一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，其包含以下組分：尼龍、活性碳纖維、EPDM?g?MAH、表面活化的空心玻璃微珠、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、潤(rùn)滑劑；將熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、潤(rùn)滑劑以及干燥后的尼龍、EPDM?g?MAH、表面活化的空心玻璃微珠在高速混合機(jī)中混合，得到混合物；將混合物和活性碳纖維造粒然后注塑成型得拉桿箱腳輪。本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪具有高性能、成本適中、易成型加工等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。
【專利說(shuō)明】
一種碳纖維増強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，尤其是一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳 輪。
【背景技術(shù)】
[0002] 拉桿箱腳輪系統(tǒng)材料(含支架及腳輪）國(guó)內(nèi)外都以增強(qiáng)尼龍來(lái)生產(chǎn)。尼龍主要通過(guò) 纖維改性，可明顯地改善尼龍的耐酸堿性及物理機(jī)械性能，使其適用范圍更廣，因此纖維改 性尼龍具有重要的意義。增強(qiáng)尼龍包括玻璃纖維增強(qiáng)類/碳纖維增強(qiáng)類/玄武巖纖維增強(qiáng)類 及芳綸纖維增強(qiáng)類。其中以玻璃纖維和碳纖維增強(qiáng)類為主，玻璃纖維增強(qiáng)尼龍是以聚合物 為基體，以玻璃纖維為增強(qiáng)材料而制成復(fù)合材料，綜合了聚合物和玻璃纖維的性能，具有強(qiáng) 度高、耐腐蝕、隔熱、成型收縮小等優(yōu)點(diǎn)。隨著應(yīng)用市場(chǎng)的飛躍發(fā)展，對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)尼龍?zhí)?出更高的要求。國(guó)內(nèi)對(duì)玻纖增強(qiáng)尼龍材料進(jìn)行了大量的理論研究和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，從基體中玻 纖含量、玻纖尺寸、玻纖的分散性、玻纖與尼龍基料的粘結(jié)程度、各種助劑的正確使用已經(jīng) 工藝條件的調(diào)整等不同的方面進(jìn)行研究，取得了進(jìn)展，但是在提高尼龍的強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性 和降低吸水率獲得突破外，也帶來(lái)一系列的問(wèn)題，如：當(dāng)玻纖含量超過(guò)一定量時(shí)，復(fù)合體系 的熔體粘度增大，不僅造成加工成型困難，而且制品容易出現(xiàn)玻纖外露、表面粗糙等不良現(xiàn) 象，當(dāng)應(yīng)用在拉桿箱腳輪系統(tǒng)配件中，除了以上不良情況，還出現(xiàn)配件重量增大，因此研制 尚性能、尚品質(zhì)的增強(qiáng)尼龍勢(shì)在必行。
[0003] 碳纖維改性尼龍材料近年來(lái)發(fā)展較快，因?yàn)槟猃埡吞祭w維都是各自領(lǐng)域性能優(yōu)異 的材料，其復(fù)合材料綜合體現(xiàn)了兩者的優(yōu)越性，碳纖維具有質(zhì)輕、拉伸強(qiáng)度高、耐磨損、耐腐 蝕、抗蠕變、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等特點(diǎn)，與玻璃纖維相比，模量高3-5倍，因而是一種獲得高剛性和 高強(qiáng)度尼龍材料的優(yōu)良增強(qiáng)材料，目前國(guó)外大多采用尼龍6或66作為基體材料，以短切或長(zhǎng) 碳纖維作為增強(qiáng)材料，如美國(guó)Wilson-Fibertil國(guó)際公司研究了添加20%的碳纖維其彎曲 強(qiáng)度與添加40%的玻璃纖維增強(qiáng)材料相同。國(guó)內(nèi)也開(kāi)展了相關(guān)的研究和試驗(yàn)，大量試驗(yàn)結(jié) 果表明：碳纖維增強(qiáng)尼龍可以使尼龍復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、表面硬度、 耐磨性增大、耐熱性好，摩檫系數(shù)小，重量輕等系列優(yōu)點(diǎn)，但碳纖維增強(qiáng)材料也有其缺點(diǎn)， 如:成本高、加工性不好、表面光潔度不高等。