本發(fā)明屬于高分子復合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

微發(fā)泡材料具有質(zhì)輕、比強度高、隔熱隔音性能好、抗震能力強等優(yōu)點，研發(fā)和應用日益受到人們的重視；但是，聚合物材料微發(fā)泡后，由于微孔的存在，材料的強度有一定程度的降低，限制了其在工業(yè)上的應用。因此，在降低材料成本的基礎(chǔ)上，如何提高微發(fā)泡材料的綜合力學性能受到研究者的普遍關(guān)注。

尼龍(聚酰胺)是當前國內(nèi)外應用較為廣泛的一種熱塑性工程塑料，具有強韌耐磨、耐沖擊、耐疲勞、耐腐蝕、耐油等優(yōu)異特性，被廣泛應用于汽車零配件、電子電器、機械等行業(yè)。目前，隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，輕量化、環(huán)保節(jié)能、安全舒適已漸成為一種趨勢，如何在基本保持材料性能的前提下，顯著減輕制件重量從而實現(xiàn)輕量化，具有舉足輕重的意義，微發(fā)泡技術(shù)在這種情況下應運而生，這是一種能夠制備具有獨有的致密表層和發(fā)泡芯層結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)中微發(fā)泡聚烯烴類材料較為多見，常應用在包裝、隔熱、保溫等領(lǐng)域，微發(fā)泡玻纖增強耐高溫尼龍復合材料卻未見報道。中國專利cn105038217a公布了一種碳纖維增強尼龍微發(fā)泡材料及其制備方法，雖然在一定程度上減輕了復合材料的質(zhì)量，但其樹脂均為一些熔點相對較低的脂肪族尼龍，應用領(lǐng)域有較多限制，同時，所用到的碳纖維還需事先處理，因此，過程較為繁瑣。另外，使用的均為化學發(fā)泡劑，存在以下缺陷：一、不符合綠色環(huán)保理念，對模具也具有一定的腐蝕性，二、泡孔分散均勻性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料，在拉伸、彎曲等性能基本穩(wěn)定的前提下，沖擊強度大幅度提高，所用玻纖均為市場上表面處理好的玻纖，無需再進行處理。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種所述耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料的制備方法，工藝相對簡單，采用物理發(fā)泡方式進行，工藝綠色環(huán)保，復合綠色發(fā)展理念。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料，由以下重量份的組分制成：

長玻纖增強耐高溫尼龍母粒2-4份，

發(fā)泡劑0.01-0.04份；

所述長玻纖增強耐高溫尼龍母粒由以下重量份的組分制成：

所述耐高溫尼龍為半芳香族耐高溫尼龍，熔點均在300℃以上，優(yōu)選為尼龍6t、尼龍9t、尼龍10t中的至少一種，更優(yōu)選為尼龍6t、尼龍10t中的至少一種。

所述玻璃纖維為市售的已經(jīng)過表面處理的長玻纖。

所述成核劑為無機填料，優(yōu)選為云母粉、碳酸鈣、硫酸鎂、二氧化硅等中的至少一種，更優(yōu)選為二氧化硅。

所述潤滑劑為乙烯丙烯酸共聚物，優(yōu)選為a-c540a。

所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑復配而成，優(yōu)選為n,n'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺(抗氧劑1098)和三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯(抗氧劑168)復配，二者質(zhì)量比為1：1。

所述發(fā)泡劑為安全環(huán)保的物理發(fā)泡劑，優(yōu)選為超臨界氣體，更優(yōu)選為超臨界二氧化碳、超臨界氮氣中的至少一種。

一種所述耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料的制備方法，包括以下步驟：

將干燥除水的耐高溫尼龍60-80份、成核劑0.5-1份、潤滑劑3-8份和抗氧劑2-7份混合均勻，倒入擠出機料斗中，將10-30份玻璃纖維從靠近下料口的第一個加熱段處插入，擠出造粒獲得長玻纖增強耐高溫尼龍母粒；

