專利名稱：：一種尼龍復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及尼龍復(fù)合材料，特別是涉及一種含熱致液晶聚合物和針狀礦物填料的尼龍復(fù)合材料及其制備方法。技術(shù)背景熱致液晶聚合物是由于加熱破壞了高分子鏈段結(jié)晶結(jié)構(gòu)并使非晶結(jié)構(gòu)進(jìn)入熔融狀態(tài)呈某種有序排列而出現(xiàn)液晶態(tài)。它是一種新型的高性能高分子材料，其特點(diǎn)是模量高、強(qiáng)度高，在液晶態(tài)下呈現(xiàn)出特有的易流動性，優(yōu)良的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)藥品性和耐候性，出色的耐溶劑性，較低的線膨脹系數(shù)和密度等優(yōu)良的綜合性能。利用熱致液晶聚合物的特點(diǎn)，將其與熱塑性工程塑料共混改性，可改善熱塑性工程塑料的性能。在熱致液晶聚合物一熱塑性工程塑料共混改性體系中，熱致液晶聚合物有三種明顯作用①增強(qiáng)劑的作用，形成的微纖化表面和長徑比比普通增強(qiáng)纖維的高，因而增強(qiáng)效果十分顯著；②加工流動改性劑的作用，可以降低共混物熔體的粘度，改進(jìn)難加工的熱塑性塑料的流動性和成型加工性能；③節(jié)約成型加工能耗。在尼龍66的改性中，使用熱致液晶聚合物可以明顯提高綜合力學(xué)性能，但是目前其增強(qiáng)效果都離理論計算相差很遠(yuǎn)，分析原因在于熱致液晶聚合物在基體樹脂中，沒有完全呈纖維狀排列。為此研制一種復(fù)合材料，使得熱致液晶聚合物可以在尼龍樹脂中較好的成纖，從而獲得好的增強(qiáng)效果，并減少熱致液晶的用量，降低成本。使得熱致液晶聚合物增強(qiáng)的尼龍產(chǎn)品可以被市場所接受，盡快投入實(shí)際應(yīng)用，是很有意義的。針狀礦物填料是一類具有高的長徑比的天然礦物或者人造礦物纖維，長徑比在20:1以上，做為填料來改性熱塑性工程塑料已有報道，其主要有以下優(yōu)勢①增強(qiáng)作用，可以大幅度增強(qiáng)基體樹脂的力學(xué)性能。②熱穩(wěn)定性好，熱變形低，制品尺寸穩(wěn)定性好，這些都要好于同樣經(jīng)常在尼龍中使用的玻璃纖維填料。③制品表面光澤度要高于玻纖填充，且加工中對加工機(jī)械的磨損較小?？梢詼p輕制品的翹曲性，提高制品耐熱性能，減少尼龍制品吸濕性等。將其與熱致液晶聚合物聯(lián)用來提高熱致液晶聚合物在尼龍樹脂中的成纖狀況未有報道。這種針狀礦物填料可以與熱致液晶聚合物相互作用，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，提高熱致液晶聚合物的成纖效果，并可大幅提高復(fù)合材料的綜合性能。中國專利03126409.3公開了一種含顆粒填料和熱致液晶聚合物的復(fù)合材料，其制備方法是將空心玻璃微球等顆粒填料和主鏈全芳液晶聚合物共混改性、在26028(TC下擠出造粒；從而獲得具有良好尺寸穩(wěn)定性的復(fù)合材料，該復(fù)合材料可用于制作結(jié)構(gòu)精細(xì)的塑料制件。中國專利CN1168395A公開了將液晶聚合物和氧化聚亞芳基硫化物混合改性，以制備具有優(yōu)良耐研磨性能的材料，該材料可用于制造齒輪、齒條、軸承等部件。中國專利CN1454934公開了聚酰胺66經(jīng)蒙脫土和硅灰石協(xié)同填充的復(fù)合材料及其制備方法。這種復(fù)合材料模量高，耐溫性能好，同時又降低了成本。但是加工難度較大，對加工機(jī)器的磨損較嚴(yán)重。但是以上三個專利都不是用于制備含熱致液晶聚合物和針狀礦物纖維的尼龍復(fù)合材料。如果直接借鑒上述專利制備本發(fā)明的尼龍復(fù)合材料，各個組分直接的相容性問題無法解決，將會導(dǎo)致相分離，復(fù)合材料性能明顯下降。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種利用熱致液晶聚合物的優(yōu)良性質(zhì)，針狀礦物填料良好的增強(qiáng)性能以及低廉的價格來制備有實(shí)際應(yīng)用價值的尼龍復(fù)合材料。本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的含熱致液晶聚合物和針狀礦物纖維的尼龍復(fù)合材料是由尼龍66切片，熱致液晶聚合物，針狀礦物纖維，偶聯(lián)劑，抗氧劑組成。