長玻纖增強尼龍復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種長玻纖增強尼龍復合材料及其制備方法，該方法將物料混合物進行熔融法制備，得到長玻纖增強尼龍復合材料；所述物料混合物包含：30wt%～65wt%的尼龍；30wt%～60wt%的長玻璃纖維；0.05wt%～10wt%的金屬鹽或金屬絡合物；0.1wt%～1wt%的抗氧劑；0.2wt%～1wt%的穩(wěn)定劑；0.2wt%～1wt%的潤滑劑。本發(fā)明采用金屬鹽或金屬絡合物，并控制各個物料的用量，對長玻纖增強尼龍復合材料進行改性，使尼龍中的酰胺基團與金屬鹽或金屬絡合物中的金屬離子之間可以形成絡合配位作用，從而影響尼龍分子鏈間的氫鍵作用，對玻纖增強尼龍復合材料的拉伸性能產(chǎn)生一定的良好影響，利于應用。
【專利說明】長玻纖增強尼龍復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料【技術領域】，特別涉及一種長玻纖增強尼龍復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]聚酰胺樹脂(簡稱PA，俗稱尼龍)，是一種綜合性能優(yōu)良、應用比較廣泛的化工原料。由于其本身具有良好的力學性能、耐熱性能、耐磨損性能、耐化學藥品性能和自潤滑性能，并且摩擦系數(shù)低、有一定的阻燃性和易于加工，尼龍材料適于采用玻璃纖維和/或其他填料填充進行增強改性，從而被廣泛地應用于電子、機械、汽車和紡織等行業(yè)中。
[0003]玻璃纖維增強尼龍復合材料簡稱玻纖增強尼龍復合材料，其早在20世紀50年代就已有研究。玻纖增強尼龍復合材料可通過熔融法和溶液法兩種方法制備而成，其中，比較普遍采用的熔融法是靠加熱將尼龍變成熔體，再與玻璃纖維粘合的方法。而根據(jù)玻璃纖維長短的不同，玻纖增強尼龍復合材料的粒料可以用長玻璃纖維(連續(xù)玻璃纖維)和短玻璃纖維(短切玻璃纖維)的方式進行生產(chǎn)。相比于短玻纖增強尼龍復合材料，長玻纖增強尼龍復合材料具有更高的強度、模量和耐沖擊性能等特點，因此，目前現(xiàn)有技術大多采用長玻璃纖維來增強尼龍材料。
[0004]但是，現(xiàn)有的長玻纖增強尼龍復合材料卻存在斷裂伸長率較低的缺點，而且這個缺點在低溫環(huán)境下會更加明顯。所以，在需要尼龍保持良好的拉伸強度和斷裂伸長率的許多應用中，現(xiàn)有的長玻纖增強尼龍復合材料的應用效果仍有待改善。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]為了解決以上技術問題，本 發(fā)明提供一種長玻纖增強尼龍復合材料及其制備方法，本發(fā)明提供的長玻纖增強尼龍復合材料具有良好的拉伸強度和較高的斷裂伸長率。
[0006]本發(fā)明提供一種長玻纖增強尼龍復合材料，由物料混合物通過熔融法制備而成，所述物料混合物包含:
[0007]30wt% ?65wt% 的尼龍；
[0008]30wt%?60wt%的長玻璃纖維；
[0009]0.05wt%?10wt%的金屬鹽或金屬絡合物；
[0010]0.lwt% ?lwt% 的抗氧劑；
[0011]0.2wt% ?lwt% 的穩(wěn)定劑；
[0012]0.2wt% ?lwt% 的潤滑劑。
[0013]優(yōu)選的，所述金屬鹽或金屬絡合物中的金屬為鋰、鋅、鈣、鑭、釤或釹。
[0014]優(yōu)選的，所述金屬鹽中的陰離子為硫酸根離子、硝酸根離子或鹵素陰離子；
[0015]所述金屬絡合物中的配體為硫酸根離子、硝酸根離子或鹵素陰離子。
[0016]優(yōu)選的，所述尼龍為尼龍6和尼龍66中的至少一種。
[0017]優(yōu)選的，所述長玻璃纖維為硅烷偶聯(lián)劑處理后的長玻璃纖維。[0018]優(yōu)選的，所述抗氧劑為芳香胺類抗氧劑或受阻酚類抗氧劑。
[0019]優(yōu)選的，所述穩(wěn)定劑為熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑。
