一種耐熱耐水解增強尼龍復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領域，尤其是涉及一種耐熱耐水解增強尼龍復合材料及其 制備方法。
【背景技術】
[0002] 尼龍樹脂是最早開發(fā)的工程塑料，它具有堅韌、耐磨、耐溶劑、耐油、熔體黏度低、 原料易于得到、可回收和性價比高等優(yōu)點。在電子電器、電動工具、汽車、航天航空等領域具 有廣泛的應用。不足之處是吸水率較高，尺寸穩(wěn)定性較差，一般可通過增強、增韌、填充等改 性方法克服其不足之處，并可使其它性能得到較大的提高。隨著汽車、電器、通訊、電子、機 械等產業(yè)自身對產品高性能的要求越來越強烈，尤其是在濕熱環(huán)境下，對材料的使用壽命、 耐熱、力學性能等的要求更高，如專門用于汽車支架以及發(fā)動機周邊零部件的增強尼龍材 料，材料主要需要克服的難點就在于耐水解、耐高溫，力學性能要求高。增強尼龍目前市場 上種類很多，不同廠家生產的增強尼龍6物性存在很大差異。一般來說，國外的生產廠家如 Bayer、BASF、Dupont等有很多不同的品級，如高剛性、高耐寒、耐熱老化等，但是，一般常溫 的抗沖擊強度能夠達到25KJ/m 2的增強尼龍6就已經是很高的水平了，因此還不能滿足有關 領域發(fā)展的需要。
[0003] 石墨烯在聚合物基體中形成納米級分散，在改善聚合物的熱性能、力學性能及電 學性能等方面具有更大的潛力。石墨烯與樹脂基體復合后可以使復合材料的熱膨脹系數(shù)降 低，熱導率大大增加，添加適量的石墨烯可以使基體樹脂的力學性能得到顯著地提高，克服 了一般無機填料使用量大，且不能兼顧剛性、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性與韌性同時提高的缺點。
[0004] 多面體低聚倍半硅氧烷(P0SS)是近年來發(fā)展起來的一種新型的有機-無機雜化材 料。它具有無機材料熱氧化穩(wěn)定性高和優(yōu)異的力學性能，同時兼顧有機材料的易加工、韌性 好和密度低等特點；同時，這類有機-無機雜化材料中不存在無機粒子的團聚和兩相界面結 合力弱的問題。

【發(fā)明內容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種耐熱耐水解增強尼龍復合材料及其制備方法，不 僅具有耐高溫、耐水解的特性，而且還能保持較高的機械性能。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：
[0007] -種耐熱功能母粒，由包括如下重量百分比的原料制成： 乙烯-辛烯共聚物 40%-70%， 聚乙烯 20%-40%,
[0008] 氧化石墨烯 5%-15%， POSS 5%-10%〇
[0009]其中，所述的氧化石墨烯需經表面處理，其制備方法是將氧化石墨烯研磨處理后 分散于乙醇、丙酮等常用有機溶劑中，得到氧化石墨烯分散液，再在氮氣保護環(huán)境中，將所 述氧化石墨烯分散液加熱至40°C，保持溫度不變，加入氧化石墨烯重量的5-25wt%的γ-(2,3_環(huán)氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶聯(lián)劑進行4-6小時改性反應，待改性反應結束后，除去 有機溶劑，洗滌，得到表面有機改性的氧化石墨烯，該氧化石墨烯可與尼龍樹脂穩(wěn)定復合。 [00?0]進一步，所述的耐熱功能母粒由包括如下的步驟的方法制得：將乙稀-辛稀共聚 物、聚乙烯、氧化石墨烯、P0SS加入到螺桿轉速為350rpm的雙螺桿擠出機中，熔融混煉、擠出 造粒而得;其中，雙螺桿擠出機的一區(qū)溫度為170_220°C，二區(qū)溫度為220-260°C，三區(qū)溫度 為240-260°C，四區(qū)溫度為240-260°C，五區(qū)溫度為230-260°C，六區(qū)溫度為230-260°C，七區(qū) 溫度為230-260°C，八區(qū)溫度為230-260°C，九區(qū)溫度為220-250°C，機頭溫度為220-260°C。 物料在料筒里的停留時間為1 -2分鐘。
