一種尼龍/玻璃纖維/界面結(jié)合劑復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及了一種復(fù)合材料及其制備方法，尤其是涉及一種尼龍/玻璃纖維/界面 結(jié)合劑復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 尼龍(PA)是一種應(yīng)用廣泛的工程塑料，隨著加工成型技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其具有 良好的剛性、耐油耐磨等性能，易于加工、同時可以回收利用，來源充足等等一系列的優(yōu)勢 使得汽車用尼龍部件的性能穩(wěn)定、質(zhì)量輕巧、易于生產(chǎn)維護(hù)等等優(yōu)點(diǎn)明顯占據(jù)了材料優(yōu)勢， 尼龍部件已經(jīng)慢慢的取代一些金屬部件。汽車工業(yè)已成為尼龍工程塑料的最大消費(fèi)市場。
[0003] 同時，純尼龍也有吸水性大、耐酸性差、干態(tài)和低溫沖擊強(qiáng)度低以及吸水后易變形 等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用范圍受到了一定的限制。為了改進(jìn)上述缺點(diǎn)，通常采用玻璃纖維增強(qiáng)，以 改進(jìn)尼龍的沖擊性、熱變形性、力學(xué)性能、成型加工性能及耐化學(xué)腐蝕性能。
[0004] 對玻璃纖維增強(qiáng)尼龍的研究已非常廣泛和深入，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，但是玻纖在 基體尼龍樹脂中的分散問題會直接影響到復(fù)合材料的增強(qiáng)效果，因?yàn)椴＠w的加入，使尼龍 原有的光滑表面變的很粗糙，進(jìn)而影響到產(chǎn)品的表面質(zhì)量，同時由于玻纖和尼龍的界面結(jié) 合比較差，以至于制品的物理力學(xué)強(qiáng)度較低。此外玻纖對加工設(shè)備的磨損也十分嚴(yán)重，在很 大程度上增加了機(jī)器方面的損耗費(fèi)用，嚴(yán)重的限制了它的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提出了一種尼龍/玻璃纖維/ 界面結(jié)合劑復(fù)合材料及其制備方法，利用具有一定長度擴(kuò)散鏈聚己內(nèi)酰胺低聚物界面粘附 劑提高尼龍/玻纖體系的界面結(jié)合性，改善體系的加工性能，并能通過使玻纖更好的分散， 提高該復(fù)合體系的力學(xué)性能。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -、一種尼龍/玻璃纖維/界面結(jié)合劑復(fù)合材料
[0008] 本發(fā)明主要由尼龍、玻纖及其界面結(jié)合劑復(fù)合構(gòu)成，界面結(jié)合劑是以聚己內(nèi)酰胺 低聚物為擴(kuò)散鏈、以硅烷偶聯(lián)劑為結(jié)合基團(tuán)、通過引發(fā)劑反應(yīng)而成，具有一定界面改善性能 的助劑。
[0009] 所述復(fù)合材料的原料組分及重量組分為：尼龍56~90份;玻璃纖維5~35份;界面 結(jié)合劑1~5份;抗氧劑0.1~1份;熱穩(wěn)定劑0.1~3份。
[0010]所述的尼龍可以是尼龍6、尼龍66,其在復(fù)合材料中的組分為56~90份。
[0011]所述的玻璃纖維可以是短切玻璃纖維、連續(xù)玻璃纖維，其在在復(fù)合材料中的組分 為5~35份。
[0012]所述的界面結(jié)合劑采用不同的有機(jī)酸做為封端劑，不同的硅烷偶聯(lián)劑KH550、 KH560作為結(jié)合基團(tuán)，界面結(jié)合劑的分子量為800~2000g/mol。
[0013]所述的抗氧劑為抗氧劑168、抗氧劑1010中的一種或者兩者的組合，其添加組分為 Ο · 1~1份。
[0014] 所述的熱穩(wěn)定劑為KL-36,其添加組分為0.1~3份。
[0015] 合成復(fù)合材料的設(shè)備是帶有側(cè)向喂料的雙螺桿擠出機(jī)，通過側(cè)向喂料口加入玻 纖，使得其分散性好。
[0016] 二、一種尼龍/玻璃纖維/界面結(jié)合劑復(fù)合材料的制備方法，合成復(fù)合材料的工藝 條件為：
[0017]將尼龍在80°c的真空烘箱中干燥10小時，玻纖在60°C下干燥8小時，將界面結(jié)合 劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和尼龍在高速混合機(jī)中混合3~5nim，在雙螺桿擠出機(jī)加纖口加入玻 纖，主料口加入混合物，然后在225~290 °C下熔融共混后擠出造粒，料筒轉(zhuǎn)速為15r/min，螺 桿轉(zhuǎn)速為150~200r/min，最后將粒料在80 °C烘箱中干燥10小時。
[0018] 所述尼龍、玻璃纖維、界面結(jié)合劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑的加入質(zhì)量配比為：56~90 份;5~35份;1~5份;0.1~1份;0.1~3份。
