一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料及其制備方法，包括如下重量份組分：尼龍66 60～80份、復(fù)合增韌劑 20～30份、碳納米管1～3份、增強纖維10～30份、納米改性劑3～8份、抗氧劑0.5～2份、潤滑劑5～10份、偶聯(lián)劑3～5份。所述制備方法為（1）增強纖維改性處理；（2）制備增韌母粒；（3）擠出造粒；（4）注塑成型。本發(fā)明過復(fù)合增韌劑和納米改性劑的使用及增韌母粒的制備工藝，有效提高了尼龍復(fù)合材料的干態(tài)和低溫韌性，通過增強纖維的改性，有效提高了復(fù)合材料的剛性；本發(fā)明的尼龍66復(fù)合材料綜合性能優(yōu)異，滿足現(xiàn)有改性尼龍66在強度和韌性方面的不足，市場前景廣闊。
【專利說明】
一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及改性聚酰胺技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]PA66以其優(yōu)良的力學(xué)、耐熱、耐磨、自潤滑等性能而被廣泛應(yīng)用于機械、電子、汽車、化工、紡織等領(lǐng)域。隨著經(jīng)濟的增長及生活水平的提高，國內(nèi)對PA66產(chǎn)品的需求正以15%的年均增長率持續(xù)增長，其用途也正不斷拓展，是一種應(yīng)用前景廣闊的鋼材替代性塑料。
[0003]但尼龍66及其現(xiàn)有改性材料還存在如下缺點:1、與金屬材料相比，強度仍然不足；
2、低溫和干態(tài)下的韌性差，沖擊性能和缺口沖擊強度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料及其制備方法，能夠尼龍66存在的上述缺點。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料，包括如下重量份組分:尼龍66 60?80份、復(fù)合增韌劑20?30份、碳納米管I?3份、增強纖維10?30份、納米改性劑3?8份、抗氧劑0.5?2份、潤滑劑5?10份、偶聯(lián)劑3
?5份。
[0006]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述復(fù)合增韌劑為硅膠粉和三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐以2?3:1的質(zhì)量比混合的混合物。
[0007]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述碳納米管為表面羥基化多壁碳納米管，其管徑為50?80nm，比表面積為80?150m2/go
[0008]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述增強纖維為玄武巖纖維或玄武巖纖維和玻璃纖維以2:1的質(zhì)量比混合的混合物。
[0009]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述納米改性劑為全硫化納米橡膠顆粒。
[0010]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述全硫化納米橡膠顆粒為福射交聯(lián)的全硫化羧基丁苯橡膠或羧基丁腈橡膠，其平均粒徑為30?50nm。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是:提供一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)增強纖維改性處理:將10?30重量份的增強纖維加入高速混合機中，然后加入體積濃度為20?30%的無水乙醇稀釋的偶聯(lián)劑，在50?60°C下高速攪拌混合20?30min，揮發(fā)去除無水乙醇，得到改性的增強纖維；
(2)制備增韌母粒:將1/2配方量的尼龍66、20?30重量份的復(fù)合增韌劑和3?8重量份的納米改性劑加入雙螺桿擠出機內(nèi)，經(jīng)240?260 0C熔融擠出、冷卻、切粒，得到增韌尼龍母粒；
(3)擠出造粒:將余下1/2配方量的尼龍66、步驟(2)中得到的改性尼龍66、0.5?2重量份的抗氧劑、5?10重量份的潤滑劑和I?3份重量份的碳納米管從雙螺桿擠出機的主喂料口加入，將步驟(I)中改性處理的增強纖維從側(cè)喂料口喂入，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒，得到所述高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料粒料；
(4)注塑成型:將步驟(3)中得到的粒料干燥后，用注塑機注塑成型，并進(jìn)行性能測試。
[0012]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(I)中，所述攪拌速度為50?80r/min。