[0020]優(yōu)選的，所述潤滑劑為硅樹脂潤滑劑。
[0021]本發(fā)明還提供一種長玻纖增強尼龍復合材料的制備方法，包括:
[0022]將物料混合物進行熔融法制備，得到長玻纖增強尼龍復合材料；
[0023]所述物料混合物包含:
[0024]30wt% ?65wt% 的尼龍；
[0025]30wt%?60wt%的長玻璃纖維；
[0026]0.05wt%?10wt%的金屬鹽或金屬絡合物；
[0027]0.lwt% ?lwt% 的抗氧劑；
[0028]0.2wt% ?lwt% 的穩(wěn)定劑；
[0029]0.2wt% ?lwt% 的潤滑劑。
[0030]優(yōu)選的，所述熔融法制備具體為:
[0031]將尼龍、金屬鹽或金屬絡合物、抗氧劑、穩(wěn)定劑和潤滑劑混合后進行熔融擠出，得到熔體；
[0032]將所述熔體與長玻璃纖維進行浸潰，得到長玻纖增強尼龍復合材料，所述浸潰的溫度為280°C?310°C。
[0033]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明將物料混合物進行熔融法制備，得到長玻纖增強尼龍復合材料；所述物料混合物包含:30wt%?65wt%的尼龍；30wt%?60wt%的長玻璃纖維；
0.05wt%?10wt%的金屬鹽或金屬絡合物；0.lwt%?lwt%的抗氧劑；0.2wt%?lwt%的穩(wěn)定劑；0.2wt%? lwt%的潤滑劑。本發(fā)明采用金屬鹽或金屬絡合物，并控制各個物料的用量，對長玻纖增強尼龍復合材料進行改性，使尼龍中的酰胺基團與金屬鹽或金屬絡合物中的金屬離子之間可以形成絡合配位作用，從而影響尼龍分子鏈間的氫鍵作用，對玻纖增強尼龍復合材料的拉伸性能產(chǎn)生一定的良好影響，利于應用。
【具體實施方式】
[0034]為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。
[0035]本發(fā)明提供了一種長玻纖增強尼龍復合材料，由物料混合物通過熔融法制備而成，所述物料混合物包含:
[0036]30wt% ?65wt% 的尼龍；
[0037]30wt%?60wt%的長玻璃纖維；
[0038]0.05wt%?10wt%的金屬鹽或金屬絡合物；
[0039]0.lwt% ?lwt% 的抗氧劑；
[0040]0.2wt% ?lwt% 的穩(wěn)定劑；
[0041]0.2wt% ?lwt% 的潤滑劑。
[0042]本發(fā)明提供的長玻纖增強尼龍復合材料以物料混合物為原料，采用熔融法制備而成，所述物料混合物主要由尼龍、長玻璃纖維(長玻纖)、金屬鹽或金屬絡合物、抗氧劑和穩(wěn)定劑等組成。本發(fā)明主要運用金屬鹽或金屬絡合物中的金屬離子與尼龍高分子極性基團之間能相互作用的原理，改善了玻纖增強尼龍復合材料的拉伸性能。
[0043]在本發(fā)明中，所述物料混合物包含30wt%?65wt%的尼龍，優(yōu)選包含40wt%?64#%的尼龍。所述尼龍為復合材料的基體樹脂，具有許多良好的性能。本發(fā)明對所述尼龍沒有特殊限制，優(yōu)選為尼龍6和尼龍66中的至少一種，更優(yōu)選為尼龍6。
[0044]所述物料混合物包含30wt%?60wt%的長玻璃纖維,優(yōu)選包含35wt%?59wt%的長玻璃纖維。所述長玻璃纖維簡稱為長玻纖，其作為增強材料，采用本領域技術人員熟知的連續(xù)玻璃纖維即可，本發(fā)明對其成分和細度等沒有特殊限制。所述長玻璃纖維優(yōu)選為硅烷偶聯(lián)劑處理后的長玻璃纖維，能使其與樹脂在界面處有較強的膠接，更好地起到增強作用，其中，所述硅烷偶聯(lián)劑采用本領域常用的即可，如牌號為KH-560、A-186、A-1160的偶聯(lián)劑等；所述處理為本領域技術人員熟知的技術手段。
[0045]所述物料混合物包含0.05wt%?10wt%的金屬鹽或金屬絡合物，優(yōu)選包含