[0019] 本發(fā)明選擇加入界面結(jié)合劑，其為硅烷偶聯(lián)劑與己內(nèi)酰胺通過不同封端基的齊聚 物所合成的產(chǎn)物，其與尼龍有很好的相容性，同時，又與玻璃纖維的表面結(jié)合，并通過兩種 添加方式，使得玻璃纖維在尼龍基體中的有良好的分散性并形成良好的結(jié)合界面，以此來 提尚復(fù)合材料的綜合性能。
[0020] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0021] 本發(fā)明通過界面結(jié)合劑的加入，一方面改善了基體與玻璃纖維的界面結(jié)合情況， 另一方面提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能等綜合性能。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例獲得的PA66/GF復(fù)合材料的沖擊斷面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0024]本發(fā)明的實(shí)施例如下：
[0025] 實(shí)施例1
[0026] 本發(fā)明提供的材料是由以下原料按重量比例配制而成： 尼龍6 59.5份 短玻璃纖維 35份
[0027] 界面結(jié)合劑 4份 抗氧劑168 0 5份 熱穩(wěn)定劑 1份
[0028]將尼龍6在80°C的真空烘箱中干燥10小時，玻纖在60°C下干燥8小時，將除玻璃纖 維外的其他助劑與尼龍6在高速混合機(jī)中混合3~5nim，并分別按照一定的配比，在雙螺桿 擠出機(jī)加纖口加入玻纖，主料口加入混合物，然后在230~260 °C下熔融共混后擠出造粒。料 筒轉(zhuǎn)速為15r/min，螺桿轉(zhuǎn)速為150~200r/min。最后將粒料在80 °C烘箱中干燥10小時。 [0029] 實(shí)施例2
[0030] 本發(fā)明提供的材料是由以下原料按重量比例配制而成： 尼龍6 65份 短玻璃纖維 30份
[0031] 界面結(jié)合劑 4份 抗氧劑168 0.5份 熱穩(wěn)定劑 0.5份
[0032]將尼龍6在80°C的真空烘箱中干燥10小時，玻纖在60°C下干燥8小時，將除玻璃纖 維外的其他助劑與尼龍6在高速混合機(jī)中混合3~5nim，并分別按照一定的配比，在雙螺桿 擠出機(jī)加纖口加入玻纖，主料口加入混合物，然后在230~260 °C下熔融共混后擠出造粒。料 筒轉(zhuǎn)速為15r/min，螺桿轉(zhuǎn)速為150~200r/min。最后將粒料在80 °C烘箱中干燥10小時。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 本發(fā)明提供的材料是由以下原料按重量比例配制而成： 尼龍66 60.5份 短玻璃纖維 35份
[0035] 界面結(jié)合劑 1.5份 抗氧劑168 1份 熱穩(wěn)定劑 2份
[0036]將尼龍66在80°C的真空烘箱中干燥10小時，玻纖在60°C下干燥8小時，將除玻璃纖 維外的其他助劑與尼龍66在高速混合機(jī)中混合3~5nim，并分別按照一定的配比，在雙螺桿 擠出機(jī)加纖口加入玻纖，主料口加入混合物，然后在275~290 °C下熔融共混后擠出造粒。料 筒轉(zhuǎn)速為15r/min，螺桿轉(zhuǎn)速為150~200r/min。最后將粒料在80 °C烘箱中干燥10小時。本實(shí) 施例制備獲得的尼龍66/玻璃纖維/界面結(jié)合劑復(fù)合材料經(jīng)檢測，其拉伸強(qiáng)度為224.8MPa， 與未添加界面結(jié)合劑相比提高了48.5%，彎曲模量為13.87GPa，提高了 11.9%，相比傳統(tǒng)材 料其技術(shù)效果顯著突出。
[0037] 實(shí)施例4
[0038] 本發(fā)明提供的材料是由以下原料按重量比例配制而成： 尼龍66 75份 短玻璃纖維 20份
[0039] 界面結(jié)合劑 2份 抗氧劑168 1份 熱穩(wěn)定劑 2份
[0040] 將尼龍66在80°C的真空烘箱中干燥10小時，玻纖在60°C下干燥8小時，將除玻璃纖 維外的其他助劑與尼龍66在高速混合機(jī)中混合3~5nim，并分別按照一定的配比，在雙螺桿 擠出機(jī)加纖口加入玻纖，主料口加入混合物，然后在275~290 °C下熔融共混后擠出造粒。料 筒轉(zhuǎn)速為15r/min，螺桿轉(zhuǎn)速為150~200r/min。最后將粒料在80 °C烘箱中干燥10小時。