[0013]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(3)中，所述主喂料口與側(cè)喂料口的喂料速率之比為1.2?1.5:1;所述擠出工藝條件為:各段擠出溫度240?275 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為150?180r/mino
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料及其制備方法，通過復(fù)合增韌劑和納米改性劑的使用及增韌母粒的制備工藝，有效提高了尼龍復(fù)合材料的干態(tài)和低溫韌性，通過增強纖維的改性，有效提高了復(fù)合材料的剛性;本發(fā)明的尼龍66復(fù)合材料綜合性能優(yōu)異，滿足現(xiàn)有改性尼龍66在強度和韌性方面的不足，市場前景廣闊。
【具體實施方式】
[0015]下面對本發(fā)明的較佳實施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0016]本發(fā)明實施例包括:
實施例1
一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料，包括如下重量份組分:尼龍66 60份、復(fù)合增韌劑20份、碳納米管I份、玄武巖纖維10份、納米改性劑3份、抗氧劑0.5份、潤滑劑5份、偶聯(lián)劑3份;其中，
所述復(fù)合增韌劑為硅膠粉和三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐以2:1的質(zhì)量比混合的混合物；
所述碳納米管為表面羥基化多壁碳納米管，其管徑為50?80nm，比表面積為80?150m2/g;其制備方法為:將多壁碳納米管放入球磨罐中，加入10倍重量份的強堿(氫氧化鈉或氫氧化鉀)，加入與強堿等質(zhì)量的乙醇，球磨15h后用去離子水洗滌至中性，真空干燥，得到表面羥基化多壁碳納米管備用；
所述納米改性劑為輻射交聯(lián)的全硫化羧基丁苯橡膠或羧基丁腈橡膠，其平均粒徑為30?50nm;
上述高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)增強纖維改性處理:將10重量份的玄武巖纖維加入高速混合機中，然后加入體積濃度為20?30%的無水乙醇稀釋的偶聯(lián)劑KH-550，在50?60°C下以50?80r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20?30min，揮發(fā)去除無水乙醇，得到改性的增強纖維；
(2)制備增韌母粒:將1/2配方量的尼龍66、20重量份的復(fù)合增韌劑和3重量份的納米改性劑加入雙螺桿擠出機內(nèi)，經(jīng)240?2600C熔融擠出、冷卻、切粒，得到增韌尼龍母粒；
(3)擠出造粒:將余下1/2配方量的尼龍66、步驟(2)中得到的改性尼龍66、0.5重量份的抗氧劑、5重量份的潤滑劑和I份重量份的碳納米管從雙螺桿擠出機的主喂料口加入，將步驟(I)中改性處理的增強纖維從側(cè)喂料口喂入，控制主喂料口與側(cè)喂料口的喂料速率之比為1.2:1，然后在雙螺桿各段溫度為240?275°C，螺桿轉(zhuǎn)速為150r/min的條件下，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒，得到所述高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料粒料；
(4)注塑成型:將步驟(3)中得到的粒料干燥后，用注塑機注塑成型，并進(jìn)行性能測試。
[0017]實施例2
一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料，包括如下重量份組分:尼龍66 80份、復(fù)合增韌劑30份、碳納米管3份、增強纖維30份、納米改性劑8份、抗氧劑2份、潤滑劑10份、偶聯(lián)劑5份;其中，
所述復(fù)合增韌劑為硅膠粉和三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐以3:1的質(zhì)量比混合的混合物；
所述碳納米管為表面羥基化多壁碳納米管，其管徑為50?80nm，比表面積為80?150m2/g;其制備方法為:將多壁碳納米管浸入重量比為4:3的濃鹽酸和濃硝酸的混合液中，先在55?60 °C、80?10Hz下超聲I?3小時，接著在80?100 °C條件下回流2h，再用蒸餾水洗滌至中性，最后用微孔濾膜減壓抽濾，得到接枝羧基和羥基極性基團的碳納米管；
所述增強纖維為玄武巖纖維和玻璃纖維以2:1的質(zhì)量比混合的混合物；
所述納米改性劑為輻射交聯(lián)的全硫化羧基丁苯橡膠或羧基丁腈橡膠，其平均粒徑為30?50nm;
上述高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)增強纖維改性處理:將30重量份的增強纖維加入高速混合機中，然后加入體積濃度為20?30%的無水乙醇稀釋的偶聯(lián)劑，在50?60 °C下以50?80r/min轉(zhuǎn)速攪拌混合20?30min，揮發(fā)去除無水乙醇，得到改性的增強纖維；
