一種氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料及其制備方法，屬于材料技術(shù) 領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 玻纖增強(qiáng)尼龍6具有優(yōu)異的物理機(jī)械性能，耐油、耐磨，易加工，熱變形溫度高，化 學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性良好，因而被廣泛應(yīng)用地應(yīng)用于汽車、家電、電子、電器等領(lǐng)域。玻纖 增強(qiáng)尼龍6在汽車方面的應(yīng)用已非常廣泛，如：汽車進(jìn)氣歧管、散熱風(fēng)扇、工具箱、汽車座椅 等。由于汽車門把拉手等屬于外觀件，對產(chǎn)品的表面光潔度要求較高。另外，隨著節(jié)約成本 意識的提高和注塑工藝的不斷發(fā)展，氣輔注塑成型已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用，這就要求尼龍樹脂 具有較高熔體強(qiáng)度的同時(shí)又有良好的流動(dòng)性。常規(guī)的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6由于玻纖跟尼龍 6兩相界面不易良好結(jié)合且流動(dòng)性差，容易導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)玻纖外露現(xiàn)象，使產(chǎn)品表面粗 糙、發(fā)花，從而限制了這種材料在對表面光潔度或美觀程度要求高的外觀件上的應(yīng)用，不適 合用于氣輔注塑成型。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在上述問題，提出了一種綜合性能好，成本低， 外觀好的，適合用于氣輔注塑成型的玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料。
[0004] 本發(fā)明的目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑 料，所述工程塑料包括如下組分及重量百分比：
[0005] 尼龍 6 樹脂 50-65wt% ;
[0006] 無堿玻璃纖維10-35wt% ;
[0007] 表面處理后的碳纖維3-10wt% ;
[0008] 芳綸纖維 3-10wt% ;
[0009] 相容劑 3_8wt% ;
[0010] 流動(dòng)改性劑l_5wt% ;
[0011] 抗氧劑 0.5-lwt%。
[0012] 本發(fā)明的工程塑料以尼龍6樹脂為基體，通過同時(shí)復(fù)配添加無堿玻璃纖維、表面 處理后的碳纖維、芳綸纖維，通過三種纖維的協(xié)同作用，共同強(qiáng)化樹脂，提高工程塑料的強(qiáng) 度、耐高溫、耐高壓性能。其中，經(jīng)表面處理后的碳纖維表面的含氧量明顯增多，特別是空氣 氧化處理后，碳纖維表面的含氧量大幅度提高。隨著含氧量的增加，碳纖維表面被活化，改 善了碳纖維與基體尼龍6的浸潤性，特別是一C00H的大量增加，不僅提高了碳纖維表面的 含氧官能團(tuán)，而且還提高了碳纖維的比表面積，從而改善塑料的界面結(jié)合狀況，提高工程塑 料的強(qiáng)度。當(dāng)表面處理后的碳纖維與無堿玻璃纖維、芳綸纖維共同使用，共同強(qiáng)化樹脂，同 時(shí)配伍其他的相容劑、流動(dòng)改性劑及抗氧劑，以克服尼龍的熔體強(qiáng)度低、抗熔垂能力差、熔 體粘度對溫度敏感并在熔點(diǎn)附近會突然降低、容易結(jié)晶等技術(shù)問題，以及克服現(xiàn)有玻璃纖 維增強(qiáng)尼龍材料不適合用于氣輔注塑成型和各向異性等技術(shù)問題，同時(shí)大幅度提高該材料 的剛性和硬度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性、抗低溫性、耐老化，并使得該工程塑料適合氣輔注塑成 型。
[0013] 作為優(yōu)選，在上述氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料中，所述的尼龍6樹脂的粘度 為2. 2-2. 7。將尼龍6樹脂的粘度控制在此范圍，可以提高無堿玻璃纖維和尼龍6之間更好 的相容。
[0014] 作為優(yōu)選，在上述氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料中，所述的無堿玻璃纖維的 表面涂覆有氧化石墨稀涂層。
