專利名稱：一種高性能尼龍復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種高性能尼龍復(fù)合材料及其制備方法，特別涉及一種耐醇解、耐高溫的尼龍復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
尼龍(Nylon),中文名聚酰胺,英文名稱Polyamide (簡稱PA),是分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團-[NHCO]-的熱塑性樹脂總稱。其命名由合成単體具體的碳原子數(shù)而定，如尼龍_6、66。其中尼龍6和尼龍66因其具有優(yōu)越的綜合性能，包括機械強度、剛度、韌度、機械減震性和耐磨性。因此，尼龍6和尼龍66廣泛地用于汽車、機械エ業(yè)、電子電器、精密儀器等領(lǐng)域。從用途來看，汽車行業(yè)消耗的尼龍66占第一位，其次是電子電器。大約有88%的尼龍66通過注射成型加工成各種制件，約12%的尼龍66則通過擠出、吹塑等成型加工成相應(yīng)的制品。由于尼龍66優(yōu)良的耐熱性、耐化學(xué)藥品性、強度和加工方便等，因而在汽車 エ業(yè)得到了大量應(yīng)用，目前幾乎可用于汽車的所有部位，如發(fā)動機部位，電器部位和車體部位。隨著尼龍6和尼龍66的廣泛應(yīng)用，對這些尼龍產(chǎn)品提出了更高的要求，隨著溫度升高，濕度増大及化學(xué)物質(zhì)的存在，其機械性能和耐腐蝕穩(wěn)定性明顯下降。通過各種改性劑的應(yīng)用，能夠部分提高尼龍6和尼龍66的性能，但如在尼龍中添加耐こニ醇改進劑馬來酸接枝聚丙烯導(dǎo)致尼龍6和尼龍66的耐熱性和熱氧穩(wěn)定性一下降，單純添加玻璃纖維，可提高尼龍6和尼龍66的力學(xué)性能，但又會出現(xiàn)露纖，影響光潔度等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了ー種高性能尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述尼龍復(fù)合材料包括尼龍，所述尼龍為尼龍66和尼龍6的混合物、其中尼龍66和尼龍6的重量比為
2-6 I，其質(zhì)量含量為55-70% ；無堿玻璃纖維，其質(zhì)量含量為25-35 % ;防玻纖外露調(diào)節(jié)劑，硅酮和こ撐雙硬脂酸酰胺1-2 I的混合物，其質(zhì)量含量為0. 3-2% ；改性劑，蒙脫土納米復(fù)合材料，其質(zhì)量含量為5-10 %，EPDM,其質(zhì)量含量為5-15%。優(yōu)選地,所述尼龍復(fù)合材料還包括耐水解劑，其質(zhì)量含量為0. 2-0. 3%。優(yōu)選地，所述尼龍為尼龍66和尼龍6的混合物，其中尼龍66與尼龍6的重量比為
3-5:1。 較優(yōu)選地，所述尼龍為尼龍66和尼龍6的混合物，其中尼龍66與尼龍6的重量比為 4 : I。較優(yōu)選地，所述無堿玻璃纖維使用短玻璃纖維和長玻璃纖維混合物2 1，其中短玻璃纖維長度介于3-5mm，長玻璃纖維，長度大于8mm。最優(yōu)選地，所述長玻璃纖維為連續(xù)無捻粗紗。

優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟a稱取配方量的原料；b將無堿玻璃纖維與防玻纖外露調(diào)節(jié)劑混合均勻，使無堿玻璃纖維的表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑；c將尼龍與改性劑和其他添加劑加入混合機中充分混合均勻d將步驟b、c得到的混合物通過主、副進料裝置加入同向雙螺桿擠出機內(nèi)，轉(zhuǎn)速300-400r/min，溫度210-300攝氏度。熔融混煉后擠出，切粒包裝?；蛘邇?yōu)選地，所述方法包括以下步驟a稱取配方量的原料；b分別將短玻璃纖維和長玻璃纖維與防玻纖外露調(diào)節(jié)劑混合均勻，使短玻璃纖維和長玻璃纖維的表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑；c將尼龍、改性劑、表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的短玻璃纖維、和其他添加劑加入混合機中充分混合均勻；d將步驟c得到的混合物和表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的長玻璃纖維通過主、副進料裝置加入同向雙螺桿擠出機內(nèi)，轉(zhuǎn)速300-400r/min，溫度210-300攝氏度。