0.lwt%?8wt%的金屬鹽或金屬絡合物，更優(yōu)選包含lwt%?6wt%的金屬鹽或金屬絡合物。在本發(fā)明中，金屬鹽或金屬絡合物中的金屬離子與尼龍中的酰胺基團之間可以形成絡合配位作用，從而影響尼龍分子鏈間的氫鍵作用，對玻纖增強尼龍復合材料的拉伸性能產(chǎn)生一定的良好影響，利于應用。
[0046]其中，所述金屬鹽或金屬絡合物中的金屬優(yōu)選為鋰、鋅、鈣、鑭、釤或釹，更優(yōu)選為鋰、鑭、釤或釹。所述金屬鹽中的陰離子優(yōu)選為硫酸根離子、硝酸根離子或鹵素陰離子；所述金屬絡合物中的配體優(yōu)選為硫酸根離子、硝酸根離子或鹵素陰離子。在本發(fā)明的實施例中，所述金屬鹽或金屬絡合物可以是鋰鹽，也可以是鑭系絡合物，如氯化鑭和氯化釹等。
[0047]為了保證玻纖增強尼龍復合材料的應用性能，所述物料混合物包含0.lwt%?lwt%的抗氧劑,優(yōu)選包含0.2wt%?0.8wt%的抗氧劑。所述抗氧劑優(yōu)選為芳香胺類抗氧劑或受阻酚類抗氧劑，所述芳香胺類抗氧劑包括但不限于二苯胺、對苯二胺和二氫喹啉，所述受阻酚類抗氧劑包括2，6-三 級丁基-4-甲基苯酚和雙(3，5-三級丁基-4-羥基苯基)硫醚
坐寸ο
[0048]所述物料混合物包含0.2wt%?lwt%的穩(wěn)定劑,優(yōu)選包含0.2wt%?0.8wt%的穩(wěn)定劑。所述穩(wěn)定劑優(yōu)選為熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑，兩者可以任意比例混合。其中，所述光穩(wěn)定劑包括水楊酸酯類、二苯甲酮類和苯并三唑類等類型；所述熱穩(wěn)定劑可以為金屬皂類熱穩(wěn)定劑或其他類熱穩(wěn)定劑。
[0049]所述物料混合物包含0.2wt%?lwt%的潤滑劑,優(yōu)選包含0.2wt%?0.8wt%的潤滑劑。所述潤滑劑優(yōu)選為硅樹脂潤滑劑，如聚二甲基硅氧烷等。
[0050]相應的，本發(fā)明還提供了一種長玻纖增強尼龍復合材料的制備方法，包括:
[0051]將物料混合物進行熔融法制備，得到長玻纖增強尼龍復合材料；
[0052]所述物料混合物包含:
[0053]30wt% ?65wt% 的尼龍；
[0054]30wt%?60wt%的長玻璃纖維；
[0055]0.05wt%?10wt%的金屬鹽或金屬絡合物；
[0056]0.lwt% ?lwt% 的抗氧劑；
[0057]0.2wt% ?lwt% 的穩(wěn)定劑；[0058]0.2wt% ?lwt% 的潤滑劑。
[0059]本發(fā)明通過金屬鹽或金屬絡合物中的金屬離子與尼龍高分子極性基團之間的相互作用，可以有效地改善尼龍材料的拉伸強度及斷裂伸長率，為尼龍聚合物改性提供了一種新的路徑。
[0060]本發(fā)明實施例按照上述重量百分比，采用熔融法將物料混合物投入設備中進行生產(chǎn)，得到長玻纖增強尼龍復合材料。
[0061]所述物料混合物主要由尼龍、長玻纖、金屬鹽或金屬絡合物和抗氧劑、穩(wěn)定劑以及潤滑劑等助劑組成，各原料的內(nèi)容如前文所述，在此不再一一贅述。
[0062]在本發(fā)明中，所述熔融法制備優(yōu)選具體為:
[0063]將尼龍、金屬鹽或金屬絡合物、抗氧劑、穩(wěn)定劑和潤滑劑混合后進行熔融擠出，得到熔體；
[0064]將所述熔體與長玻璃纖維進行浸潰，得到長玻纖增強尼龍復合材料，所述浸潰的溫度為280°C?310°C 。
[0065]本發(fā)明實施例優(yōu)選將尼龍進行真空干燥，然后與金屬鹽或金屬絡合物、抗氧劑和穩(wěn)定劑等助劑按照比例充分混合，將混合均勻的物料投入雙螺桿擠出機中，經(jīng)熔融反應，得到熔體。
[0066]其中，所述真空干燥為本領域技術人員熟知的技術手段，如在溫度為100°C?Iio0C的條件下真空干燥6小時?7小時。所述混合可以在高混機中進行，混料的溫度可以控制為60°C?70°C，混料的時間可以為10分鐘?20分鐘。進行熔融擠出時，本發(fā)明一個實施例所用的雙螺桿擠出機的溫度一共設置為八段，各區(qū)溫度分別控制在210°C?250°C，螺桿轉速為400r/min?500r/min。