重量比為6070:1015:1525:4.5:0.5所述尼龍66切片為工程塑料級尼龍66切片。所述熱致液晶聚合物是美國Goodfellow公司生產(chǎn)的VectraA型熱致液晶聚合物或美國Dupont公司生產(chǎn)的Zenite型熱致液晶聚合物。所述的針狀礦物纖維是碳纖維、埃洛石納米管、針狀硅灰石、Kevlar纖維或者晶須。所述的偶聯(lián)劑是美國聯(lián)碳公司生產(chǎn)的A-1100型偶聯(lián)劑、美國Dupont公司的Fusabond型偶聯(lián)劑、美國Aldrich公司的EPON型偶聯(lián)劑，或者是上海事必達(dá)公司的馬來酸酐，苯乙烯共聚型偶聯(lián)劑。所述的抗氧劑是美國大湖公司生產(chǎn)的Lunchemao-R型受阻酚抗氧劑。本發(fā)明的含熱致液晶聚合物和針狀礦物纖維的尼龍復(fù)合材料的制備方法主要有以下幾個步驟(1)將重量份比為6070:1015:2030:4.5:0.5的尼龍66切片，熱致液晶聚合物，針狀礦物纖維，偶聯(lián)劑，抗氧劑在攪拌條件下混合均勻；(2)在280。C或295。C下擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品得到三元尼龍復(fù)合材料。本發(fā)明利用偶聯(lián)劑改善熱致液晶聚合物和尼龍66樹脂間的相容性，針狀礦物填料和尼龍66樹脂間的相容性，減小了各個組分間的相分離，提高了各組分間的界面強(qiáng)度，從而提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度，彎曲強(qiáng)度，彎曲模量等力學(xué)性能，并使得制品形狀均勻，提高了尺寸穩(wěn)定性。本發(fā)明制備的尼龍66復(fù)合材料可用于制造多種塑料部件。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果-(1)本發(fā)明的尼龍復(fù)合材料組成中的熱致液晶聚合物在與尼龍66切片擠出過程中，在尼龍66樹脂基體中形成微纖結(jié)構(gòu)，從而降低尼龍66樹脂的熔體粘度，提高熔體流動速率，進(jìn)而改善加工性能；(2)針狀礦物填料的加入起到了多重的改善作用，和常用的填料玻璃纖維相比，其有以下優(yōu)點(diǎn)①針狀礦物填料的流動性較好，高于玻璃纖維填料。②針狀礦物填料熱穩(wěn)定性好，熱變形低，尺寸穩(wěn)定性比玻纖好。③表面光澤度要高于玻纖填充。④針狀礦物填料可以解決玻纖填料造成的表面浮纖和制品易翹曲的問題。⑤針狀礦物填料之間易形成微毛細(xì)管，可促進(jìn)熱致液晶聚合物的成纖。,(3)偶聯(lián)劑的加入不僅改善了熱致液晶聚合物和尼龍66基體樹脂之間的相容性，還改善了針狀礦物纖維和基體樹脂，以及針狀礦物纖維和熱致液晶聚合物之間的相容性。這些都有利于形成均勻分散的相態(tài)結(jié)構(gòu)，避免相分離的發(fā)生，從而使所制得的復(fù)合材料可以充分表現(xiàn)出熱致液晶的優(yōu)良綜合性能。(4)抗氧劑的加入可避免材料在加工過程中出現(xiàn)氧化降解及由此產(chǎn)生的性能下降。具體實(shí)施方式為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)，下面結(jié)合通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步地說明，需要說明的是，實(shí)施例并不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。實(shí)施例1按重量份計，稱取60份尼龍66切片(中國神馬集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的工程塑料級尼龍66切片)、10份VectraA型熱致液晶聚合物(美國Goodfellow公司生產(chǎn))、25份針狀硅灰石(江西新余市南方硅灰石實(shí)業(yè)公司生產(chǎn))、4.5份馬來酸酐與苯乙烯共聚物型偶聯(lián)劑(上海事必達(dá)公司生產(chǎn))、0.5份Limchemao-R型受阻酚抗氧劑(美國大湖公司生產(chǎn))；在攪拌條件下，將上述組分混合均勻，然后將所得的混合物在擠出機(jī)中于29(TC下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品，進(jìn)行性能測試。