熔融混煉后擠出，切粒包裝?；蛘邇?yōu)選地，所述方法包括以下步驟a稱取配方量的原料；b將短玻璃纖維與防玻纖外露調(diào)節(jié)劑混合均勻，使短玻璃纖維的表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑；和連續(xù)無捻粗紗與和連續(xù)無捻粗紗c將尼龍、改性劑、表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的短玻璃纖維、和其他添加劑加入混合機中充分混合均勻d將步驟c得到的混合物和穿過防玻纖外露調(diào)節(jié)劑而使表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的連續(xù)無捻粗紗通過主、副進料裝置加入同向雙螺桿擠出機內(nèi)，轉(zhuǎn)速300-400r/min，溫度210-300攝氏度，無堿玻璃纖維連續(xù)無捻粗紗的進料速度與轉(zhuǎn)速相匹配，熔融混煉后擠出，切粒包裝。較優(yōu)選地，所述步驟c中使表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的連續(xù)無捻粗紗通過的副進料裝置大于兩個，并且所述副進料裝置的進料ロ的延長線彼此不平行，呈小于90度角。通常，尼龍66是由己ニ酸和己ニ胺反應(yīng)，再縮聚脫水而成；而尼龍6是通過已內(nèi)酰胺開環(huán)聚合而成。兩者分子結(jié)構(gòu)很近似，但尼龍66相鄰分子間氫鍵結(jié)合比較牢固，因此尼龍66的熔點較高，耐熱性能和彈性較好；而尼龍6分子鏈間具有較多的空隙結(jié)構(gòu)，利于ー些小分子滲入空隙，表現(xiàn)為易于與改性劑結(jié)合，如尼龍6較尼龍66易于染色。將尼龍66和尼龍6結(jié)合使用，由于結(jié)構(gòu)近似，所以兩者具有較好的相容性，并且能夠結(jié)合兩者的優(yōu)點。玻璃纖維是纖維增強復(fù)合材料中應(yīng)用最為廣泛的增強體。玻璃纖維具有成本低，不燃燒、耐熱、耐化學(xué)腐蝕、拉伸強度和沖擊強度高、斷裂延伸率小，絕熱性及絕緣性好等優(yōu)點。無堿玻璃纖維化學(xué)穩(wěn)定性較中堿和高堿玻璃纖維的穩(wěn)定性高，耐水耐弱堿性好。玻纖增強尼龍66復(fù)合材料在玻璃纖維含量為30%時，材料的缺ロ、無缺ロ沖擊強度才會達到較理想的值，其拉伸強度也較高。隨著玻璃纖維長度的増加，對復(fù)合材料各項性能均可不同程度地提高。增強尼龍的性能與玻璃纖維的長度密切相關(guān)。使用兩種長度的玻璃纖維，可以改變尼龍復(fù)合材料局部和整體的機械性能，長、短玻璃纖維聯(lián)合作用，類似于形成一種起支撐作用的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，長玻璃纖維類似于尼龍復(fù)合材料的“骨架”，而短玻璃纖維類似于尼龍復(fù)合材料的“肌肉”，使尼龍復(fù)合材料的多項性能指標得到明顯的提高。偶聯(lián)劑是ー種表面活性剤，一般含有兩部分性質(zhì)不同的基團，ー種官能團能很好與玻璃纖維表面結(jié)合，另ー種官能團能很好與尼龍結(jié)合(產(chǎn)生共聚)，既保護了玻璃纖維表面，又大大增強了玻璃纖維與尼龍的粘結(jié)，防止水分或其他有害介質(zhì)侵入。最常使用的偶聯(lián)劑是有機硅烷類偶聯(lián)劑。こ撐雙硬脂酸酰胺為優(yōu)良的塑料加工助劑，幾乎適用于所有熱固性和熱塑性塑料。こ撐雙硬脂酸酰胺的潤滑作用，抗粘連性和抗靜電性優(yōu)良，并能顯著改善塑料或填料的分散性，因此，廣泛用作潤滑劑，脫模劑，爽滑開ロ劑。在塑料加工中加入本品，可改善樹脂的溶流動性，提高工效，彌補模具光潔度之不足，使制品有光澤，色彩均勻鮮艷。こ撐雙硬脂酸酰胺作為潤滑剤，內(nèi)外潤滑作用優(yōu)良，與其它潤滑劑如高級醇，脂肪酸酷硬酸鈣及石蠟等合用有良好協(xié)同作用。在ABS，AS，硬質(zhì)PVC，聚甲醛，聚碳酸脂以及聚胺脂和酚醛樹脂的加工中，可用本品作為潤滑脫模劑，其添加量0. 5-1. 5%左右。改性劑，蒙脫土納米復(fù)合材料不但作為ー種成核劑提高了尼龍的結(jié)晶度，而且作為ー種改性劑，降低了尼龍的平衡吸水率，耐こニ醇。蒙脫土的添加大于4%，其質(zhì)量含量為5-10%，EPDM，其質(zhì)量含量為5-15%，優(yōu)選地10%;通過以尼龍蒙脫土納米復(fù)合材料為基體,用EPDM而而對尼龍復(fù)合材料進行增韌。通過添加耐水解劑，可進ー步提高尼龍復(fù)合材料的耐水解、醇解性能。依照本發(fā)明制備的尼龍復(fù)合材料，其理化性能得到了不同程度的改進，解決了玻纖外露等光潔度問題，具有耐高溫、耐こニ醇等性能；并且其機械性能也獲得了明顯的提高，具有抗沖擊，保持尺寸的穩(wěn)定性和耐久性。
