專利名稱：一種玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于玻纖增強(qiáng)聚酰胺及其制備領(lǐng)域，具體涉及由尼龍66、玻璃纖維和磷酸鹽玻璃制成的高填充、高流動(dòng)性復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
尼龍是五大工程塑料中產(chǎn)量最大、品種最多、應(yīng)用領(lǐng)域最廣的一種高分子材料，主要涉及機(jī)械制造業(yè)，電子電器和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。其中，尼龍6和尼龍66的產(chǎn)量最大，約占尼龍總產(chǎn)量的90%。這主要是因?yàn)槟猃垬渲哂休^高的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性、自潤(rùn)滑性、優(yōu)良的阻隔性能和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)異的綜合性能。但是純尼龍也存在明顯的缺陷如吸水率大，制品尺寸穩(wěn)定性差，阻燃性能一般。隨著汽車工業(yè)、電子工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)尼龍制品的強(qiáng)度和穩(wěn)定性提出了更高的要求。尤其要求提高尼龍制品的機(jī)械強(qiáng)度，以取代工業(yè)應(yīng)用中金屬材料作為結(jié)構(gòu)制件，增強(qiáng)尼龍的研究層出不窮。目前，以玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料最具代表性。使用玻璃纖維填充尼龍66可以大幅提高材料的強(qiáng)度、模量、耐熱性，但由于填充量很大，造成熔體流動(dòng)性差，增加功耗和設(shè)備損耗，降低生產(chǎn)效率，增加制品成型難度。人們開始關(guān)注提高玻璃纖維的填充含量的同時(shí)增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的加工流動(dòng)性能。中國(guó)授權(quán)專利公告號(hào)為CN101230192B，公開了一種提高玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺復(fù)合材料流動(dòng)性的方法通過處理可膨脹石墨，降低膨脹石墨的溫度，使得在加工過程中膨脹石墨進(jìn)行連續(xù)膨脹，促進(jìn)纖維在基質(zhì)樹脂中的分散和熔融效果，使得材料熔體流動(dòng)速率提高了 1-2. 5倍。但是，此發(fā)明提高玻纖增強(qiáng)尼龍66體系的流動(dòng)性主要體現(xiàn)在造粒階段，對(duì)二次成型時(shí)熔體流動(dòng)性的改善有限。雖然玻纖的最高填充量達(dá)到了 50%，但材料的流動(dòng)性會(huì)明顯降低，并且處理膨脹石墨使用了有毒的小分子物質(zhì)，不適于當(dāng)前對(duì)環(huán)保材料的要求。1983年美國(guó)專利US4379070通過一步熔融法制得了一系列的磷酸鹽玻璃。近些年來Otaigbe等研究者開始了關(guān)于鋅堿金屬磷酸鹽玻璃(zinc alkali phosphate glasses,Tg :270-330°C),鉛磷酸鹽玻璃(lead pyrophosphate glasses, Tg :390°C左右)，錫氟磷酸鹽玻璃(tin fluorophosphates glasses, Tg :55-15CTC )與聚合物(LDPE、PP、PS、PEI、PEEK、PPS等)形成的雜化材料的研究，并發(fā)現(xiàn)許多優(yōu)異的性能。而目前尤其以錫氟磷酸鹽玻璃/聚合物雜化材料的研究最為突出，這類特殊的磷酸鹽玻璃的具有較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，且在很寬廣的頻率和溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)近似牛頓流體，它的粘度有強(qiáng)烈的溫度依賴性。由于低Tg的特點(diǎn)，使得它們?cè)谠S多聚合物的加工溫度范圍內(nèi)呈流體狀態(tài)，避免了高填充量帶來的加工問題。因此，可以通過將磷酸鹽玻璃加入到玻纖填充尼龍66的體系中，制備一種具有高玻纖填充量、高流動(dòng)性的尼龍66復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高填充、高流動(dòng)性的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明提供的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的組成和重量份數(shù)如下
尼龍6629.8-58.5重量份
玻璃纖維40重量份
磷酸鹽玻璃1-30重量份
抗氧劑0.2-0.5重量份其中，磷酸鹽玻璃參照了美國(guó)專利US4379070以氟化亞錫53份，氧化亞錫18份，五氧化二磷29份為主要原料并通過一步熔融法制得的錫氟磷酸鹽玻璃粉末。所述尼龍66是選自己二胺和己二酸通過直接或間接法縮聚生成的熔體流動(dòng)速率 大于10. 0g/10min的共聚物。所述玻璃纖維是經(jīng)過偶聯(lián)劑表面處理的玻璃纖維。所使用的偶聯(lián)劑是硅烷類偶聯(lián)劑，如Y -氨丙基三乙氧基硅烷或Y-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷。所述抗氧劑是針對(duì)于聚酰胺的氧化降解的抗氧劑，可采用酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑，其中酹類抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑330、抗氧劑300中的一種或兩種；亞磷酸酯類抗氧劑是抗氧劑168。