樣品的力學(xué)性能按照以下標(biāo)準(zhǔn)測試，結(jié)果如表l所示，由表可見，相比純的尼龍66，拉伸強(qiáng)度提高13%，彎曲強(qiáng)度提高3%，彎曲模量基本持平，缺口沖擊強(qiáng)度提高25%，熱變形溫度提高4(TC。綜合性能有所提高。我認(rèn)為造成這種提高主要在于填料和液晶樹脂的相互增強(qiáng)，液晶在針狀礦物的幫助下很好的取向成纖，使得材料的力學(xué)性能有較大提高。隨著液晶用量和填料用量的增加，這種性能的提高也越發(fā)顯著。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>5.Izod缺口沖擊強(qiáng)度(J/m)50ASTMD2566.熱變形溫度(。C，1.82MPa)220AS頂D6487.比重(g/cm3)1.6ASTMD792實(shí)施例2按重量份計，稱取70份尼龍66切片(中國神馬集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的工程塑料級尼龍66切片)、lO份Zenite型熱致液晶聚合物(美國Dupont公司生產(chǎn))、15份針狀硅灰石(江西新余市南方硅灰石實(shí)業(yè)公司生產(chǎn))、4.5份馬來酸酐與苯乙烯共聚物型偶聯(lián)劑(上海事必達(dá)公司生產(chǎn))、0.5份Lunchemao-R型受阻酚抗氧劑(美國大湖公司生產(chǎn))；在攪拌條件下，將上述組分混合均勻，然后將所得的混合物在擠出機(jī)中于285。C下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品，進(jìn)行性能測試。樣品的力學(xué)性能按照以下標(biāo)準(zhǔn)測試，結(jié)果如表2所示由表可見，相比純的尼龍66，拉伸強(qiáng)度提高18%，彎曲強(qiáng)度提高3%，彎曲模量提高30%，缺口沖擊強(qiáng)度提高75%，熱變形溫度提高1(TC。綜合性能有較大提高。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>按重量份計，稱取60份尼龍66切片(中國神馬集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的工程塑料級尼龍66切片)、10份VectraA型熱致液晶聚合物(美國Goodfellow公司生產(chǎn))、25份針狀硅灰石(江西新余市南方硅灰石實(shí)業(yè)公司生產(chǎn))、4.5份EPON偶聯(lián)劑(美國Aldrich公司生產(chǎn))、0.5份Lunchemao-R型受阻酚抗氧劑(美國大湖公司生產(chǎn))；在攪拌條件下，將上述組分混合均勻，然后將所得的混合物在擠出機(jī)中于29(TC下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品，進(jìn)行性能測試。樣品的力學(xué)性能按照以下標(biāo)準(zhǔn)測試，結(jié)果如表3所示由表可見，相比純的尼龍66，拉伸強(qiáng)度提高18%，彎曲強(qiáng)度提高10%，彎曲模量提高20%，缺口沖擊強(qiáng)度提高50%，熱變形溫度提高4(TC。綜合性能有較大提高。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例4按重量份計，稱取70份尼龍66切片(中國神馬集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的工程塑料級尼龍66切片)、10份VectraA型熱致液晶聚合物(美國Goodfellow公司生產(chǎn))、15份埃洛石納米管(自制)、4.5份A—1100型偶聯(lián)劑(美國聯(lián)碳公司生產(chǎn))、0.5份Lunchemao-R型受阻酚抗氧劑(美國大湖公司生產(chǎn))；在攪拌條件下，將上述組分混合均勻，然后將所得的混合物在擠出機(jī)中于285"C下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品，進(jìn)行性能測試。