃、240℃、250℃、260℃、270℃、270℃，螺杆转速为200rpm；切粒冷却，得到原料A；将原料A、45份聚酰胺6、10份改性填料、2份聚乙烯吡咯烷酮、0.05份过氧化二苯甲酰混合，二次熔融挤出，双螺杆挤出机9个温区的温度依次为：180℃、200℃、220℃、230℃、240℃、250℃、250℃、250℃、250℃，螺杆转速为300rpm；切粒冷却，得到聚酰胺复合材料。
性能测试：将实施例1～3和对比例1～4中制备得到的聚酰胺复合材料注塑成哑铃型标准样条。参考GB/T1040.1，使用拉伸试验机，以10mm/min的速度测试，检测得到拉伸强度A，并根据应力和应变关系计算得到杨氏模量，用以判断刚性。参考GB/T16422.3，使用ZN-P型紫外光耐气候试验箱中进行测试，条件为：UVB-313灯、310nm下辐照强度为0.48W.m2 .nm-1，温度为70℃，相对湿度为50％，测试时间为1000小时；老化后，再次检测拉伸强度B。所得数据如下表所示：
由上表的数据可知：制备得到的聚酰胺复合材料具有优异的刚性，且具有良好的耐候性能。且根据对比例1～4的数据与实施例1对比可知：对比例1中，由于直接引入长切碳纤维，其分散性较差，且未连接抗光老化的基团，使得刚性和耐候性能有较大幅度下降。对比例2中，由于将酰氯化长切碳纤维更换为了短切碳纤维，表面接枝的三聚氰胺等基团降低，分子纠缠降低，从而使得性能下架。对比例3中，由于未对半芳香聚酰胺进行接枝，降低了流动度和抗光老化性，使得性能下降。对比例4中，由于丙烯酸酯接枝聚酰胺、聚酰胺410中组分含量变化，使得加工性和物料之间的界面作用更换，使得性能下降。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将酰氯化长切碳纤维依次使用三聚氰胺和乙烯基膦酸改性，得到改性填料；
步骤2：将半芳香聚酰胺使用巯基甲基丙烯酸酯单体进行改性，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺；
步骤3：将聚酰胺410、短切碳纤维、丙烯酸酯接枝聚酰胺混合，一次熔融挤出，切粒，得到原料A；将原料A、聚酰胺6、改性填料、聚乙烯吡咯烷酮、过氧化二苯甲酰混合，二次熔融挤出，切粒，得到聚酰胺复合材料；
所述聚酰胺复合材料的原料包括以下组分：按重量份数计，45～48份聚酰胺6、13～15份丙烯酸酯接枝聚酰胺、7～8份聚酰胺410、18～22份短切碳纤维、8～12份改性填料、1～3份聚乙烯吡咯烷酮、0.05～0.06份过氧化二苯甲酰；
所述改性填料的原料包括以下组分：按重量份数计，5～7份酰氯化长切碳纤维、18～20份三聚氰胺、4～5份乙烯基膦酸；
所述丙烯酸酯接枝聚酰胺的原料包括以下组分：按重量份数计，10～12份半芳香聚酰胺、7～11份巯基甲基丙烯酸酯单体、0.1～0.2份过氧化二苯甲酰、0.1～0.2份羟基苯甲酯。
2.根据权利要求1所述的一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：所述改性填料的制备方法，包括以下步骤：将酰氯化长切碳纤维加入至溶剂中，超声分散均匀；加入三聚氰胺溶液，在70～80℃搅拌反应2～5小时；氮气氛围下，加入乙烯基膦酸溶液，继续搅拌0.5～1小时，洗涤干燥，得到改性填料。
3.根据权利要求1所述的一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：丙烯酸酯接枝聚酰胺的制备方法，包括以下步骤：(1)将半芳香聚酰胺加入至5wt％的氢氧化钠溶液中，升温至40～60℃处理0.5～1小时，洗涤干燥，得到预处理半芳香聚酰胺；(2)将预处理半芳香聚酰胺加入至溶剂中，升温至70～75℃，滴加巯基甲基丙烯酸酯单体、过氧化二苯甲酰、羟基苯甲酯、溶剂的混合溶液，滴加时间为0.5～0.6小时；升温至80～85℃，搅拌反应4～5小时，蒸发除溶剂，洗涤干燥，得到丙烯酸酯接枝聚酰胺。
4.根据权利要求1所述的一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：所述巯基甲基丙烯酸酯单体的制备方法，包括以下步骤：将质量比为1:0.85的甲基丙烯酸羟乙酯、3-巯基丙酸依次加入至甲苯中，加入对甲苯磺酸和对苯二酚；升温至110～115℃，回流反应6～8小时，洗涤干燥，得到甲基丙烯酸-3-巯基丙酰氧基乙酯，以此为巯基甲基丙烯酸酯单体。
5.根据权利要求1所述的一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，一次熔融挤出中，挤出机9个温区的温度依次为：170～190℃、190～210℃、210～230℃、230～250℃、230～250℃、250～270℃、250～270℃、250～270℃、250～270℃，螺杆转速为200～300rpm；二次熔融挤出中，挤出机9个温区的温度依次为：170～190℃、190～210℃、210～230℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃、230～250℃，螺杆转速为300～500rpm。
6.根据权利要求1~5任一项所述的一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料的制备方法制备得到的聚酰胺复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310789649.5A CN116655964B (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料及其制备工艺 |
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Publications (2)
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