專利名稱：玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬高分子納米復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是涉及一種玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微 粒協(xié)同改性尼龍及其制備方法。
技術(shù)背景尼龍具有力學(xué)強(qiáng)度高、熔點(diǎn)高、耐磨、耐油等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于汽車、機(jī)電、電子、 紡織、家電等領(lǐng)域。隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，對(duì)它的韌性提出了更高的要求。通常的增 韌方法是加入增韌劑如PP (聚丙烯)、PE (聚乙烯)等非極性聚合物，這類非極性聚合物 能有效降低尼龍的吸水性，從而達(dá)到增韌的目的，但這往往使尼龍的強(qiáng)度降低幅度較大。 因此開發(fā)能同時(shí)增強(qiáng)增韌的尼龍十分重要。玻璃纖維的強(qiáng)度和楊氏模量比尼龍6大10~20 倍，玻璃纖維與尼龍6復(fù)合強(qiáng)度高有可能代替金屬使用。中國(guó)專利"一種玻璃纖維增強(qiáng)材 料的制備方法"(申請(qǐng)?zhí)?00310112780.0)公開了玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6具有優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng) 度和較好的成型加工性的研究成果，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)采用增韌劑POE改性的尼龍6能滿足摩托 車頭盔的韌性要求。近年來(lái)，聚合物基有機(jī)/無(wú)機(jī)納米復(fù)合材料己引起人們的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的聚合物 增強(qiáng)增韌改性方法相比，納米材料能較全面地改善聚合物的綜合性能，但是要達(dá)到好的改 性效果必須使無(wú)機(jī)納米微粒在聚合物中分散良好。目前增強(qiáng)尼龍或者增韌尼龍的研究已取得了一定成果，但是同時(shí)達(dá)到較好的增強(qiáng)增 韌效果的改性尼龍的研究報(bào)道較少。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍及其制備， 采用玻璃纖維、彈性體、用硅烷偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)納米微粒來(lái)多元協(xié)同改性尼龍，可以同 時(shí)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)增韌的目的，滿足不同領(lǐng)域應(yīng)用的需要。本發(fā)明的一種玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍，是由尼龍6、玻璃纖 維、彈性體和用硅烷偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)納米微粒為原料經(jīng)熔融共混制備，其各原料的組成 (質(zhì)量份數(shù))為45 60份尼龍6、玻璃纖維15 20份、彈性體10 30份、用硅垸偶聯(lián)劑改 性的無(wú)機(jī)納米微粒2 20份。所述彈性體選自乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、乙烯-a烯烴聚合物、它們(乙丙橡膠、三 元乙丙橡膠、乙烯-a烯烴聚合物)的馬來(lái)酸酐接枝產(chǎn)物中的一種或幾種混合物；所述無(wú)機(jī)納米微粒選自納米CaC03、納米Si02、納米八1203中的一種或幾種混合物；所述硅垸偶聯(lián)劑選自四甲氧基硅垸、乙烯基三甲氧基硅烷、N- (p-氨乙基)-Y-氨丙 基三甲氧基硅垸、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種混合物。本發(fā)明的玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍的制備方法，是以兩步熔融 共混法制備改性尼龍的工藝，具體歩驟如下(1) 用硅烷偶聯(lián)劑將無(wú)機(jī)納米微粒進(jìn)行表面改性，將無(wú)機(jī)納米微粒和硅烷偶聯(lián)劑按照1:1 3:1的摩爾比加入三頸瓶中，經(jīng)超聲分散10min 30min后，加入乙醇和水，在60 80°C 的水浴中攪拌l 2h，再用氨水調(diào)節(jié)pH值到8.5 9.5，冷卻、過濾、洗滌、100 120'C干燥后，得到用硅垸偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)納米微粒；(2) 第一步熔融共混將尼龍和玻璃纖維熔融共混擠出造粒，共混溫度220 26(TC，共混壓力為0.1 1.0Mpa;(3) 第二步熔融共混將第一歩所得顆粒、彈性體和用硅烷偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)納米微粒共混，共混溫度 210~240°C，共混壓力為O.l-l.OMpa，共混時(shí)間為5 15min，制得改性尼龍。 本發(fā)明的有益效果(1) 由于采用硅垸偶聯(lián)劑對(duì)無(wú)機(jī)納米微粒進(jìn)行表面改性，較好地解決了無(wú)機(jī)納米微粒易 團(tuán)聚的問題，提高了無(wú)機(jī)納米微粒在聚合物基體中的分散性能，同時(shí)硅烷偶聯(lián)劑的親水基 團(tuán)與無(wú)機(jī)納米微粒相連，親油基團(tuán)與聚合物基體相容，有效地提高了無(wú)機(jī)納米微粒和聚合 物基體的相容性；(2) 采用兩歩熔融共混工藝，有效地改善了玻璃纖維、彈性體和尼龍混合的均勻性，提 高了多元復(fù)合體系的分散性和穩(wěn)定性，因而能同時(shí)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)增韌的目的，熔融共混工藝簡(jiǎn) 便易行，有利于工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù) 人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例11)、將納米(^(:03和^ (P-氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅垸按照l(shuí):l的摩爾比加入 三頸瓶中，經(jīng)超聲分散10min后，加入乙醇和水，在8(TC的水浴中攪拌2h，再用氨水調(diào) 節(jié)pH值為9.0，冷卻、過濾、洗滌、12(TC干燥后，得到用硅烷偶聯(lián)劑改性的納米CaC03;2) 、各原料的組成(質(zhì)量份數(shù))為60份尼龍6、玻璃纖維20份、三元乙丙橡膠彈 性體(EPDM) 15份、用N- (j3-氨乙基)-￥-氨丙基三甲氧基硅烷改性的納米(^(:035份；3) 、第一步共混，將尼龍和玻璃纖維熔融共混擠出造粒，共混溫度220 260°C，壓力 為0.1 1.0Mpa;4) 、第二步共混，將步驟3)中制得的樣品、彈性體和用N- (p-氨乙基)-Y-氨丙基 三甲氧基硅烷改性的納米CaC03熔融共混，共混溫度210 240。