具體實施例方式下面對本發(fā)明做進ー步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。實施例I :無堿玻璃纖維增強尼龍復(fù)合材料，由以下組分構(gòu)成實例I尼龍66和尼龍6的混合物(重量比為2 : I) 55%、無堿玻璃纖維(重慶國際復(fù)合材料有限公司，ECS401AD，直徑13um，長度4mm) 30 %、硅酮和こ撐雙硬脂酸酰胺(重量比為I : I) 1.0%、蒙脫土納米復(fù)合材料8%、EPDM 6%。實例2尼龍66和尼龍6的混合物(重量比為4 I)60%、無堿玻璃纖維(長度12mm) 20%、硅酮和こ撐雙硬脂酸酰胺(重量比為I : I) I. 2 %、蒙脫土納米復(fù)合材料7%、EPDM 6%、染色劑(黑色母)0.6%，耐水解劑0.2% (布呂格曼，抗水解劑H3337)。
實例3尼龍66和尼龍6的混合物(重量比為5 I)60%、無堿玻璃纖維(長度6mm) 25%、硅酮和こ撐雙硬脂酸酰胺(重量比為I : I) I. I %、蒙脫土納米復(fù)合材料7 %、EPDM 6%、熱穩(wěn)定劑(碘化亞銅)0. I %、染色劑(黑色母)0.6%，耐水解劑0.2%。實例1-3的制備方法包括以下步驟
a稱取配方量的原料；b將無堿玻璃纖維與防玻纖外露調(diào)節(jié)劑混合均勻，使無堿玻璃纖維的表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑；c將尼龍與改性劑和其他添加劑加入混合機中充分混合均勻d將步驟b、c得到的混合物通過主、副進料裝置加入同向雙螺桿擠出機內(nèi)，轉(zhuǎn)速350r/min，溫度260攝氏度。熔融混煉后擠出，切粒包裝。實施例2 :長、短玻璃纖維增強尼龍復(fù)合材料，由以下組分構(gòu)成實例4尼龍66和尼龍6的混合物(重量比為2 I) 55 %、長玻璃纖維(長度12mm) 20 %、短玻璃纖維(長度4mm) 10 %、硅酮和こ撐雙硬脂酸酰胺(重量比為I 1)1.0%、蒙脫土納米復(fù)合材料7%』 0116%、熱穩(wěn)定劑(碘化亞銅)0.2%、染色劑(黑色母)0.6%，耐水解劑0.2%。實例4的制備方法包括以下步驟a稱取配方量的原料；b分別將短玻璃纖維和長玻璃纖維與防玻纖外露調(diào)節(jié)劑混合均勻，使短玻璃纖維和長玻璃纖維的表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑；c將尼龍、改性劑、表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的短玻璃纖維、和其他添加劑加入混合機中充分混合均勻；d將步驟c得到的混合物和表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的長玻璃纖維通過主、副進料裝置加入同向雙螺桿擠出機內(nèi)，轉(zhuǎn)速300r/min，溫度280攝氏度。熔融混煉后擠出，切粒包裝。實例5尼龍66和尼龍6的混合物(重量比為4 I) 59%、無堿玻璃纖維連續(xù)無捻粗紗18%、短玻璃纖維(長度3mm)9%、硅酮和こ撐雙硬脂酸酰胺(重量比為I : 1)1.1%、蒙脫土納米復(fù)合材料7 %、EPDM 5 %、染色劑(黒色母)0. 6 %，耐水解劑0.3%。實例6尼龍66和尼龍6的混合物(重量比為5 I) 58%、無堿玻璃纖維連續(xù)無捻粗紗18%、短玻璃纖維(長度3mm)9%、硅酮和こ撐雙硬脂酸酰胺(重量比為I : 1)1.1%、蒙脫土納米復(fù)合材料7%、EPDM 6%、熱穩(wěn)定劑(碘化亞銅)0. 1%、染色劑(黒色母)0.6%， 耐水解劑0.2%。