一種硅灰石/尼龍610t復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種硅灰石/尼龍610T復(fù)合材料及其制備 方法。 技術(shù)背景
[0002] 結(jié)晶性聚合物尼龍610T的酰胺基團(tuán)之間存在牢固的氫鍵，結(jié)晶度和熔點(diǎn)較高，具 有優(yōu)異的力學(xué)性能，良好的耐磨性和自潤滑性。較好的耐腐蝕性，被廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、 電子電器、化工等領(lǐng)域。但是，純尼龍610T又具有熱變形溫度較低、吸水性大、耐水性差、干 態(tài)和低溫耐沖擊性能差等缺點(diǎn)，使其綜合性能有所下降。又由于聚酸胺的韌性和耐沖擊性 與溫度和吸濕有很大的依賴關(guān)系，所以低溫及含濕量低時(shí)沖擊強(qiáng)度較低，影響其制品尺寸 的穩(wěn)定性，使其用途受到很大限制。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和競爭日趨激烈，對材料的性能、 價(jià)格要求越來越高的狀況下，與單一聚合物相比，聚合物合金復(fù)合材料更能適應(yīng)高性能的 要求。幾年來，國內(nèi)外聚酰股發(fā)展的重點(diǎn)是對現(xiàn)有品種通過多組分的共聚、共混或加入不同 的添加劑等方法，改進(jìn)聚酰胺塑料的沖擊性、熱變形性、力學(xué)性能、阻燃性及成型加工性能。
[0003] 目前，針對上述種種缺陷，大部分學(xué)者集中在采用玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、無機(jī) 填料(如云母、碳酸鈣、滑石粉、蒙脫土等)、納米粒子等對尼龍進(jìn)行改性，以達(dá)到提高性能擴(kuò) 大其應(yīng)用范圍，但以娃灰石改性尼龍610T的卻未見報(bào)道。
[0004] 硅灰石是無毒性的天然礦物，自然界產(chǎn)出的硅灰石一般是纖維狀、針狀或放射狀 集合體，單晶體沿b軸延伸的板狀或板柱狀。硅灰石在中性水中的溶解度低，吸油量低，不 含結(jié)晶水，吸濕性小，加熱時(shí)無脫水問題，熔點(diǎn)高，熱膨脹系數(shù)小，耐熱穩(wěn)定性好，耐腐蝕，耐 氣候老化，機(jī)械性能和電性能良好。填充樹脂后，尺寸穩(wěn)定性好，耐摩擦性、平滑性；與滑石 粉、云母等片狀填料相比，有表面劃傷不顯著的特點(diǎn)。硅灰石在樹脂中的分散性好，強(qiáng)度下 降程度小，填充材料后熔體強(qiáng)度低。由于吸濕性和粘度的降低，也改進(jìn)了材料的成型加工性 能，但硅灰石與尼龍樹脂的相容性及在樹脂基體中的分散性較差。
[0005] 經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利CN101077927A、CN102532881A等均公布 了硅灰石尼龍復(fù)合材料的制備方法，雖然二者一定程度上解決了硅灰石在尼龍樹脂中的分 散問題，但其力學(xué)性能提高的幅度較小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷而提供一種娃灰石/尼龍610T復(fù)合材 料及其制備方法。
[0007] 為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
[0008] 本發(fā)明改善硅灰石與尼龍610T樹脂的相容性及提高硅灰石在樹脂基體中的分散 均勻性。
[0009] -種娃灰石/尼龍610T復(fù)合材料，由包含以下重量份的組分制成：
[0010] 聚對苯二甲酰癸二酰己二胺（尼龍610T) 50-80份， 硅灰石 10-40份， 潤滑劑 3-8份， 抗氧劑 2-7份。
[0011] 所述的聚對苯二甲酰癸二酰己二胺(尼龍610T)由對苯二甲酸、己二胺、癸二酸共 同縮聚而成，分子量為3-5萬，熔點(diǎn)為280-3KTC，該尼龍610T的流動(dòng)性好，更有利于成型加 工。
[0012] 所述的硅灰石粒徑為200-800目；優(yōu)選400-600目；
[0013] 所述的潤滑劑為乙烯丙烯酸共聚物。
[0014] 所述的抗氧劑為受阻酚類抗氧劑與亞磷酸酯類抗氧劑復(fù)配而成；