因此研制高性能、成本適中易成型加工的碳纖 維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料是塑料改性行業(yè)的一大發(fā)展趨勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種高性能、成本適中、易成 型加工的碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，包含以下重量份的組分： 尼龍 42~64份 活性碳纖維 15~25份 EEDM-g-MAH (馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠）10~15份 表面活化的空心玻璃微珠 10~】5份 熱穩(wěn)定劑 0.1~0.5份 抗氧化劑 0.1~0.5份 潤(rùn)滑劑 0.5~]份。
[0006] 其包含以下重量份的組分： 尼龍 53份 活性碳纖維 20份 EPDM-g-MAH 12 份 表面活化的空心玻璃微珠 12份 熱穩(wěn)定劑 0.3份 抗氧化劑 0.3份 潤(rùn)滑劑 0.8份。
[0007] 所述尼龍為尼龍66或尼龍6中的至少一種。
[0008]所述活性碳纖維為活性短碳纖維。
[0009] 所述熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鎂中的至少一種。
[0010] 所述抗氧化劑為：四[0-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯或亞磷酸 三(2,4_二叔丁基苯基)酯中的至少一種。
[0011] 所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸或聚乙烯蠟中的至少一種。
[0012] 所述EPDM-g-MAH具有1.6%的高接枝率和80%的接枝效率。
[0013]活性碳纖維的制備:將碳纖維放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)65-68%的濃硝酸中，用75-85°C水浴 加熱2-3小時(shí)，然后用蒸餾水沖洗經(jīng)濃硝酸處理后的碳纖維直至蒸餾水的PH值為7左右，最 后將碳纖維放入烘箱中75-85°C烘8-12小時(shí)，得到液相氧化的碳纖維； 將液相氧化的碳纖維用含重量比為1-2%的硅烷偶聯(lián)劑的乙醇溶液浸泡涂覆20-40分 鐘，最后將碳纖維在空氣中晾干，得到活性碳纖維。
[0014]空心玻璃微珠的表面活化:將硅烷偶聯(lián)劑與乙醇按1: 1的體積比混合制備得混合 液，然后將空心玻璃微珠與混合液按100:3-100:1的重量比配好后，倒入高速混合機(jī)，先在 低速攪拌2_3min，再高速攪拌6-8min，得到表面活化的空心玻璃微珠； EPDM-g-MAH的制備:按照95:2:0.1:3的重量比例，依序?qū)PDM(三元乙丙橡膠）、MAH(馬 來(lái)酸酐）、交聯(lián)劑、苯乙烯加入密煉機(jī)中，反應(yīng)10-12min，反應(yīng)溫度170-180 °C，轉(zhuǎn)速70-80rpm，制得高接枝率1.6 %，接枝效率達(dá)80 %的EPDM-g-MAH; 將熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、潤(rùn)滑劑以及干燥后的尼龍、EPDM-g-MAH、表面活化的空心玻璃 微珠在高速混合機(jī)中混合，得到混合物;將混合物和活性碳纖維造粒得到拉桿箱腳輪材料， 然后注塑成型得拉桿箱腳輪。
[0015] 所述交聯(lián)劑為乙烯基三甲氧基硅烷、過(guò)氧化二乙基苯、二月桂酸二丁基錫中的至 少一種。
[0016] 本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，具有如下的有益效果： ① 以尼龍為原料，以活性碳纖維為增強(qiáng)改性劑，表面活化的空心玻璃微珠為填充劑，添 加自主研發(fā)的EPDM-g-MAH為界面增容劑，制備得碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪具有更好 的耐磨能力，增強(qiáng)了拉桿箱腳輪的彈性，具有更好的抗變形能力，從而延長(zhǎng)使用壽命； ② 對(duì)碳纖維的活化，以液相氧化結(jié)合偶聯(lián)劑涂覆的復(fù)合表面處理工藝，比傳統(tǒng)的單一 