CN1765989A - 聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents

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辛敏琦
陈晓东
杨涛
唐倬
吴小龙
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Abstract

本发明涉及一种聚酰胺复合材料，其特征在于，它由以下重量配比的原料制成：尼龙66切片50－75％、碳纤维15－40％、相容剂4－10％、抗氧剂0.1－1％、润滑剂0.1－0.5％，其制备方法为，按重量配比秤取原料；除碳纤维将其他原料放入高混机中混合2－5分钟；出料；将碳纤维和其他混合的原料置于螺杆机中挤出造粒，螺杆机的转速为180－600转/分，温度为160－280℃。本发明的优点是具有超高强度和模量、密度小、尺寸稳定性好、永久抗静电性及导电性、电磁波屏敝、摩擦系数小、耐磨耗。

Description

聚酰胺复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚酰胺复合材料及其制备方法，可用于注塑和挤出制造军工产品、航空航天器件以及体育医疗器械，属聚酰胺材料技术领域。
背景技术
碳纤维增强复合材料具有重量轻、高力学性能的优点，特别是弯曲模量即刚度，为了最大程度降低重量，碳纤维增强材料传统上使用不含填料的环氧树脂来制成。由于使用手糊成型或树脂传递模塑成型工艺，该材料通常用来制造小批量的航空部件、赛车等特殊产品。但环氧树脂的高成本，劳动密集的手糊成型工艺限制了碳纤维复合材料在工业化规模应用中的使用，由于热塑性塑料和碳纤维的表面结合能力以及分散的均匀性，导致碳纤维的优势没有得到完全的体现，材料性能不突出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有超高强度和模量、密度小、尺寸稳定性好、永久抗静电性及导电性、电磁波屏敝、摩擦系数小、耐磨耗的聚酰胺复合材料及其制备方法。
为实现以上目的，本发明的技术方案是提供一种聚酰胺复合材料，其特征在于，它由以下重量配比的原料制成：
            尼龙66切片       50-75％
            碳纤维           15-40％
            相容剂           4-10％
            抗氧剂           0.1-1％
            润滑剂           0.1-0.5％。
所述的尼龙66切片的相对粘度为2.4-3.8，端胺基含量为30-90meq/kg，端羧基含量为30-85meq/kg；
所述的碳纤维是由有机PAN纤维经过热处理转化而来的连续碳纤维长丝，可以是日本东丽(TORAY)的T300；
所述的相容剂为聚丙烯接枝不饱和酸或者酸酐的接枝聚合的低聚物，其熔融指数为40-150g/10min，接枝率为0.5-1％；
所述的抗氧剂为一种受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配物，可以是1098和168复配；
所述的润滑剂为超高分子量聚硅氧烷。
一种聚酰胺复合材料的制备方法，其方法如下：
(1)按重量配比秤取原料；
(2)除碳纤维将其他原料放入高混机中混合2-5分钟；
(3)出料；
(4)将碳纤维和其他混合的原料置于螺杆机中挤出造粒，螺杆机的转速为180-600转/分，温度为160-280℃。
尼龙66是一种分子结构内含6个对称亚甲基的均匀热塑性高分子聚合物，具有高强度、耐磨、耐溶剂、自润滑性好和使用温度范围广等优点，是用途最广的工程塑料之一。
碳纤维具有低密度、高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、低电阻、高热导、低热膨胀、耐化学辐射等优良特性，此外，还具有纤维的柔曲性和可编性，比强度和比模量优于其它纤维增强体。
聚丙烯接枝不饱和酸或者酸酐的接枝聚合的低聚物，具有超高的流动性，作为相容剂，可以提高PA66树脂和碳纤维的粘接能力，并可使碳纤维在树脂体系中获得良好的分散。
抗氧剂为一种受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配体系，可以是1098和168复配。
超高分子量聚硅氧烷作为润滑剂，提高材料加工流动性，降低摩擦系数，提高滑爽性，改善表面光泽。
本发明采用尼龙66树脂，制得一种高强度聚酰胺复合材料，很好地解决尼龙材料的尺寸不稳定、易翘曲的缺点，以及碳纤维和尼龙66树脂结合能力差、分散不均匀的缺点。
本发明的优点是具有超高强度和模量、密度小、尺寸稳定性好、永久抗静电性及导电性、电磁波屏敝、摩擦系数小、耐磨耗。
具体实施方案
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明：
实施例1-2：
尼龙66采用表观粘度为2.8的尼龙66树脂切片，碳纤维为日本东丽的T300，相容剂为上海日之升公司的CMG9801，抗氧剂为1098/168(1∶1)复配，润滑剂为高分子量聚硅氧烷。
           配比1-2(表1)
  原料名称  配比1(wt％)  配比2(wt％)
  PA66切片  74  60
  T300  20  31
  CMG9801  5  8
  1098/168(1∶1)  0.5  0.5
  高分子量聚硅氧烷  0.5  0.5
将上述组分除碳纤维按比例放入高混机中混合4分钟，出料，然后和碳纤维一起用螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在270℃，螺杆转数在250转/分。
根据实施例1、实施例2制得的样品1、样品2与SILMID 6 CV20的产品性能对比
                 测试性能对比(表2)
  项目   样品1   样品2   SILMID6CV20
  拉伸强度Mpa   210   250   175
  弯曲强度Mpa   356   400   --
  抗弯模量Mpa   21000   25000   10000
  冲击强度kJ/M2   30   28   45
  密度g/m3   1.25   1.26   1.24

Claims (7)

1.一种聚酰胺复合材料，其特征在于，它由以下重量配比的原料制成：
尼龙66切片    50-75％
碳纤维        15-40％
相容剂        4-10％
抗氧剂        0.1-1％
润滑剂        0.1-0.5％。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述的尼龙66切片的相对粘度为2.4-3.8，端胺基含量为30-90meq/kg，端羧基含量为30-85meq/kg。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述的碳纤维是由有机PAN纤维经过热处理转化而来的连续碳纤维长丝，可以是日本东丽(TORAY)的T300。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述的相容剂为聚丙烯接枝不饱和酸或者酸酐的接枝聚合的低聚物，其熔融指数为40-150g/10min，接枝率为0.5-1％。
5.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为一种受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配物，可以是1098和168复配。
6.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述的润滑剂为超高分子量聚硅氧烷。
7.一种聚酰胺复合材料的制备方法，其方法如下：
(1)按重量配比秤取原料；
(2)除碳纤维将其他原料放入高混机中混合2-5分钟；
(3)出料；
(4)将碳纤维和其他混合的原料置于螺杆机中挤出造粒，螺杆机的转速为180-600转/分，温度为160-280℃。
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