[0015] 本發(fā)明在無堿玻纖的表面涂覆的氧化石墨烯涂層增加了無堿玻纖的力學(xué)性能，顯 著提高了無堿玻璃纖維的強(qiáng)度和彎曲模量，從而提高了最終工程塑料的力學(xué)性能。氧化石 墨烯是在石墨烯的表面通過化學(xué)方法引入大量的活性基團(tuán)，可增加氧化石墨烯與尼龍6的 相容性，本發(fā)明中采用十六烷基三甲基溴化銨通過Hummers法改性制得。經(jīng)過氧化處理后 的氧化石墨烯仍保持石墨烯的層狀結(jié)構(gòu)，但在每一層的石墨烯單片上引入了許多氧基功能 團(tuán)，這些功能團(tuán)可以增加與尼龍6的接觸，從而使氧化石墨烯和尼龍6的連接更緊密。當(dāng)材 料受到外力拉伸時(shí)，無堿玻璃纖維增強(qiáng)高尼龍6的分子鏈沿著拉伸方向取向，同時(shí)分子鏈 之間產(chǎn)生滑移，使得材料的斷裂伸長率提高。氧化石墨烯與尼龍6高分子鏈之間形成強(qiáng)的 相互作用，起到了交聯(lián)點(diǎn)的作用，當(dāng)工程塑料受到外力拉伸時(shí)，更多的尼龍6高分子鏈產(chǎn)生 滑移，從而提高了斷裂伸長率。
[0016] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述氧化石墨稀涂層的厚度為0. 3-0. 8ym。
[0017] 作為優(yōu)選，在上述氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料中，所述的無堿玻璃纖維為 短切玻璃纖維，短切玻璃纖維的長度為1. 5-4. 5mm，直徑為9-14ym。玻璃纖維直徑越細(xì)， 長度越長，玻璃纖維的增強(qiáng)效果會有所上升，但當(dāng)達(dá)到某一臨界點(diǎn)時(shí)，增強(qiáng)效果不再增加， 反而降低，此外當(dāng)玻璃纖維太細(xì)時(shí)，易被螺桿剪切成細(xì)微粉末，從而失去玻璃纖維的增強(qiáng)作 用。
[0018] 作為優(yōu)選，在上述氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料中，所述的芳綸纖維為短切 芳綸纖維，短切芳綸纖維的長度為l-4mm。
[0019] 作為優(yōu)選，在上述氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料中，所述的相容劑為馬來酸 酐接枝聚丙烯、馬來酸酐接枝聚乙烯、甲基丙烯酸接枝聚丙烯、甲基丙烯酸環(huán)氧丙酯接枝聚 丙烯中的一種或多種，其中，所述的馬來酸酐接枝聚丙烯熔融指數(shù)< 50g/10min，接枝率為 0? 5-1. 5%〇
[0020] 作為優(yōu)選，在上述氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料中，所述的流動(dòng)改性劑為馬 來酸酐接枝丙烯酸酯及苯乙烯類共聚物。
[0021] 作為優(yōu)選，在上述氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料中，所述抗氧劑為受阻酚類 抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑中的一種或多種。
[0022] 進(jìn)一步優(yōu)選，所述受阻酚類抗氧劑為抗氧劑1010或抗氧劑1076 ;所述的亞磷酸酯 類抗氧劑為抗氧劑168。
[0023] 本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種上述的氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料的 制備方法，所述的制備方法包括以下步驟：
[0024] 將尼龍6樹脂、相容劑、流動(dòng)改性劑、抗氧劑按重量百分比在高速混合器高速混 合；