樣品的力學(xué)性能按照以下標(biāo)準(zhǔn)測試，結(jié)果如表4所示由表可見，相比純的尼龍66，拉伸強(qiáng)度提高25%，彎曲強(qiáng)度提高6%，彎曲模量提高50%，缺口沖擊強(qiáng)度提高100%，熱變形溫度提高2(TC。綜合性能有較大提高。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>實(shí)施例5按重量份計，稱取65份尼龍66切片(中國神馬集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的工程塑料級尼龍66切片)、15份Zenite型熱致液晶聚合物(美國Dupont公司生產(chǎn))、15份針狀硅灰石(江西新余市南方硅灰石實(shí)業(yè)公司生產(chǎn))、EPON偶聯(lián)劑(美國Aldrich公司生產(chǎn))、0.5份Lunchemao-R型受阻酚抗氧劑(美國大湖公司生產(chǎn))；在攪拌條件下，將上述組分混合均勻，然后將所得的混合物在擠出機(jī)中于285。C下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品，進(jìn)行性能測試。樣品的力學(xué)性能按照以下標(biāo)準(zhǔn)測試，結(jié)果如表5所示由表可見，相比純的尼龍66，拉伸強(qiáng)度提高25%，彎曲強(qiáng)度未有增加，彎曲模量提高50%，缺口沖擊強(qiáng)度提高87%，熱變形溫度提高15。C。綜合性能有較大提高。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>實(shí)施例6按重量份計，稱取60份尼龍66切片(中國神馬集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的工程塑料級尼龍66切片)、20份VectraA型熱致液晶聚合物(美國Goodfellow公司生產(chǎn))、15份針狀硅灰石(江西新余市南方硅灰石實(shí)業(yè)公司生產(chǎn))、4.5份馬來酸酐與苯乙烯共聚物型偶聯(lián)劑(上海事必達(dá)公司生產(chǎn))、0.5份Lunchemao-R型受阻酚抗氧劑(美國大湖公司生產(chǎn))；在攪拌條件下，將上述組分混合均勻，然后將所得的混合物在擠出機(jī)中于29(TC下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品，進(jìn)行性能測試。樣品的力學(xué)性能按照以下標(biāo)準(zhǔn)測試，結(jié)果如表6所示由表可見，相比純的尼龍66，拉伸強(qiáng)度提高37.5%，彎曲強(qiáng)度提高18%，彎曲模量提高30%，缺口沖擊強(qiáng)度提高75%，熱變形溫度提高45'C。綜合性能有較大提高。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>C，1.82MPa)225ASTMD6487.比重(g/cm3)1.65AS頂D792實(shí)施例7按重量份計，稱取60份尼龍66切片(中國神馬集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的工程塑料級尼龍66切片)、20份Zenite型熱致液晶聚合物(美國Dupont公司生產(chǎn))、15份埃洛石納米管(自制)、4.5份馬來酸酐與苯乙烯共聚物型偶聯(lián)劑(上海事必達(dá)公司生產(chǎn))、0.5份Lunchemao-R型受阻酚抗氧劑(美國大湖公司生產(chǎn))；在攪拌條件下，將上述組分混合均勻，然后將所得的混合物在擠出機(jī)中于285'C下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品，進(jìn)行性能測試。樣品的力學(xué)性能按照以下標(biāo)準(zhǔn)測試，，結(jié)果如表7所示由表可見，相比純的尼龍66，拉伸強(qiáng)度提高37.5%，彎曲強(qiáng)度提高3%，彎曲模量提高60%，缺口沖擊強(qiáng)度提高105%，熱變形溫度提高20。C。綜合性能有很大提高。