[0041 ]實(shí)施例獲得的PA66/GF復(fù)合材料的沖擊斷面如圖1所示，左側(cè)為未添加界面結(jié)合 劑，右側(cè)為添加界面結(jié)合劑，圖中可見通過界面結(jié)合劑的加入改善了基體與玻璃纖維的界 面結(jié)合情況，技術(shù)效果顯著突出。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種尼龍/玻璃纖維/界面結(jié)合劑復(fù)合材料，其特征在于:主要由尼龍、玻纖及其界面 結(jié)合劑復(fù)合構(gòu)成，界面結(jié)合劑是以聚己內(nèi)酰胺低聚物為擴(kuò)散鏈、以硅烷偶聯(lián)劑為結(jié)合基團(tuán)、 通過引發(fā)劑反應(yīng)而成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述復(fù)合材料的原料組分及重量組分為： 尼龍56~90份;玻璃纖維5~35份;界面結(jié)合劑1~5份;抗氧劑0.1~1份;熱穩(wěn)定劑0.1~3 份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述的尼龍是尼龍6或者尼龍66。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述的玻璃纖維是短切玻璃纖維或者連續(xù) 玻璃纖維。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述的界面結(jié)合劑一端通過硅烷偶聯(lián)劑結(jié) 合連接到玻璃纖維上，另一端的聚己內(nèi)酰胺低聚物鏈?zhǔn)且杂袡C(jī)酸做為封端劑，其分子量為 800~2000g/mol。 所述的界面結(jié)合劑采用不同的有機(jī)酸做為封端劑，不同的硅烷偶聯(lián)劑KH550、KH560作 為結(jié)合基團(tuán)，并且其分子量不同，在800~2000g/mol。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述的抗氧劑為抗氧劑168和抗氧劑1010 中的一種或者兩者的組合。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:所述的熱穩(wěn)定劑為KL-36。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的材料，其特征在于:合成復(fù)合材料的設(shè)備是帶有側(cè)向喂料的雙 螺桿擠出機(jī)。9. 一種尼龍/玻璃纖維/界面結(jié)合劑復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:合成復(fù)合材料 的工藝條件為:將尼龍在80 °C的真空烘箱中干燥10小時，玻纖在60°C下干燥8小時，將界面 結(jié)合劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和尼龍在高速混合機(jī)中混合3~5nim，在雙螺桿擠出機(jī)加纖口加 入玻纖，主料口加入混合物，然后在225~290°C下熔融共混后擠出造粒，料筒轉(zhuǎn)速為15r/ min，螺桿轉(zhuǎn)速為150~200r/min，最后將粒料在80 °C烘箱中干燥10小時。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種尼龍/玻璃纖維/界面結(jié)合劑復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于:所述尼龍、玻璃纖維、界面結(jié)合劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑的加入質(zhì)量配比為:56~90份； 5~35份;1~5份;0.1~1份;0.1~3份。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種尼龍/玻璃纖維/界面結(jié)合劑復(fù)合材料及其制備方法。主要由尼龍、玻纖及其界面結(jié)合劑復(fù)合構(gòu)成，界面結(jié)合劑是以聚己內(nèi)酰胺低聚物為擴(kuò)散鏈、以硅烷偶聯(lián)劑為結(jié)合基團(tuán)、通過引發(fā)劑反應(yīng)而成，其原料重量組分為：尼龍56～90份；玻璃纖維5～35份；界面結(jié)合劑1～5份；抗氧劑0.1～1份；熱穩(wěn)定劑0.1～3份；先將尼龍和玻纖干燥，將界面結(jié)合劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑和尼龍混合，從加纖口加入玻纖，主料口加入混合物，后擠出造粒，烘干獲得。本發(fā)明通過界面結(jié)合劑的加入，改善體系的加工性能，不但改善了尼龍與玻璃纖維兩相之間的界面結(jié)合情況，同時還提高了復(fù)合材料體系的性能。
【IPC分類】B29B9/06, C08K7/14, C08L77/06, C08L77/02, B29C47/92
【公開號】CN105623250
【申請?zhí)枴緾N201610141397
【發(fā)明人】唐頌超, 施正堂, 王麗, 王石雄, 李 遠(yuǎn), 陳志云, 王婷蘭, 黃作風(fēng), 潘泳康, 李文振, 張珊
【申請人】浙江亞太機(jī)電股份有限公司, 華東理工大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月12日