C，壓力為0.1 1.0Mpa，共 混時(shí)間9min，取出樣品在240 250'C， 1.0 2.5Mpa下壓片，靜態(tài)保壓5 10min，制得改性 尼龍。實(shí)施例2本實(shí)施例中，各原料的組成(質(zhì)量份數(shù))為60份尼龍6、玻璃纖維20份、EPDM10 份、用硅烷偶聯(lián)劑改性的納米CaCO3l0份，其它如同實(shí)施例l。實(shí)施例3本實(shí)施例中，各原料的組成(質(zhì)量份數(shù))為60份尼龍6、玻璃纖維20份、三元乙 丙橡膠接枝馬來(lái)酸酐彈性體(EPDM-g-MAH) 15份、用硅烷偶聯(lián)劑改性的納朵CaC035 份，其它如同實(shí)施例1。實(shí)施例4本實(shí)施例中，各原料的組成(質(zhì)量份數(shù))為60份尼龍6、玻璃纖維20份、 EPDM-g-MAH10份、用硅烷偶聯(lián)劑改性的納米CaCO3l0份，其它如同實(shí)施例l。實(shí)施例5本實(shí)施例中，各原料的組成(質(zhì)量份數(shù))為60份尼龍6、玻璃纖維20份、EPDM10 份、EPDM-g-MAH5份、用硅烷偶聯(lián)劑改性的納米CaC035份，其它如同實(shí)施例1。實(shí)施例6本實(shí)施例中，各原料的組成(質(zhì)量份數(shù))為45份尼龍6、玻璃纖維15份、EPDM15 份、EPDM-g-MAH15份、用硅烷偶聯(lián)劑改性的納米CaCO310份，其它如同實(shí)施例1。實(shí)施例7本實(shí)施例中，各原料的組成(質(zhì)量份數(shù))為45份尼龍6、玻璃纖維15份、EPDM15 份、EPDM-g-MAH10份、用硅垸偶聯(lián)劑改性的納米CaC03l5份，其它如同實(shí)施例l。
權(quán)利要求
1.一種玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍，其特征在于該改性尼龍是由尼龍6、玻璃纖維、彈性體和用硅烷偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)納米微粒為原料經(jīng)熔融共混制備所得。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍，其特征在于 所述改性尼龍的各原料質(zhì)量份數(shù)組成為45~60份尼龍6、玻璃纖維15~20份、彈性體10 30 份、用硅烷偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)納米微粒2~20份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍，其特征 在于所述彈性體選自乙丙橡膠、三元乙丙橡膠、乙烯-a烯烴聚合物、它們的馬來(lái)酸酐接 枝產(chǎn)物中的一種或幾種混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍，其特征 在于所述無(wú)機(jī)納米微粒選自納米CaC03、納米Si02、納米Al203中的一種或幾種混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍，其特征 在于所述硅烷偶聯(lián)劑選自四甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅垸、N- (P-氨乙基)-Y-氨 丙基—三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅垸中的一種或幾種混合物。
6. —種玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍的制備方法'，包括步驟(1) 用硅烷偶聯(lián)劑將無(wú)機(jī)納米微粒進(jìn)行表面改性，將無(wú)機(jī)納米微粒和硅烷偶聯(lián)劑按照1:1 3:1的摩爾比加入反應(yīng)瓶中，超聲分散，加乙醇和水，水浴攪拌，再用氨水調(diào)節(jié)pH值， 冷卻、過濾、洗滌、干燥后，得到用硅垸偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)納米微粒；(2) 第一步熔融共混將尼龍和玻璃纖維熔融共混擠出造粒，共混溫度220 26(TC，共混壓力為0.1 1.0Mpa;(3) 第二步熔融共混將第一步熔融共混所得顆粒、彈性體和用硅垸偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)納米微粒共混，共混 溫度210 240'C，共混壓力為0.1-1.0Mpa，共混時(shí)間為5 15min，制得改性尼龍。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍的制備方法， 其特征在于所述歩驟(1)中的超聲分散10min 30min， 60 80°C的水浴中攪拌l~2h，氨 水調(diào)節(jié)pH值到8.5 9.5， 100 120。C干燥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種玻璃纖維、彈性體和無(wú)機(jī)納米微粒協(xié)同改性尼龍及其制備，該改性尼龍是由尼龍6、玻璃纖維、彈性體和用硅烷偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)納米微粒為原料經(jīng)熔融共混制備所得；制備(1)用硅烷偶聯(lián)劑將無(wú)機(jī)納米微粒進(jìn)行表面改性；(2)將尼龍和玻璃纖維熔融共混擠出造粒；(3)將尼龍和玻璃纖維熔融共混所得顆粒、彈性體和用硅烷偶聯(lián)劑改性的無(wú)機(jī)納米微粒共混制得改性尼龍。本發(fā)明有效地改善了玻璃纖維、彈性體和尼龍混合的均勻性，提高了多元復(fù)合體系的分散性和穩(wěn)定性，因而能同時(shí)實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)增韌的目的，熔融共混工藝簡(jiǎn)便易行，有利于工業(yè)上實(shí)際應(yīng)用。
文檔編號(hào)C08L77/00GK101225228SQ20081003290
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月22日
發(fā)明者俞豪杰, 立 王, 王建軍, 胡惠祥, 賀財(cái)霖, 賀頻艷 申請(qǐng)人:寧波雪龍集團(tuán)有限公司