[0011]使用所述的耐熱功能母粒的耐熱耐水解增強尼龍復合材料，由包括如下重量百分 比的原料制成： 尼龍樹脂 49%_78%， 耐水解劑 0.1%-2%，
[0012] 耐熱功能母粒 5%-20%， 潤滑劑 0.1%-5%:， 耐水解玻纖 丨0% - 30%。
[0013]進一步，所述的1所述的尼龍樹脂的相對粘度為2.6-2.8。
[0014]優(yōu)選的，所述的尼龍樹脂為尼龍6樹脂(PA6)、尼龍66樹脂(PA66)中的一種或兩種 的混合。
[0015] 進一步，所述的耐水解劑為銅化合物、鹵素增效劑、水解穩(wěn)定劑的混合物;優(yōu)選的， 所述的耐水解劑為耐水解劑KL-37。
[0016] 進一步，所述的潤滑劑為脂肪酸酰胺。
[0017] 進一步，所述的耐水解玻纖為無硼無氟的無堿玻璃無捻粗紗。
[0018] 優(yōu)選的，所述的耐水解玻纖為復合玻纖ECT5301-2000。
[0019] 所述的耐熱耐水解增強尼龍復合材料的制備方法，包括如下步驟:將尼龍樹脂、耐 水解劑、耐熱功能母粒、潤滑劑混合后投入雙螺桿擠出機的主喂料口，通過側喂料口添加耐 水解玻纖，進行熔融擠出、造粒，得到耐熱耐水解增強尼龍復合材料;其中，雙螺桿擠出機的 一區(qū)溫度為260-275°C，二區(qū)溫度為260-280°C，三區(qū)溫度為260-280°C，四區(qū)溫度為270-290 °C，五區(qū)溫度為270-290°C，六區(qū)溫度為275-290°C，七區(qū)溫度為275-295°C，八區(qū)溫度為275-295°C，九區(qū)溫度為 270-290°C。
[0020] 相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的耐熱耐水解增強尼龍復合材料及其制備方法具有 以下優(yōu)勢：
[0021] (1)本發(fā)明所述的耐熱耐水解增強尼龍復合材料很好的提高了尼龍的耐熱溫度， 可以使得它的長期工作溫度達到180°C以上；
[0022] (2)本發(fā)明所述的耐熱耐水解增強尼龍復合材料很好的提高了尼龍樹脂的耐水解 能力，尼龍樹脂能夠在高濕度的環(huán)境中使用而不至于被分解；
[0023] (3)本發(fā)明所述的耐熱功能母粒及耐水解玻纖使得增強尼龍樹脂在高溫濕熱的環(huán) 境中依然可以達到優(yōu)越的機械強度。
【具體實施方式】
[0024] 除非另外說明，本文中所用的術語均具有本領域技術人員常規(guī)理解的含義，為了 便于理解本發(fā)明，將本文中使用的一些術語進行了下述定義。
[0025] 所有的數(shù)字標識，例如pH、溫度、時間、濃度，包括范圍，都是近似值。要了解，雖然 不總是明確的敘述所有的數(shù)字標識之前都加上術語"約"。同時也要了解，雖然不總是明確 的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領域已知的。
[0026] 下面結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0027] 實施例1
[0028] -種耐熱功能母粒，由包括如重量的原料制成:40公斤的乙稀-辛稀共聚物，40公 斤的聚乙稀，10公斤的氧化石墨稀，10公斤的P0SS。
[0029]所述的耐熱功能母粒由包括如下的步驟的方法制得:將乙烯-辛烯共聚物、聚乙 烯、氧化石墨烯、P0SS在轉速700轉/分的混合機中混合均勻后，加入到螺桿轉速為350rpm的 雙螺桿擠出機中，熔融混煉、擠出造粒而得;其中，雙螺桿擠出機的一區(qū)溫度為200°C，二區(qū) 溫度為240°C，三區(qū)溫度為250°C，四區(qū)溫度為250°C，五區(qū)溫度為240°C，六區(qū)溫度為240°C， 七區(qū)溫度為240°C，八區(qū)溫度為240°C，九區(qū)溫度為220°C，機頭溫度為220°C。物料在料筒里 的停留時間為1-2分鐘。