[0067]得到熔體后，本發(fā)明實施例接著將其擠入浸潰模具中，隨后長玻纖通過所述浸潰模具與所述熔體充分浸潰，得到長玻纖增強尼龍復合材料。
[0068]其中，所述浸潰的溫度也就是浸潰模具的溫度優(yōu)選為280°C?310°C。本發(fā)明實施例最后經(jīng)過冷卻、切粒，制得高斷裂伸長率的長玻纖增強尼龍粒料。
[0069]得到長玻纖增強尼龍復合材料后，本發(fā)明以ASTM標準對其力學性能進行測試。測試結果表明，所述長玻纖增強尼龍復合材料具有良好的拉伸強度和較高的斷裂伸長率，即拉伸性能得以改善。
[0070]為了進一步理解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明提供的長玻纖增強尼龍復合材料及其制備方法進行具體描述。
[0071]以下實施例中使用的尼龍6的粘度為2.4、型號為岳陽石化YH-800，長玻纖為重慶國際復合材料ER4301H直接紗。
[0072]實施例1
[0073]將尼龍6在溫度為110°C的條件下真空干燥6小時。
[0074]將61.5wt%的真空干燥后的尼龍6、2wt%的硝酸鋰、0.5wt%的二苯胺、0.4wt%的苯并三唑類Tinuvin326光穩(wěn)定劑、0.lwt%的PolyAd HS02熱穩(wěn)定劑和0.5wt%的聚二甲基硅氧烷(購自日本東芝)依次加入到高混機中進行混合，溫度控制在60°C，混料時間為10分鐘，得到混合物。
[0075]將所述混合物加入到雙螺桿擠出機中進行熔融擠出，得到熔體，所述雙螺桿擠出機的溫度共設八段，第一段的擠出溫度為210°C，第二段為220°C，第三段為230°C，第四段為240°C，第五、第六和第七段均為250°C，熔體溫度為240°C，機頭溫度為235°C，主機的轉速為 400r/min。
[0076]將所述熔體擠入浸潰模具中，隨后35wt%的長玻纖通過所述浸潰模具與所述熔體充分浸潰，浸潰模具的溫度為280°C，最后經(jīng)冷卻、切粒，得到長玻纖增強尼龍6復合材料粒料。
[0077]得到復合材料后，按照上文所述的方法對其樣品進行力學性能測試。測試結果參見表1，表I為實施例1-3和比較例I-3提供的長玻纖增強尼龍復合材料樣品的性能結果，結果表明所述復合材料具有較好的拉伸性能。
[0078]比較例I
[0079]以59wt%的尼龍6、40wt%的長玻纖、0.6wt%的二苯胺、0.lwt%的苯并三唑類Tinuvin326光穩(wěn)定劑、0.lwt%的PolyAd HS02熱穩(wěn)定劑和0.2wt%的聚二甲基硅氧烷(購自日本東芝)為原料組分，按照實施例1相同的步驟，得到長玻纖增強尼龍復合材料。
[0080]得到復合材料后，按照上文所述的方法對其樣品進行力學性能測試，測試結果參見表I。
[0081]實施例2
[0082]以44wt%的尼龍6、50wt%的長玻纖、5wt%的氯化鑭(分子式為LaC13，含水量小于1%)、0.2wt%的2，6-三級丁基-4-甲基苯酚、0.2wt%的二苯甲酮類KAIYUE/UV-531光穩(wěn)定齊[J、0.2wt%的PolyAd HS02熱穩(wěn)定劑和0.4wt%的聚二甲基硅氧烷(購自日本東芝)為原料組分，按照實施例1相同的步驟，得到長玻纖增強尼龍復合材料。
[0083]得到復合材料后，按照上文所述的方法對其樣品進行力學性能測試，測試結果參見表1，結果表明所述復合材料具有較好的拉伸性能。
[0084]比較例2
[0085]以49wt%的尼龍6、50wt%的長玻纖、0.2wt％的2, 6_三級丁基_4_甲基苯酚、0.2wt%的二苯甲酮類KAIYUE/UV-531光穩(wěn)定劑、0.2wt%的PolyAd HS02熱穩(wěn)定劑和0.4wt%的聚二甲基硅氧烷(購自日本東芝)為原料組分，按照實施例2相同的步驟，得到長玻纖增強尼龍復合材料。
[0086]得到復合材料后，按照上文所述的方法對其樣品進行力學性能測試，測試結果參見表I。
[0087]實施例3
[0088]以58wt%的尼龍6、40wt%的長玻纖、lwt%的氯化釹(分子式為NdC13，含水量小于1%)、0.6wt%的二氫喹啉、0.1%的水楊酸酯類光UV-994穩(wěn)定劑、0.1wt%的PolyAd HS02熱穩(wěn)定劑和0.2wt%的聚二甲基硅氧烷(購自日本東芝)為原料組分，按照實施例1相同的步驟，得到長玻纖增強尼龍復合材料。