一種玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的制備方法，包括如下制備步驟A、尼龍66粉末的制備將15-20重量份尼龍66溶解于50-100重量份60-100°C 81_88wt%的甲酸溶液重，將尼龍66溶液邊傾倒、邊攪拌加入到60-100份乙醇的水溶液，抽濾。將抽濾后得到的產(chǎn)品繼續(xù)在60-100°C蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復(fù)3-7次，于80-120°C干燥3-24h，得到尼龍66粉末；B、玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的制備按上述重量份配比將粉末原料混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-290°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min，從而制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)I.本發(fā)明制備的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料具有較高玻纖填充量和較高熔體流動(dòng)速率并賦予復(fù)合材料優(yōu)良的力學(xué)性能。2.本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作，無需復(fù)雜設(shè)備。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明給予進(jìn)一步說明實(shí)施例IA、尼龍66粉末的制備將20份尼龍66溶解于100份100°C的81wt%甲酸溶液，將尼龍66溶液邊傾倒邊攪拌加入到60份乙醇的水溶液，抽濾。將抽濾產(chǎn)品繼續(xù)在60°C蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復(fù)7次，80°C干燥24h，得到尼龍66粉末；B、磷酸鹽玻璃/尼龍66復(fù)合材料的制備
將尼龍66粉58. 5份、玻璃纖維40份、磷酸鹽玻璃I份、抗氧劑1010 0. 5份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min,從而制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。實(shí)施例2將實(shí)施例I中制備的尼龍66粉49. 6份、磷酸鹽玻璃10份與玻璃纖維40份、抗氧劑3300. 4份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min，從而制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。實(shí)施例3 將實(shí)施例I中制備的尼龍66粉39. 7份、磷酸鹽玻璃20份與玻璃纖維40份、抗氧劑3000. 3份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min，從而制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。實(shí)施例4將實(shí)施例I中制備的尼龍66粉29. 8份、磷酸鹽玻璃30份與玻璃纖維40份、抗氧劑1680. 2份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min，從而制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。實(shí)施例5A、尼龍66粉末的制備將15份尼龍66溶解于50份60°C的88wt%甲酸溶液，將尼龍66溶液邊傾倒邊攪拌加入到100份乙醇的水溶液，抽濾。將抽濾產(chǎn)品繼續(xù)在100°c蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復(fù)3次，120°C干燥3h，得到尼龍66粉末；B、磷酸鹽玻璃/尼龍66復(fù)合材料的制備將尼龍66粉29. 8份、玻璃纖維40份、磷酸鹽玻璃30份、抗氧劑168 0. 2份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min,從而制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。對(duì)比例I將實(shí)施例I中制備的尼龍66粉59. 5份與玻璃纖維40份、抗氧劑1010 0. 5份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min,從而制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。將所有樣品注塑成ISO標(biāo)準(zhǔn)樣條進(jìn)行測(cè)試，其中熔體流動(dòng)速率按照IS01133進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件275°C，2. 16Kg ;拉伸性能按IS0527進(jìn)行測(cè)試，拉伸速度為50mm/min，彎曲性能按IS0178進(jìn)行測(cè)試，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm。懸臂梁無缺口沖擊強(qiáng)度按照IS0180進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見表I。 表I實(shí)施例和對(duì)比例的配方及材料性能對(duì)照表
權(quán)利要求