(2)制備增韌母粒:將1/2配方量的尼龍66、30重量份的復(fù)合增韌劑和8重量份的納米改性劑加入雙螺桿擠出機內(nèi)，經(jīng)240?2600C熔融擠出、冷卻、切粒，得到增韌尼龍母粒；
(3)擠出造粒:將余下1/2配方量的尼龍66、步驟(2)中得到的改性尼龍66、2重量份的抗氧劑、10重量份的潤滑劑和3份重量份的碳納米管從雙螺桿擠出機的主喂料口加入，將步驟
(I)中改性處理的增強纖維從側(cè)喂料口喂入，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒，得到所述高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料粒料;所述主喂料口與側(cè)喂料口的喂料速率之比為1.5:1;所述擠出工藝條件為:各段擠出溫度240?275°C，螺桿轉(zhuǎn)速為180r/min;
(4)注塑成型:將步驟(3)中得到的粒料干燥后，用注塑機注塑成型，并進(jìn)行性能測試。
[0018]上述方法得到的注塑件，經(jīng)性能測試后，結(jié)果如下:
拉伸強度210?230MPa，彎曲強度260?276MPa，0°C下的缺口沖擊強度為18?23kJ/V，25 °C下的缺口沖擊強度為35?38kJ/m2，熱變形溫度150 °C以上。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料，其特征在于，包括如下重量份組分:尼龍66 60?80份、復(fù)合增韌劑20?30份、碳納米管I?3份、增強纖維10?30份、納米改性劑3?8份、抗氧劑0.5?2份、潤滑劑5?1份、偶聯(lián)劑3?5份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料，其特征在于，所述復(fù)合增韌劑為硅膠粉和三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐以2?3:1的質(zhì)量比混合的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料，其特征在于，所述碳納米管為表面羥基化多壁碳納米管，其管徑為50?80nm，比表面積為80?150m2/g。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料，其特征在于，所述增強纖維為玄武巖纖維或玄武巖纖維和玻璃纖維以2:1的質(zhì)量比混合的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料，其特征在于，所述納米改性劑為全硫化納米橡膠顆粒。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料，其特征在于，所述全硫化納米橡膠顆粒為福射交聯(lián)的全硫化羧基丁苯橡膠或羧基丁腈橡膠，其平均粒徑為30?50nm。7.—種如權(quán)利要求1至5任一項所述的高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)增強纖維改性處理:將10?30重量份的增強纖維加入高速混合機中，然后加入體積濃度為20?30%的無水乙醇稀釋的偶聯(lián)劑，在50?60°C下高速攪拌混合20?30min，揮發(fā)去除無水乙醇，得到改性的增強纖維； (2)制備增韌母粒:將1/2配方量的尼龍66、20?30重量份的復(fù)合增韌劑和3?8重量份的納米改性劑加入雙螺桿擠出機內(nèi)，經(jīng)240?260 0C熔融擠出、冷卻、切粒，得到增韌尼龍母粒； (3)擠出造粒:將余下1/2配方量的尼龍66、步驟(2)中得到的改性尼龍66、0.5?2重量份的抗氧劑、5?10重量份的潤滑劑和I?3份重量份的碳納米管從雙螺桿擠出機的主喂料口加入，將步驟(I)中改性處理的增強纖維從側(cè)喂料口喂入，經(jīng)熔融擠出、冷卻、切粒，得到所述高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料粒料； (4)注塑成型:將步驟(3)中得到的粒料干燥后，用注塑機注塑成型，并進(jìn)行性能測試。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述攪拌速度為50?80r/min。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高強高韌改性尼龍66復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述主喂料口與側(cè)喂料口的喂料速率之比為1.2?1.5:1;所述擠出工藝條件為:各段擠出溫度240?275 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為150?180r/min。
【文檔編號】C08L83/04GK105885406SQ201610406987
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】鄒曉明
【申請人】蘇州昊順?biāo)苣z有限公司