[0089]得到復合材料后，按照上文所述的方法對其樣品進行力學性能測試，測試結果參見表1，結果表明所述復合材料具有較好的拉伸性能。
[0090]比較例3
[0091]以63.5wt%的尼龍6、35wt%的長玻纖、0.5wt%的二氫喹啉、0.2wt%的水楊酸酯類UV-994光穩(wěn)定劑、0.3wt%的PolyAd HS02熱穩(wěn)定劑和0.5wt%的聚二甲基硅氧烷(購自日本東芝)為原料組分，按照實施例3相同的步驟，得到長玻纖增強尼龍復合材料。
[0092]得到復合材料后，按照上文所述的方法對其樣品進行力學性能測試，測試結果參
見表I。
[0093]表I實施例1-3和比較例I-3提供的長玻纖增強尼龍復合材料樣品的
[0094]性能結果
[0095]
【權利要求】
1.一種長玻纖增強尼龍復合材料，由物料混合物通過熔融法制備而成，所述物料混合物包含: 30wt%?65wt%的尼龍； 30wt%?60wt%的長玻璃纖維； 0.05wt%?10wt%的金屬鹽或金屬絡合物； 0.lwt%?lwt%的抗氧劑； 0.2wt%?lwt%的穩(wěn)定劑； 0.2wt%?lwt%的潤滑劑。
2.根據(jù)權利要求1所述的長玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述金屬鹽或金屬絡合物中的金屬為鋰、鋅、鈣、鑭、釤或釹。
3.根據(jù)權利要求2所述的長玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述金屬鹽中的陰離子為硫酸根離子、硝酸根離子或鹵素陰離子； 所述金屬絡合物中的配體為硫酸根離子、硝酸根離子或鹵素陰離子。
4.根據(jù)權利要求1 所述的長玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述尼龍為尼龍6和尼龍66中的至少一種。
5.根據(jù)權利要求1所述的長玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述長玻璃纖維為硅烷偶聯(lián)劑處理后的長玻璃纖維。
6.根據(jù)權利要求1所述的長玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述抗氧劑為芳香胺類抗氧劑或受阻酚類抗氧劑。
7.根據(jù)權利要求1所述的長玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述穩(wěn)定劑為熱穩(wěn)定劑和光穩(wěn)定劑。
8.根據(jù)權利要求1所述的長玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述潤滑劑為硅樹脂潤滑劑。
9.一種長玻纖增強尼龍復合材料的制備方法,包括: 將物料混合物進行熔融法制備，得到長玻纖增強尼龍復合材料； 所述物料混合物包含: 30wt%?65wt%的尼龍； 30wt%?60wt%的長玻璃纖維； 0.05wt%?10wt%的金屬鹽或金屬絡合物； 0.lwt%?lwt%的抗氧劑； 0.2wt%?lwt%的穩(wěn)定劑； 0.2wt%?lwt%的潤滑劑。
10.根據(jù)權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述熔融法制備具體為: 將尼龍、金屬鹽或金屬絡合物、抗氧劑、穩(wěn)定劑和潤滑劑混合后進行熔融擠出，得到熔體； 將所述熔體與長玻璃纖維進行浸潰，得到長玻纖增強尼龍復合材料，所述浸潰的溫度為 280°C?310°C。
【文檔編號】C08K9/06GK103436009SQ201310439854
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】王崢, 任冬友 申請人:上海納巖新材料科技有限公司