一種玄武巖纖維增強(qiáng)的聚碳酸酯/尼龍合金材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)及一種玄武巖纖維增強(qiáng)聚碳酸醋/尼龍合金 材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】 陽(yáng)00引聚碳酸醋（PC)和尼龍（PA6)都屬于熱塑性工程塑料，其性能各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中 聚碳酸醋（PC)具有耐熱性，分解溫度在300°CW上，熱變形溫度a.82MPa)13(TC~135°C， 長(zhǎng)期工作溫度可高達(dá)120°C;同時(shí)耐寒性優(yōu)良，脆化溫度抵達(dá)-100°C，其長(zhǎng)期使用溫度范圍 在-60~12(TC;同時(shí)還具有機(jī)械性能優(yōu)良、光穩(wěn)定性佳等諸多優(yōu)點(diǎn)。但PC分子剛性及空 間位阻較大，烙融溫度較高，流動(dòng)性較差，加工較困難，制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力；同時(shí)PC耐溶 劑性不好，耐磨性和耐疲勞強(qiáng)度較差，運(yùn)些缺點(diǎn)限制了PC的應(yīng)用。尼龍6(PA6)具有優(yōu)良的 力學(xué)性能，機(jī)械強(qiáng)度高，初性好。其突出優(yōu)點(diǎn)是具有自潤(rùn)滑性，耐磨性突出。但其也有缺點(diǎn)： 熱變形溫度（1.86MPa)只有63°C。
[000引當(dāng)PC和PA6制成合金之后，其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)可W互補(bǔ)，即PC和PA6的各種優(yōu)點(diǎn)得到 進(jìn)一步發(fā)揮，缺點(diǎn)得到改善，運(yùn)樣就可W擴(kuò)大合金的應(yīng)用領(lǐng)域。然而，PC和PA6的溶解度參 數(shù)差異較大，二者的熱力學(xué)不相容，PC和PA6共混時(shí)，會(huì)明顯產(chǎn)生分層現(xiàn)象，并且容易發(fā)生 氨基交換反應(yīng)，導(dǎo)致二者的分子量降低，從而影響合金材料的性能。而在體系中加入一定數(shù) 量的相容劑后，可W明顯的提高兩相間的相容性，可W避免分層現(xiàn)象，同時(shí)減少及消除氨基 交換反應(yīng)，提高PC/PA相間結(jié)合力，使PC/PA合金材料性能得到優(yōu)化與提高。因此，選擇合 適的相容劑是該合金材料制備的關(guān)鍵。
[0004] 玄武巖在我國(guó)分布較廣，價(jià)格便宜，而玄武巖纖維的制造成本低，相對(duì)化學(xué)纖維、 玻璃纖維、碳纖維等有較為明顯的綜合優(yōu)勢(shì)，替代潛力大，是高科技含量和高附加值的新產(chǎn) 品。玄武巖纖維與玻璃纖維相比，在耐高低溫、力學(xué)、電學(xué)、聲學(xué)性能及化學(xué)穩(wěn)定性等方而均 具有較大優(yōu)勢(shì)。由于玄武巖烙化過(guò)程中沒(méi)有棚和其他堿金屬氧化物排出，使玄武巖纖維制 造過(guò)程的池爐排放煙塵中無(wú)有害物質(zhì)析出，不向大氣排放有害氣體，無(wú)工業(yè)垃圾及有毒物 質(zhì)污染環(huán)境。
[0005] 玄武巖纖維具有高的彈性模量和抗拉強(qiáng)度。玄武巖纖維的彈性模量為：9100kg/ mm2~11000kg/mm2,高于無(wú)堿玻纖、石棉、芳絕纖維、聚丙稀纖維和娃纖維。玄武巖纖維的 抗拉強(qiáng)度為3800~4800MPa，比大絲束碳纖維、芳絕、PBI纖維、鋼纖維、棚纖維、氧化侶纖維 都要高，與S玻璃纖維相當(dāng)。所W玄武巖纖維作為聚碳酸醋的增強(qiáng)介質(zhì)，可W大大增強(qiáng)聚碳 酸醋材料的剛性和柔性，提高其力學(xué)性能，拓寬聚碳酸醋復(fù)合材料的應(yīng)用范圍。此外，利用 玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料成本較低，且綠色無(wú)污染，使用后可循環(huán)回收利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是要克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，目的是提供一種玄武巖纖維增強(qiáng)的 聚碳酸醋/尼龍合金材料，在聚碳酸醋/尼龍合金材料制備過(guò)程中加入玄武巖纖維，提高了 復(fù)合材料的力學(xué)性能，如拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量等顯著提高，使聚碳酸醋/尼龍合 金材料的應(yīng)用范圍更加寬廣。