[0015] 所述的受阻酚類抗氧劑為N，N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰 基）己二胺(抗氧劑1098)，所述的亞磷酸酯類抗氧劑為三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯 (抗氧劑168);優(yōu)選的N，Ni -雙-(3-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙?；┘憾放c三 [2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯的質(zhì)量比優(yōu)選為（0.5-1) :1。
[0016] 一種上述硅灰石/尼龍610T復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0017] (1)將尼龍610T進(jìn)行干燥處理，將硅灰石進(jìn)行表面處理；
[0018] (2)按上述配比稱取以下重量份的原料：50-80份步驟（1)中干燥的尼龍610T、2-7 份抗氧劑、3-8份潤滑劑、10-40份硅灰石，并充分混合均勻；
[0019] (3)將步驟（2)中混合料加入到雙螺桿擠出機(jī)料斗中，啟動(dòng)擠出機(jī)，經(jīng)雙螺桿擠出 機(jī)擠出造粒得到硅灰石改性的尼龍610Τ粒料；
[0020] (4)將步驟（3)中粒料干燥，得到硅灰石/尼龍610Τ復(fù)合材料。
[0021] 所述的步驟（1)中，尼龍610Τ干燥處理的工藝為，將尼龍610Τ在80-100°C真空干 燥箱中干燥8小時(shí)以上，真空度為0. 088-0. lOOMPa。
[0022] 所述的步驟（1)中，硅灰石進(jìn)行表面處理的工藝為，先將硅灰石于100°C條件下干 燥4小時(shí)，硅烷偶聯(lián)劑按硅灰石質(zhì)量的1%稱取后，加入體積比為1 :1的無水乙醇，配成溶 液待用。再將硅灰石倒入高速混合機(jī)內(nèi)，加熱并攪拌，溫度設(shè)置為80-KKTC，同時(shí)把配好的 硅烷偶聯(lián)劑溶液慢慢倒入盛有硅灰石的高速混合機(jī)中，高速混合約l〇-15min，稍冷后取出， 再放入100-120°C的烘箱中干燥2-5個(gè)小時(shí)后取出，完成硅灰石的表面處理；
[0023] 所述的硅烷偶聯(lián)劑選自KH550, KH792, KH560或KH570中的一種或一種以上，優(yōu)選 KH550。
[0024] 所述的步驟（3)中，雙螺桿擠出機(jī)螺桿長徑比為20-35,擠出溫度為：285-350°C， 轉(zhuǎn)速為250-550r/min，喂料螺桿轉(zhuǎn)速：10-20r/min。
[0025] 所述的步驟（4)中，干燥工藝為在80-KKTC真空干燥箱中干燥8小時(shí)以上，真空度 為 0·088-0. lOOMPa。
[0026] 將步驟（4)中硅灰石/尼龍610T復(fù)合材料粒料于注塑機(jī)上注塑成型，注塑工藝： 注塑溫度范圍：300-330°C，注塑速度：10-15g/s，注塑壓力：60-90MPa，冷卻時(shí)間：20-30S ; 得到用于相關(guān)性能測試的標(biāo)準(zhǔn)樣條；于恒溫恒濕條件下放置24小時(shí)以上，然后進(jìn)行相關(guān)性 能測試。
[0027] 本發(fā)明通過該方法合成制備的硅灰石/尼龍610T復(fù)合材料，硅灰石粒子在尼龍 610T基體中分散均勻，硅灰石和尼龍610T基體材料的界面結(jié)合力強(qiáng)，拉伸、彎曲等力學(xué)性 能和熱性能得到明顯改善，材料尺寸穩(wěn)定性較好，吸水率也明顯降低，同時(shí)，該方法制備的 硅灰石/尼龍610T復(fù)合材料，制備工藝簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0028] 本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0029] (1)制備工藝簡單，反應(yīng)所用的設(shè)備成本低廉，能耗也較小。
[0030] (2)娃灰石在尼龍樹脂中分散性良好。
[0031] (3)得到的復(fù)合材料綜合力學(xué)性能大幅度提升。
[0032] (4)熱變形溫度大幅度提高且吸水率較低，尺寸穩(wěn)定性好。
【具體實(shí)施方式】