[0025] 將混合好的原料經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融同時(shí)在雙螺桿擠出機(jī)側(cè)喂料斗加入 l〇-35wt%無堿玻璃纖維、3-10wt%表面處理后的碳纖維、3-10wt%芳纟侖纖維，擠出造粒得 氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料，其中，雙螺桿擠出機(jī)中，進(jìn)料段的溫度為210-220°C，壓 縮段為220-230 °C，塑化段為230-240 °C，均化段為230-250 °C，?？跍囟葹?20-240 °C，轉(zhuǎn)速 為180-500轉(zhuǎn)/分。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料以尼龍6樹脂為基 體，通過同時(shí)復(fù)配添加無堿玻璃纖維、表面處理后的碳纖維、芳綸纖維，通過三種纖維的協(xié) 同作用，共同強(qiáng)化樹脂，提高工程塑料的強(qiáng)度、耐高溫、耐高壓性能，制得一種適合氣輔成型 的玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料，該材料具有良好的物理機(jī)械性能，流動(dòng)性，表面光潔度，易成 型，可用于氣輔注塑成型，尤其可用于加工成汽車門把拉手，也可用于加工其他適合氣輔注 塑成型的汽車零部件。此外本發(fā)明氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料的制備方法簡單，成 本低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并 不限于這些實(shí)施例。
[0028] 實(shí)施例1
[0029] 按如下重量百分比稱取原料：尼龍6樹脂55wt%;無堿玻璃纖維20wt%;表面處 理后的碳纖維8wt% ;芳纟侖纖維8wt% ;相容劑馬來酸酐接枝聚丙稀5wt% ;流動(dòng)改性劑馬 來酸酐接枝丙稀酸酯及苯乙稀類共聚物3. 2wt% ;抗氧劑10100. 8wt% ;其中，所述的尼龍6 樹脂的粘度為2. 2-2. 7,所述的無堿玻璃纖維的表面涂覆有厚度為0. 3-0. 8ym的氧化石墨 烯涂層，所述的無堿玻璃纖維為短切玻璃纖維，短切玻璃纖維的長度為1. 5-4. 5mm，直徑為 9-14ym，所述的芳綸纖維為短切芳綸纖維，短切芳綸纖維的長度為l-4mm，所述的馬來酸酐 接枝聚丙烯熔融指數(shù)< 50g/10min，接枝率為0. 5-1. 5%。
[0030] 將稱取好的原料尼龍6樹脂、相容劑、流動(dòng)改性劑、抗氧劑在高速混合器高速混 合，再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融，同時(shí)在雙螺桿擠出機(jī)側(cè)喂料斗加入無堿玻璃纖維、表面處理后 的碳纖維、芳綸纖維，擠出造粒得氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料，其中，雙螺桿擠出機(jī) 中，進(jìn)料段的溫度為215°C，壓縮段為225°C，塑化段為235°C，均化段為240°C，?？跍囟葹?230°C，轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分。
[0031] 實(shí)施例2
[0032] 按如下重量百分比稱取原料：尼龍6樹脂60wt%;無堿玻璃纖維20wt%;表面處 理后的碳纖維5wt% ;芳纟侖纖維5wt% ;相容劑馬來酸酐接枝聚乙稀7wt% ;流動(dòng)改性劑馬來 酸酐接枝丙稀酸酯及苯乙稀類共聚物2. 4wt% ;抗氧劑10760. 3wt%、抗氧劑1680. 3wt% ; 其中，所述的尼龍6樹脂的粘度為2. 2-2. 7,所述的無堿玻璃纖維的表面涂覆有厚度為 0. 3-0. 8ym的氧化石墨烯涂層，所述的無堿玻璃纖維為短切玻璃纖維，短切玻璃纖維的長 度為1. 5-4. 5mm，直徑為9-14ym，所述的芳綸纖維為短切芳綸纖維，短切芳綸纖維的長度 為 1~4mm〇
[0033] 將稱取好的原料尼龍6樹脂、相容劑、流動(dòng)改性劑、抗氧劑在高速混合器高速混 合，再經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融，同時(shí)在雙螺桿擠出機(jī)側(cè)喂料斗加入無堿玻璃纖維、表面處理后 的碳纖維、芳綸纖維，擠出造粒得氣輔成型玻纖增強(qiáng)尼龍6工程塑料，其中，雙螺桿擠出機(jī) 中，進(jìn)料段的溫度為213°C，壓縮段為223°C，塑化段為233°C，均化段為235°C，模口溫度為 225°C，轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] 按如下重量百分比稱取原料：尼龍6樹脂52wt%;無堿玻璃纖維30wt%;表面處 理后的碳纖維6wt%;芳纟侖纖維3wt%;相容劑馬來酸酐接枝聚丙稀4wt%;流動(dòng)改性劑馬來 酸酐接枝丙稀酸酯及苯乙稀類共聚物4. 3wt% ;抗氧劑10100. 4wt%、抗氧劑1680. 3wt% ; 其中，所述的尼龍6樹脂的粘度為2. 2-2. 7,所述的無堿玻璃纖維的表面涂覆有厚度為 0. 3-