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種玄武巖纖維增強(qiáng)的聚碳酸醋 /尼龍合金材料，其特征在于：包含W下按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)的原料：
[0008] 聚碳驗(yàn)醋 巧%-70% 尼龍 18%-70% 玄武巖纖維10%-4曰％ 抗氧劑 0. 5%-1% 熱穩(wěn)定劑化5%-1% 相容劑 2%-20% 增初劑 加工助劑 0. 5。/〇-6%
[0009] 所述聚碳酸醋是指芳香族的雙酪A型聚碳酸醋。
[0010] 所述玄武巖纖維為短切纖維或連續(xù)纖維。 W11] 所述抗氧劑為β化5-二叔下基-4-徑基苯）丙酸十八碳醇醋、Ν，Ν' -雙-[3-化5-二叔下基-4-徑基苯基）丙酷基]己二胺、四[β- (3，5-二叔下基-4-徑 基苯基）丙酸]季戊四醇、亞憐酸Ξ化4-二叔下基苯基）醋的一種或兩種W上的混合物。
[0012] 所述熱穩(wěn)定劑選自酪類(lèi)、胺類(lèi)、亞憐酸醋類(lèi)、半受阻酪類(lèi)、杯芳控類(lèi)和硫代二丙酸 二月桂醋熱穩(wěn)定劑中的一種或兩種W上的混合物。
[0013] 所述相容劑為極性單體接枝聚合物，選自聚乙締、聚丙締、乙締-α-乙締-辛締共 聚物、苯乙締與下二締的共聚物、聚乙締-聚苯乙締-聚丙締Ξ元共聚物、乙締-丙締-下 二締Ξ元共聚物、乙締-丙締酸醋共聚物、乙締-丙締酸醋-甲基丙締酸縮水甘油醋共聚物 中的一種或兩種W上的混合物；
[0014] 所述的極性單體為馬來(lái)酸酢及其衍生物，丙締酸及其醋類(lèi)衍生物中的一種或幾種 的混合物。
[0015] 所述增初劑為締控-α締控-辛締Ξ元共聚物、苯乙締與下二締的共聚物、聚乙 締-聚苯乙締-聚丙締Ξ元共聚物、乙締-丙締-下二締Ξ元共聚物、氨化的乙締-下二 締-苯乙締共聚物，苯乙締-下二締-苯乙締Ξ嵌段共聚物、氨化的苯乙締-下二締-苯乙 締Ξ嵌段共聚物、乙締-α-乙締-辛締共聚物、乙締與丙締臘共聚物、丙締臘-下二締-苯 乙締的共聚物、Ξ元乙丙膠或聚氨醋的一種或幾種的混合物。
[0016] 所述加工助劑選自低分子醋類(lèi)、金屬皂類(lèi)、硬脂酸復(fù)合醋類(lèi)和酷胺類(lèi)的一種或兩 種W上的混合物。
[0017] 一種玄武巖纖維增強(qiáng)的聚碳酸醋/尼龍合金材料的制備方法，包括如下步驟：
[0018] Α)首先，對(duì)聚碳酸醋和尼龍進(jìn)行常規(guī)干燥處理，溫度控制在90~120°C，時(shí)間8小 時(shí)W上，至水含量在0.02%W下；尼龍?jiān)谡婵諣顟B(tài)下干燥；
[0019] B)其次進(jìn)行配料及預(yù)混：按重量百分?jǐn)?shù)，將干燥后的聚碳酸醋18% -70%和尼 龍18% -70%、玄武巖纖維10% -40%、抗氧劑0. 5% -1 %、熱穩(wěn)定劑0. 5% -1 %、相容劑 2% -20%、增初劑1% -9%和加工助劑0. 5% -6%，一起放進(jìn)高速混合機(jī)中進(jìn)行混合，在常 溫下攬拌5~20分鐘；
[0020] C)將步驟B)所得的產(chǎn)物放進(jìn)共混機(jī)擠出造粒即得成品；
[0021]曰、采用雙螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑在25-85MM;
[0022] b、擠出機(jī)的溫度設(shè)置為：一區(qū)：200~210°C;二區(qū)：200~220°C區(qū)：200~ 230°C;四區(qū)：200 ~240°C;五區(qū)：200 ~250°C;六區(qū)：200 ~260°C;屯區(qū)：200 ~270°C;八 區(qū)：200~270°C;機(jī)頭溫度：250~260°C;烙融溫度：250~260°C;