實例5、6的制備方法包括以下步驟a稱取配方量的原料；b將短玻璃纖維與防玻纖外露調(diào)節(jié)劑混合均勻，使短玻璃纖維的表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑；c將尼龍、改性劑、表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的短玻璃纖維、和其他添加劑加入混合機中充分混合均勻d將步驟c得到的混合物和穿過防玻纖外露調(diào)節(jié)劑而使表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的連續(xù)無捻粗紗通過一個主進料裝置、兩個副進料裝置加入同向雙螺桿擠出機內(nèi)，轉(zhuǎn)速400r/min，溫度260攝氏度，其中兩個副進料裝置的進料ロ的延長線彼此呈45度角，無堿玻璃纖維連續(xù)無捻粗紗的進料速度與轉(zhuǎn)速相匹配，熔融混煉后擠出，切粒包裝。實例1-6制備的尼龍復(fù)合材料的性能參數(shù)如表I所示 表I實例1-6制備的尼龍復(fù)合材料的性能參數(shù)
I實例I I實例2 I實例3 I實例4 I實例5 I實例6常規(guī)拉伸強度 200 170 180 260 290 310(MPa) >
彎曲強度 250 268 278 220 262 245 (MPa) >
彎曲模量 8.0 8.2 7.6 7.8 8.1 8.2 (GPa) >
沖擊強度 82 85 85 80 87 86(KJ/m2)>
缺 ロ沖擊 13 12 12 13 13 13 (KJ/m2)>
吸水率 +4 +3 +6 +2 +5 +4""""(%)
光潔度 IW 良好良好良好良好良好135 0C, 拉伸強度 210 170 180 260 290 300乙ニ醇 (MPa) >
中放置彎曲強度 242 258 266 220 260 24548 小時(MPa) >
沖擊強度 80 82 85 78 78 78(KJ/m2)>

將尼龍66和尼龍6結(jié)合使用，由于結(jié)構(gòu)近似，所以兩者具有較好的相容性，并且能夠結(jié)合兩者的優(yōu)點。長、短玻璃纖維聯(lián)合作用，類似于形成ー種起支撐作用的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，長玻璃纖維類似于尼龍復(fù)合材料的“骨架”，而短玻璃纖維類似于尼龍復(fù)合材料的“肌肉”，使尼龍復(fù)合材料的多項性能指標得到明顯的提高。雙螺桿擠出機包括兩個以上的副進料裝置，從而使表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的連續(xù)無捻粗紗可以通過這些副進料裝置進入雙螺桿擠出機，并且副進料裝置的進料ロ的延長線彼此呈45度角，而使尼龍復(fù)合材料中的連續(xù)無捻粗紗彼此交織成網(wǎng)狀。依照本發(fā)明制備的尼龍復(fù)合材料，其理化性能得到了不同程度的改進，解決了玻纖外露等光潔度問題，具有耐高溫、耐こニ醇等性能；并且其機械性能也獲得了明顯的提高，具有抗沖擊，保持尺寸的穩(wěn)定性和耐久性。
盡管本發(fā)明的實施方案已公開如上，但其并不儀儀限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的實例。
權(quán)利要求
1.一種高性能尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述尼龍復(fù)合材料包括 尼龍，所述尼龍為尼龍66和尼龍6的混合物、其中尼龍66和尼龍6的重量比為2-6 I，其質(zhì)量含量為55-70% ； 無堿玻璃纖維，其質(zhì)量含量為25-35% ； 防玻纖外露調(diào)節(jié)劑，硅酮和乙撐雙硬脂酸酰胺1-2 I的混合物，其質(zhì)量含量為0.3-2% ； 改性劑，蒙脫土納米復(fù)合材料，其質(zhì)量含量為5-10%，EPDM，其質(zhì)量含量為5-15%。
2.如權(quán)利要求I所述的高性能尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述尼龍復(fù)合材料還包括耐水解劑，其質(zhì)量含量為0. 2-0. 3%。
3.如權(quán)利要求2所述的高性能尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述尼龍為尼龍66和尼龍6的混合物，其中尼龍66與尼龍6的重量比為3-5 I。
4.如權(quán)利要求3所述的高性能尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述尼龍為尼龍66和尼龍6的混合物，其中尼龍66與尼龍6的重量比為4 I。
5.如權(quán)利要求4所述的高性能尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述無堿玻璃纖維使用短玻璃纖維和長玻璃纖維混合物2 1，其中短玻璃纖維長度介于3-5mm，長玻璃纖維，長度大于8mm o