[0030] 使用所述的耐熱功能母粒的耐熱耐水解增強尼龍復合材料，由包括如下重量的原 料制成:65公斤的尼龍6樹脂，0.5公斤的耐水解劑KL-37，15公斤的耐熱功能母粒，0.5公斤 的脂肪酸酰胺，19公斤的復合玻纖ECT5301-2000。
[0031] 所述的耐熱耐水解增強尼龍復合材料的制備方法，包括如下步驟:將尼龍樹脂、耐 水解劑、耐熱功能母粒、潤滑劑混合后投入雙螺桿擠出機的主喂料口，通過側喂料口添加耐 水解玻纖，進行熔融擠出、造粒，得到耐熱耐水解增強尼龍復合材料;其中，雙螺桿擠出機的 一區(qū)溫度為260°C，二區(qū)溫度為265°C，三區(qū)溫度為270°C，四區(qū)溫度為280°C，五區(qū)溫度為280 °C，六區(qū)溫度為280°C，七區(qū)溫度為290°C，八區(qū)溫度為290°C，九區(qū)溫度為270°C。
[0032] 實施例2
[0033] -種耐熱功能母粒，由包括如重量的原料制成:50公斤的乙稀-辛稀共聚物，30公 斤的聚乙稀，15公斤的氧化石墨稀，5公斤的POSS。
[0034] 所述的耐熱功能母粒由包括如下的步驟的方法制得:將乙烯-辛烯共聚物、聚乙 烯、氧化石墨烯、P0SS在轉速700轉/分的混合機中混合均勻后，加入到螺桿轉速為350rpm的 雙螺桿擠出機中，熔融混煉、擠出造粒而得;其中，雙螺桿擠出機的一區(qū)溫度為170°C，二區(qū) 溫度為220°C，三區(qū)溫度為260°C，四區(qū)溫度為260°C，五區(qū)溫度為240°C，六區(qū)溫度為240°C， 七區(qū)溫度為240°C，八區(qū)溫度為240°C，九區(qū)溫度為220°C，機頭溫度為220°C。物料在料筒里 的停留時間為1-2分鐘。
[0035] 使用所述的耐熱功能母粒的耐熱耐水解增強尼龍復合材料，由包括如下重量的原 料制成:59公斤的尼龍66樹脂，0.8公斤的耐水解劑KL-37，5公斤的耐熱功能母粒，0.2公斤 的脂肪酸酰胺，30公斤的復合玻纖ECT5301-2000。
[0036] 所述的耐熱耐水解增強尼龍復合材料的制備方法，包括如下步驟:將尼龍樹脂、耐 水解劑、耐熱功能母粒、潤滑劑混合后投入雙螺桿擠出機的主喂料口，通過側喂料口添加耐 水解玻纖，進行熔融擠出、造粒，得到耐熱耐水解增強尼龍復合材料;其中，雙螺桿擠出機的 一區(qū)溫度為270°C，二區(qū)溫度為275°C，三區(qū)溫度為280°C，四區(qū)溫度為280°C，五區(qū)溫度為290 °C，六區(qū)溫度為290°C，七區(qū)溫度為290°C，八區(qū)溫度為280°C，九區(qū)溫度為280°C。
[0037] 實施例3
[0038] 一種耐熱功能母粒，由包括如重量的原料制成:70公斤的乙烯-辛烯共聚物，20公 斤的聚乙稀，5公斤的氧化石墨稀，5公斤的P0SS。
[0039]所述的耐熱功能母粒由包括如下的步驟的方法制得:將乙烯-辛烯共聚物、聚乙 烯、氧化石墨烯、P0SS在轉速700轉/分的混合機中混合均勻后，加入到螺桿轉速為350rpm的 雙螺桿擠出機中，熔融混煉、擠出造粒而得;其中，雙螺桿擠出機的一區(qū)溫度為190°C，二區(qū) 溫度為220°C，三區(qū)溫度為260°C，四區(qū)溫度為260°C，五區(qū)溫度為240°C，六區(qū)溫度為240°C， 七區(qū)溫度為240°C，八區(qū)溫度為240°C，九區(qū)溫度為230°C，機頭溫度為210°C。物料在料筒里 的停留時間為1-2分鐘。
[0040] 使用所述的耐熱功能母粒的耐熱耐水解增強尼龍復合材料，由包括如下重量的原 料制成:40公斤的尼龍6樹脂，21公斤的尼龍66樹脂，1公斤的耐水解劑KL-37，12公斤的耐熱 功能母粒，1公斤的脂肪酸酰胺，25公斤的復合玻纖ECT5301-2000。
[0041] 所述的耐熱耐