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例8按重量份計，稱取60份尼龍66切片(中國神馬集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的工程塑料級尼龍66切片)、20份VectraA型熱致液晶聚合物(美國Goodfellow公司生產(chǎn))、15份埃洛石納米管(自制)、4.5份EPON偶聯(lián)劑(美國Aldrich公司生產(chǎn))、0.5份Lunchemao-R型受阻酚抗氧劑(美國大湖公司生產(chǎn))；在攪拌條件下，將上述組分混合均勻，然后將所得的混合物在擠出機(jī)中于285X:下進(jìn)行擠出、牽弓l、造粒，并注塑制成樣品，進(jìn)行性能測試。樣品的力學(xué)性能按照以下標(biāo)準(zhǔn)測試，，結(jié)果如表8所示由表可見，相比純的尼龍66，拉伸強(qiáng)度提高50%，彎曲強(qiáng)度提高18.1%，彎曲模量提高83.3%，缺口沖擊強(qiáng)度提高125%，熱變形溫度提高40°C。綜合性能有很大提高。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>權(quán)利要求1、一種尼龍復(fù)合材料，其特征在于，尼龍復(fù)合材料由尼龍66切片、熱致液晶聚合物、針狀礦物纖維，偶聯(lián)劑，抗氧劑材料混合造粒制得；尼龍66切片、熱致液晶聚合物、針狀礦物纖維、偶聯(lián)劑和抗氧劑的重量比為60～70∶10～15∶20～30∶4.5∶0.5。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的尼龍復(fù)合材料，其特征在于，所述尼龍66切片為工程塑料級尼龍66切片。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述熱致液晶聚合物是Vectra型熱致液晶聚合物或Zenite型熱致液晶聚合物。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述的針狀礦物纖維是碳纖維、埃洛石納米管、針狀硅灰石、Kevlar纖維或者晶須。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑是硅垸型偶聯(lián)劑、乙烯一丙烯酸共聚物型偶聯(lián)劑、或者是馬來酸酐，苯乙烯共聚型偶聯(lián)劑。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述的抗氧劑是受阻酚型抗氧劑。7、一種制備權(quán)利要求1所述的尼龍復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟如下(1)將重量份比為6070:1015:2030:4.5:0.5的尼龍66切片、熱致液晶聚合物、針狀礦物纖維、偶聯(lián)劑和抗氧劑在攪拌條件下混合均勻；(2)在280'C或295。C下進(jìn)行擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品得到尼龍復(fù)合材料。全文摘要本發(fā)明公開了一種尼龍復(fù)合材料及其制備方法。該材料由尼龍66切片，熱致液晶聚合物，針狀礦物纖維，偶聯(lián)劑，抗氧劑組成。尼龍66切片、熱致液晶聚合物、針狀礦物纖維、偶聯(lián)劑和抗氧劑按重量比為60～70∶10～15∶20～30∶4.5∶0.5。其制備方法是將重量比為60～70∶10～15∶20～30∶4.5∶0.5的尼龍66切片、熱致液晶聚合物、針狀礦物纖維、玻璃纖維、偶聯(lián)劑和抗氧劑在攪拌條件下混合均勻，然后在280℃或295℃下擠出、牽引、造粒，并注塑制成樣品得到尼龍體系復(fù)合材料。本發(fā)明的尼龍體系可在少量的熱致液晶用量情況下達(dá)到顯著的增強(qiáng)效果，并可起到減輕制品翹曲，減少制品表面粗糙度，降低成本的功效。文檔編號C08L23/08GK101230195SQ20081002590公開日2008年7月30日申請日期2008年1月18日優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日發(fā)明者軼傅,劉迎春,劉述梅,張德清,譚頌斌,趙建青申請人:銀禧工程塑料(東莞)有限公司