將2-4份長玻纖增強耐高溫尼龍母粒干燥后，與0.01-0.04份發(fā)泡劑混合注塑，獲得所述耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料。

所述干燥除水的耐高溫尼龍是在溫度為100-130℃的條件下，干燥8小時以上以除去其中水分。

所述擠出造粒的溫度為300-350℃。

所述長玻纖增強耐高溫尼龍母粒干燥的溫度為100-130℃，時間為4小時以上。

所述注塑的溫度為300-330℃，壓力為90-120mpa。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點和有益效果：

本發(fā)明提供的耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料在拉伸、彎曲等性能基本穩(wěn)定的前提下，材料重量下降，利于汽車輕量化，沖擊強度大幅度提高，所用玻纖均為市場上表面處理好的玻纖，無需再進行處理。

本發(fā)明的方法簡單、節(jié)約成本；采用物理發(fā)泡方式進行，工藝綠色環(huán)保，復合綠色發(fā)展理念。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

在通過以下實施例對本發(fā)明的目的予以闡明、解釋的情形下，實施例中的組分均以重量份為通用標準予以釋明。在無特別說明的情況下，為簡明起見，本發(fā)明實施例中所述的“份”與重量份具有相同的意義。

在以下的實施例中，采用以下檢測方法：

密度按astmd792-08測試；

拉伸性能按astmd638-10測試，拉伸速率5mm/min；

簡支梁缺口沖擊強度按astmd6110-10測試；

彎曲強度按astmd790-10測試，下壓速度1.25mm/min；

玻璃纖維含量(灰分)測定：先在坩堝里面放置部分耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料粒料，稱量，然后在500℃的馬弗爐里面放置1個小時，稱量，再放入馬弗爐半個小時，再次稱量，當兩次稱量誤差小于0.1g時，計算出玻璃纖維含量。

以下實施例中所用的玻璃纖維為市售的已經(jīng)過表面處理的長玻纖。

實施例1

一種耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料由以下組分組成：耐高溫pa6t樹脂：60份，玻璃纖維：30份，潤滑劑(乙烯丙烯酸共聚物a-c540a)：3份，抗氧劑(抗氧劑1098：抗氧劑168復配＝1：1)：7份，成核劑二氧化硅：0.5份，加工總重量為4kg。

根據(jù)加工總重量，按上述重量比精確稱取所需各組分的質(zhì)量，首先，將耐高溫pa6t于130℃條件下干燥8小時以上以充分除去其中水分，然后，將耐高溫pa6t、抗氧劑、潤滑劑、成核劑充分混合均勻，倒入擠出機料斗中，啟動擠出機且開啟真空泵，同時，將長玻纖從靠近下料口的第一個加熱段處插入(通過調(diào)控下料速度和插入玻纖的股數(shù)以實現(xiàn)所需的玻纖含量)，經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度從1區(qū)到機頭分別為305、315、320、325、330、335、340℃，得到長玻纖增強耐高溫尼龍母粒。將長玻纖增強耐高溫尼龍母粒于100℃烘箱 中干燥4小時以上，最后，取2kg干燥好的長玻纖增強耐高溫尼龍母粒倒入附有超臨界裝置的注塑機中，通過超臨界裝置向熔體中注入超臨界氣體二氧化碳，其中，注氣量為0.01份，注氣壓力為90mpa，得到用于相關(guān)性能測試的耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料樣條，注塑溫度為310、325、320℃，性能測試結(jié)果如表1所示。

實施例2

一種耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料由以下組分組成：耐高溫pa10t樹脂：80份，玻璃纖維：10份，潤滑劑(乙烯丙烯酸共聚物a-c540a)：5份，抗氧劑(抗氧劑1098：抗氧劑168復配＝1：1)：5份，成核劑云母粉：0.75份，加工總重量為4kg。