1.一種玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料，其包括尼龍6629.8-58.5重量份；玻璃纖維 40重量份；磷酸鹽玻璃 1-30重量份；抗氧劑0.2-0.5重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料，其特征在于所述尼龍66是由己二胺和己二酸通過直接或間接法縮聚生成的共聚物，且其熔體流動(dòng)速率大于10g/10min。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料，其特征在于玻璃纖維是經(jīng)過偶聯(lián)劑表面處理的玻璃纖維，所述偶聯(lián)劑是硅烷類偶聯(lián)劑，其中硅烷類偶聯(lián)劑是Y -氨丙基二乙氧基娃燒或Y_縮水甘油醚丙基二甲氧基娃燒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑為酹類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑；酹類抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑330、抗氧劑300中的一種或兩種；亞磷酸酯類抗氧劑是抗氧劑168。
5.—種玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的制備方法 尼龍66粉末的制備 將15-20重量份尼龍66溶解于50-100重量份60_100°C 81_88wt%的甲酸溶液重，將尼龍66溶液邊傾倒、邊攪拌，加入到60-100重量份乙醇的水溶液，抽濾； 將抽濾后獲得的產(chǎn)品繼續(xù)在60-100°C蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復(fù)3-7次，于80-120°C干燥3-24h，得到尼龍66粉末； 玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的制備 按重量份配比尼龍66: 29.8-58.5重量份； 玻璃纖維40重量份； 磷酸鹽玻璃 1-30重量份；抗氧劑0.2-0.5重量份； 將粉末原料混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-2900C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min，制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的制備方法,其特征在于 將20份尼龍66溶解于100份100°C的81wt%甲酸溶液，將尼龍66溶液邊傾倒、邊攪拌加入到60份乙醇的水溶液中，抽濾；將抽濾后獲得的產(chǎn)品繼續(xù)在60°C蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復(fù)7次，80°C干燥24h，得到尼龍66粉末； 磷酸鹽玻璃/尼龍66復(fù)合材料的制備 將尼龍66粉58. 5份、玻璃纖維40份、磷酸鹽玻璃I份、抗氧劑10100. 5份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min,制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的制備方法,其特征在于將制備的尼龍66粉49. 6份、磷酸鹽玻璃10份與玻璃纖維40份、抗氧劑330 O. 4份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min,制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的制備方法,其特征在于 將制備的尼龍66粉39. 7份、磷酸鹽玻璃20份與玻璃纖維40份、抗氧劑300 O. 3份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min,制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的制備方法,其特征在于將制備的尼龍66粉29. 8份、磷酸鹽玻璃30份與玻璃纖維40份、抗氧劑1680. 2份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min,從而制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的制備方法,其特征在于 尼龍66粉末的制備 將15份尼龍66溶解于50份60°C的88wt%甲酸溶液，將尼龍66溶液邊傾倒、邊攪拌加入到100份乙醇的水溶液，抽濾；將抽濾產(chǎn)品繼續(xù)在100°C蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復(fù)3次，120°C干燥3h，得到尼龍66粉末； 磷酸鹽玻璃/尼龍66復(fù)合材料的制備 將尼龍66粉29. 8份、玻璃纖維40份、磷酸鹽玻璃30份、抗氧劑168 O. 2份混合均勻，經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，工藝參數(shù)為熔體溫度為260-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50rap/min,制得玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料包含下列組分尼龍66 29.8-58.5份，玻璃纖維40份，磷酸鹽玻璃1-30份，抗氧劑0.2-0.5份。其制備方法是將粉末化的尼龍66和磷酸鹽玻璃粉末與玻纖熔融共混后擠出、造粒。本發(fā)明制備的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料具有較高玻纖填充量和較高熔體流動(dòng)速率，并具有優(yōu)良的力學(xué)性能。可用于大型薄壁制件的制備，具有良好的發(fā)展前景。
文檔編號(hào)C08K7/14GK102850793SQ201210362370
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者敬波, 于洪林, 曹琪, 鄒曉軒, 劉子瑾, 劉惠文 申請(qǐng)人:湘潭大學(xué)