[0033] 下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0034] 各實(shí)施例中硅灰石選用新余市南方硅灰石實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。
[0035] 在以下的實(shí)施例中，采用以下檢測方法：
[0036] 拉伸性能按ASTM D638-10測試，拉伸速率5mm/min，在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)條件下測試。
[0037] 簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度按ASTM D6110-10測試。
[0038] 彎曲強(qiáng)度按ASTM D790-10測試，下壓速率I. 25mm/min，在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)條件下測 試。
[0039] 熱變形溫度按ASTM D648-07測試。
[0040] 吸水性測試：室溫下，將試樣放在干燥器內(nèi)，干燥器底部放置一個(gè)盛有飽和食鹽水 溶液的燒杯，維持干燥器內(nèi)相對濕度為75%，每過24h取出試樣稱重，記為G i, (i=l，2,3， 4...)，稱重后的試樣仍放回干燥器內(nèi)。20天后，將試樣放入烘箱內(nèi)烘干（70°C，24h)，然后 置于干燥器內(nèi)冷卻至室溫稱量試樣，記為G tl。按下公式計(jì)算試樣中的含水量（Wi) %，其中本 發(fā)明中的吸水率一致計(jì)算5天后（120h)的吸水率：
[0041] Wi=(Gi-G0VGiXK)O^o
[0042] 實(shí)施例1
[0043] -種娃灰石/尼龍610T復(fù)合材料，由包括以下重量份的組成制成：尼龍610T (分 子量為3萬，熔點(diǎn)280°C) :80份，硅灰石（KH550表面處理）：10份，粒徑400目，潤滑劑（乙 烯丙烯酸共聚物A-C540A) :3份，抗氧劑(抗氧劑1098 :抗氧劑168=0. 5 :1) :7份，加工總重 量為5kg。
[0044] (1)將尼龍610T于100°C，真空度為0. 088MPa的真空干燥箱真空干燥箱中干燥8 小時(shí)以充分除去其中水分；
[0045] (2)將尼龍610T、抗氧劑、潤滑劑、表面處理的硅灰石等組分倒入高混機(jī)進(jìn)行充分 混合均勻，其中娃灰石表面處理工藝如下：娃燒偶聯(lián)劑KH550按娃灰石質(zhì)量的1 %稱取后， 加入體積比為1 :1的無水乙醇，配成溶液待用。再將硅灰石倒入高速混合機(jī)內(nèi)，加熱并攪 拌，溫度設(shè)置為80°C，同時(shí)把配好的硅烷偶聯(lián)劑KH550溶液慢慢倒入盛有硅灰石的高速混 合機(jī)中，高速混合約15min，稍冷后取出，再放入KKTC的烘箱中干燥5個(gè)小時(shí)后取出待用；
[0046] (3)啟動(dòng)擠出機(jī)，經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)螺桿長徑比為35,擠出溫度從 1區(qū)到機(jī)頭分別為 2901：、2951：、3001：、3051：、3051：、3101：、3151：，轉(zhuǎn)速為 25017^11，喂料 螺桿轉(zhuǎn)速：l〇r/min ;得到娃灰石/尼龍610T復(fù)合材料。
[0047] (4)將硅灰石/尼龍610T復(fù)合材料粒料于80°C，真空度為0. IMPa烘箱中干燥10 小時(shí)后，得到娃灰石/尼龍6IOT復(fù)合材料。
[0048] 將硅灰石/尼龍610T復(fù)合材料粒料于注塑機(jī)上注塑成型，注塑溫度區(qū)間為310°C、 320°C、315°C，注射速度為10g/s，注塑壓力為60MPa，冷卻時(shí)間為20S，得到用于相關(guān)性能測 試的樣條，詳細(xì)性能見表1。
[0049] 實(shí)施例2
[0050] -種娃灰石/尼龍610T復(fù)合材料，由包括以下重量份的組成制成：尼龍610T (分 子量為3. 5萬，熔點(diǎn)293°C ) :70份，硅灰石：20份，粒徑450目，潤滑劑（乙烯丙烯酸共聚物 A-C540A) :5份，抗氧劑(抗氧劑1098 :抗氧劑168=0. 7 :1) :5份，加工總