根據(jù)加工總重量，按上述重量比精確稱取所需各組分的質(zhì)量，首先，將耐高溫pa10t于100℃條件下干燥8小時以上以充分除去其中水分，然后，將耐高溫pa10t、抗氧劑、潤滑劑、成核劑充分混合均勻，倒入擠出機料斗中，啟動擠出機且開啟真空泵，同時，將長玻纖從靠近下料口的第一個加熱段處插入(通過調(diào)控下料速度和插入玻纖的股數(shù)以實現(xiàn)所需的玻纖含量)，經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度從1區(qū)到機頭分別為310、325、330、335、340、345、350℃，得到長玻纖增強耐高溫尼龍母粒。將長玻纖增強耐高溫母粒于130℃烘箱中干燥4小時以上，最后，取3kg干燥好的長玻纖增強耐高溫尼龍母粒倒入附有超臨界裝置的注塑機中，通過超臨界裝置向熔體中注入超臨界氣體氮氣，注氣量為0.0225份，注氣壓力為100mpa，得到用于相關(guān)性能測試的耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料樣條，注塑溫度為320、330、325℃，性能測試結(jié)果如表1所示。

實施例3

一種耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料由以下組分組成：耐高溫pa9t樹脂：70份，玻璃纖維：20份，潤滑劑(乙烯丙烯酸共聚物a-c540a)：8份，抗氧劑(抗氧劑1098：抗氧劑168復配＝1：1)：2份，成核劑碳酸鈣：1份，加工總重量為4kg。

根據(jù)加工總重量，按上述重量比精確稱取所需各組分的質(zhì)量，首先，將耐高溫pa9t于120℃條件下干燥8小時以上以充分除去其中水分，然后，將耐高溫pa9t、抗氧劑、潤滑劑、成核劑充分混合均勻，倒入擠出機料斗中，啟動擠出機且開啟真空泵，同時，將長玻纖從靠近下料口的第一個加熱段處插入(通過調(diào)控下料速度和插入玻纖的股數(shù)以實現(xiàn)所需的玻纖含量)，經(jīng)雙螺桿擠出機擠出造粒，擠出溫度從1區(qū)到機頭分別為300、310、315、320、325、330、335℃，得到長玻纖增強耐高溫尼龍母粒。將長玻纖增強耐高溫尼龍母粒于115℃烘箱中干燥4小時以上，最后，取4kg干燥好的長玻纖增強耐高溫尼龍母粒倒入附有超臨界裝置的注塑機中，通過超臨界裝置向熔體中注入超臨界氣體二氧化碳，注氣量為0.04份，注氣壓力為120mpa，得到用于相關(guān)性能測試的耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料樣條，注塑溫度為300、315、310℃，性能測試結(jié)果如表1所示。

對比例1-3

取各實施例中長玻纖增強耐高溫尼龍母粒在注塑機中注塑成型，制備不發(fā)泡材料，注塑溫度區(qū)間為300-330℃，得到用于相關(guān)性能測試的樣條，并與實施例1-3進行對比，性能測試結(jié)果如表1所示。

表1

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明制備的耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料在拉伸強度、彎曲強度沒有大幅度下降的前提下，沖擊強度得到較為明顯的提升，主要是由于泡孔的存在，在拉伸、彎曲發(fā)生時，當應力遇到泡孔，泡孔的存在相當于一種缺陷，因此，拉伸彎曲性能有所下降，但在沖擊發(fā)生時，泡孔會吸收一部分能量，因此，沖擊強度上升；從數(shù)據(jù)中還可以看出，耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料相對于未發(fā)泡復合材料密度均有一定程度降低，成功實現(xiàn)輕量化目標。

由實施例和對比例的結(jié)果可知，由本發(fā)明制備得到的耐高溫微發(fā)泡玻纖增強尼龍復合材料，在拉伸強度、彎曲強度沒有大幅度下降的前提下，沖擊強度得到較為明顯的提升，同時注塑成型后，表面光亮無玻纖流紋或外露現(xiàn)象，同時，材料密度得到一定程度的降低，成功實現(xiàn)輕量化，利于降低運輸成本，因此，具有較廣的應用前景。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。