[0023] C、螺桿轉(zhuǎn)速控制在150~45化pm。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明選擇了合適的相容劑而使得聚碳酸醋（PC)和尼龍 (PA)兩相之間搭起了橋梁，減少了分層現(xiàn)象，同時(shí)，加入玄武巖纖維作為增強(qiáng)材料，共同提 高了合金的各方面性能，如拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲模量、彎曲強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度、熱 變形溫度等，使聚碳酸醋（PC)和尼龍（PA)合金能夠發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，并隨著PC/PA的比例 不同，其性能也隨之改變，拓寬了聚碳酸醋/尼龍合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域，特別是可W應(yīng)用在 一些對(duì)材料要求比較高的領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[00巧]W下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。應(yīng)理解，W下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本 發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍。
[00%] -種玄武巖纖維增強(qiáng)的聚碳酸醋/尼龍合金材料，其特征在于：包含W下按重量 百分?jǐn)?shù)計(jì)的原料：
[0027] '繁狼聽(tīng)離 踞資-預(yù)敬 尼龍 18%-7日％ 玄武巖纖維10%-4日％
[0028] 抗氧劑 0.就-1% 熱穩(wěn)定劑 化5% -1% 相容劑 2%-2日％ 增初劑 1%-9% 加工助劑 0. 5%-6% W29] 所述聚碳酸醋是指芳香族的雙酪A型聚碳酸醋。所述玄武巖纖維為短切 纖維或連續(xù)纖維。所述抗氧劑為β化5-二叔下基-4-徑基苯）丙酸十八碳醇醋、Ν，Ν' -雙-[3-化5-二叔下基-4-徑基苯基）丙酷基]己二胺、四[β- (3，5-二叔下基-4-徑 基苯基）丙酸]季戊四醇、亞憐酸Ξ化4-二叔下基苯基）醋的一種或兩種W上的混合物。 所述熱穩(wěn)定劑選自酪類(lèi)、胺類(lèi)、亞憐酸醋類(lèi)、半受阻酪類(lèi)、杯芳控類(lèi)和硫代二丙酸二月桂醋 熱穩(wěn)定劑中的一種或兩種w上的混合物。所述相容劑為極性單體接枝聚合物，選自聚乙締、 聚丙締、乙締-α-乙締-辛締共聚物、苯乙締與下二締的共聚物、聚乙締-聚苯乙締-聚 丙締Ξ元共聚物、乙締-丙締-下二締Ξ元共聚物、乙締-丙締酸醋共聚物、乙締-丙締酸 醋-甲基丙締酸縮水甘油醋共聚物中的一種或兩種W上的混合物；所述的極性單體為馬來(lái) 酸酢及其衍生物，丙締酸及其醋類(lèi)衍生物中的一種或幾種的混合物。所述增初劑為締控-α 締控-辛締Ξ元共聚物、苯乙締與下二締的共聚物、聚乙締-聚苯乙締-聚丙締Ξ元共聚 物、乙締-丙締-下二締Ξ元共聚物、氨化的乙締-下二締-苯乙締共聚物，苯乙締-下二 締-苯乙締Ξ嵌段共聚物、氨化的苯乙締-下二締-苯乙締Ξ嵌段共聚物、乙締-α-乙 締-辛締共聚物、乙締與丙締臘共聚物、丙締臘-下二締-苯乙締的共聚物、Ξ元乙丙膠或 聚氨醋的一種或幾種的混合物。所述加工助劑選自低分子醋類(lèi)、金屬皂類(lèi)、硬脂酸復(fù)合醋類(lèi) 和酷胺類(lèi)的一種或兩種W上的混合物。
[0030] 一種玄武巖纖維增強(qiáng)的聚碳酸醋/尼龍合金材料的制備方法，包括如下步驟： 陽(yáng)〇3UA)首先，對(duì)聚碳酸醋和尼龍進(jìn)行常規(guī)干燥處理，溫度控制在90~120°C，時(shí)間8小 時(shí)W上，至水含量在0.02%W下；尼龍?jiān)谡婵諣顟B(tài)下干燥；
[0032]B)其次進(jìn)行配料及預(yù)混：按重量百分?jǐn)?shù)，將干燥后的聚碳酸醋18% -70%和尼 龍18% -70%、玄武巖纖維10% -40%、抗氧劑0. 5% -1 %、熱穩(wěn)定劑0. 5% -1 %、相容劑 2% -20%、增初劑1% -9%和加工助劑0. 5% -6%，一起放進(jìn)高速混合機(jī)中進(jìn)行混合，在常 溫下攬拌5~20分鐘；
[0033] C)將步驟B)所得的產(chǎn)物放進(jìn)共混機(jī)擠出造粒即得成品；
[0034]a、采用雙螺桿擠出機(jī)，螺桿直徑在25-85MM;
[0035] b、擠出機(jī)的溫度設(shè)置為：一區(qū)：200~210°C;二區(qū)：200~220°C區(qū)：200~ 230°C;四區(qū)：200~240°C