處理方法更能改善碳纖維表面的浸潤(rùn)性，增加碳纖維與尼龍的接觸表面能及粘結(jié)強(qiáng)度，充 分發(fā)揮碳纖維的力學(xué)性能，提高碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪的整體力學(xué)性能； ③ 加入制備的EPDM-g-MAH作為界面相容劑，高接枝率1.6%，接枝效率達(dá)80%的EPDM- g-MAH增強(qiáng)了拉桿箱腳輪的剛韌性能； ④ 拉桿箱腳輪中以空心玻璃微珠為填充劑，控制好填充量，既可協(xié)同增強(qiáng)增韌，還可降 低拉桿箱腳輪的成本，具有比純碳纖維增強(qiáng)拉桿箱腳輪更低的綜合成本。
[0017] 綜上所述，本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪具有具有更好的耐磨能力， 增強(qiáng)了拉桿箱腳輪的彈性，具有更好的抗變形能力，從而延長(zhǎng)使用壽命;成本適中、易成型 加工等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0018] -種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，包含以下重量份的組分： 尼龍 42~64份 活性碳纖維 15~2.5 # EPDM-g-MAH 10~15 份 表面活化的空心玻璃微珠 10~15份 熱穩(wěn)定劑 0.1~0.5份 抗氧化劑 0.1~0.5份 潤(rùn)滑劑 Q..5~1份《
[0019] 其包含以下重量份的組分： 尼龍 53份 活性碳纖維 20份 EPDM-g-MAH 12 份 表面活化的空心玻璃微珠 12份 熱穩(wěn)定劑 0.3份 抗氧化劑 0.3份 潤(rùn)滑劑 0.8份。
[0020] 所述尼龍為尼龍66或尼龍6中的至少一種。
[0021]所述活性碳纖維為活性短碳纖維。
[0022]所述熱穩(wěn)定劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鎂中的至少一種。
[0023]所述抗氧化劑為：四[0-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊四醇酯或亞磷酸 三(2,4_二叔丁基苯基)酯中的至少一種。
[0024]所述潤(rùn)滑劑為硬脂酸或聚乙烯蠟中的至少一種。
[0025] 所述EPDM-g-MAH具有1.6%的高接枝率和80%的接枝效率。
[0026] 將熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、潤(rùn)滑劑以及干燥后的尼龍、EPDM-g-MAH、表面活化的空心 玻璃微珠在高速混合機(jī)中混合，得到混合物;將混合物和活性碳纖維造粒然后注塑成型得 拉桿箱腳輪。
[0027] 實(shí)施例1 一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，包含以下重量份的組分： 尼龍66 53份 活性短碳纖維 20份 EPDM-g-MAH 12 份 表面活化的空心玻璃微珠 12份 硬脂酸鈣 43份 四[P -(3, 5-二叔丁基-4-經(jīng)基苯基)丙酸]季戊四醇酯 0.3份 硬脂酸 0.8份。
[0028] 所述EPDM-g-MAH具有1.6%的高接枝率和80%的接枝效率。
[0029] 將硬脂酸鈣、四[0-(3,5_二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、硬脂酸以及干 燥后的尼龍66、EPDM-g-MAH、表面活化的空心玻璃微珠在高速混合機(jī)中混合，得到混合物； 將混合物和活性短碳纖維造粒然后注塑成型得拉桿箱腳輪。
[0030] 實(shí)施例2 一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，包含以下重量份的組分： .尼龍.6， 42.份 活性短碳纖維 25份 EPDM-g-MAH 10 份 表面活化的空心玻璃微珠 15份 硬脂酸鎂 0.1份 亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯 0.5份 聚乙烯蠟 0.5份。
[0031] 所述EPDM-g-MAH具有1.6%的高接枝率和80%的接枝效率。
[0032]將硬脂酸鎂、亞磷酸三（2,4_二叔丁基苯基）酯、聚乙烯蠟以及干燥后的尼龍6、 EPDM-g-MAH、表面活化的空心玻璃微珠在高速混合機(jī)中混合，得到混合物;將混合物和活性 短碳纖維造粒然后注塑成型得拉桿箱腳輪。