6.如權(quán)利要求5所述的高性能尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述長玻璃纖維為連續(xù)無捻粗紗。
7.如權(quán)利要求1-4中任一所述的高性能尼龍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 a稱取配方量的原料； b將無堿玻璃纖維與防玻纖外露調(diào)節(jié)劑混合均勻，使無堿玻璃纖維的表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑； c將尼龍與改性劑和其他添加劑加入混合機中充分混合均勻 d將步驟b、c得到的混合物通過主、副進料裝置加入同向雙螺桿擠出機內(nèi)，轉(zhuǎn)速300-400r/min，溫度210-300攝氏度。熔融混煉后擠出，切粒包裝。
8.如權(quán)利要求5所述的高性能尼龍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 a稱取配方量的原料； b分別將短玻璃纖維和長玻璃纖維與防玻纖外露調(diào)節(jié)劑混合均勻，使短玻璃纖維和長玻璃纖維的表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑； c將尼龍、改性劑、表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的短玻璃纖維、和其他添加劑加入混合機中充分混合均勻； d將步驟c得到的混合物和表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的長玻璃纖維通過主、副進料裝置加入同向雙螺桿擠出機內(nèi)，轉(zhuǎn)速300-400r/min，溫度210-300攝氏度。熔融混煉后擠出，切粒包裝。
9.如權(quán)利要求6所述的高性能尼龍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 a稱取配方量的原料；b將短玻璃纖維與防玻纖外露調(diào)節(jié)劑混合均勻，使短玻璃纖維的表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑； c將尼龍、改性劑、表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的短玻璃纖維、和其他添加劑加入混合機中充分混合均勻 d將步驟c得到的混合物和穿過防玻纖外露調(diào)節(jié)劑而使表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的連續(xù)無捻粗紗通過主、副進料裝置加入同向雙螺桿擠出機內(nèi)，轉(zhuǎn)速300-400r/min，溫度210-300攝氏度，無堿玻璃纖維連續(xù)無捻粗紗的進料速度與轉(zhuǎn)速相匹配，熔融混煉后擠出，切粒包裝。
10.如權(quán)利要求9所述的高性能尼龍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟c中使表面涂覆有適量的防玻纖外露調(diào)節(jié)劑的連續(xù)無捻粗紗通過的副進料裝置大于兩個，并且所述副進料裝置的進料口的延長線彼此不平行，呈小于90度角。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種高性能尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述尼龍復(fù)合材料包括尼龍，所述尼龍為尼龍66和尼龍6的混合物、其中尼龍66和尼龍6的重量比為2-6∶1，其質(zhì)量含量為55-70％；無堿玻璃纖維，其質(zhì)量含量為25-35％；防玻纖外露調(diào)節(jié)劑，硅酮和乙撐雙硬脂酸酰胺1-2∶1的混合物，其質(zhì)量含量為0.3-2％；改性劑，蒙脫土納米復(fù)合材料，其質(zhì)量含量為5-10％，EPDM其質(zhì)量含量為5-15％。依照本發(fā)明制備的尼龍復(fù)合材料，其理化性能得到了不同程度的改進。
文檔編號C08L77/06GK102660119SQ201210104899
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者高銘 申請人:常熟華林塑料有限公司