[0033] 實(shí)施例3 一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，包含以下重量份的組分： 尼龍6 64份 活性短碳纖維 】5份 EPDM-g-MAH 15 份 表面活化的空心玻璃微珠 10份 硬脂酸鎂 0.5份 亞磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯 0.1份 聚乙烯蠟 1份。
[0034] 所述EPDM-g-MAH具有1.6%的高接枝率和80%的接枝效率。
[0035]將硬脂酸鎂、亞磷酸三（2,4_二叔丁基苯基）酯、聚乙烯蠟以及干燥后的尼龍6、 EPDM-g-MAH、表面活化的空心玻璃微珠在高速混合機(jī)中混合，得到混合物;將混合物和活性 碳纖維造粒然后注塑成型得拉桿箱腳輪。
[0036] 表1各實(shí)施例的拉桿箱腳輪材料的各項(xiàng)性能對(duì)照表
磨損:按GB3960-1983標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，施加20千克力，45#鋼對(duì)磨環(huán)，時(shí)間2小時(shí)。
[0037] 從表1可以看出，本發(fā)明的各實(shí)施例的拉桿箱腳輪材料的各項(xiàng)檢查項(xiàng)目的性能均 明顯優(yōu)于普通拉桿箱腳輪材料，本發(fā)明的拉桿箱腳輪材料的密度比普通拉桿箱腳輪材料下 降了至少17%，從而使得本發(fā)明的拉桿箱腳輪更輕便。另外，拉伸強(qiáng)度、彎曲模量、彎曲強(qiáng) 度、缺口沖擊強(qiáng)度、熱變形溫度等各項(xiàng)指標(biāo)均相比普通拉桿箱腳輪材料有不同程度的提高， 本發(fā)明的碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪具有更高的性能;磨損的量明顯低于普通拉桿箱 腳輪材料，具有更強(qiáng)的耐磨效果;熔體流動(dòng)速率也優(yōu)于普通拉桿箱腳輪材料，使得本發(fā)明的 拉桿箱腳輪材料更方便加工。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，其特征在于:其包含以下重量份的組分： 尼龍 42~64份 活性碳纖維 15~25份 EPDM-g-MAH 10~15份 表面活化的空心玻璃微珠10~15份 熱穩(wěn)定劑 0.1~0.5份 抗氧化劑 0.1~0.5份 潤(rùn)滑劑 0.5~1份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，其特征在于:其包含以 下重量份的組分： 尼龍 53份 活性碳纖維 20份 EPDM-g-MAH 12份 表面活化的空心玻璃微珠12份 熱穩(wěn)定劑 0.3份 抗氧化劑 〇. 3份 潤(rùn)滑劑 0.8份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，其特征在于:所述尼龍 為尼龍66或尼龍6中的至少一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，其特征在于:所述活性 碳纖維為活性短碳纖維。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，其特征在于:所述熱穩(wěn) 定劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鎂中的至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，其特征在于:所述抗氧 化劑為：四[β_(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯或亞磷酸三(2,4_二叔丁基 苯基)酯中的至少一種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，其特征在于:所述潤(rùn)滑 劑為硬脂酸或聚乙烯蠟中的至少一種。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)尼龍復(fù)合拉桿箱腳輪，其特征在于：所述 EPDM-g-MAH具有1.6%的高接枝率和80%的接枝效率。
【文檔編號(hào)】C08L51/04GK105820565SQ201610352016
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】薛行遠(yuǎn), 彭超, 謝孝波, 陳瓊, 涂思敏
【申請(qǐng)人】祥興(福建)箱包集團(tuán)有限公司