玻纖增強聚酰胺復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種玻纖增強聚酰胺復合材料，由以下組分復合而成，包括：聚酰胺40～60重量份；低分子量聚酰胺5～15重量份；玻璃纖維20～40重量份；增韌劑2～10重量份；潤滑劑0.5～2重量份。與現有技術相比，本發(fā)明在玻纖增強聚酰胺復合材料中加入低分子量聚酰胺，其在加工過程中流動性好，在物料流程過程中因剪切作用會浮到材料表面，從而賦予材料好的光澤，另外，使用的具有提高材料表面光潔度的潤滑劑，不僅能夠防止原料熔體與設備的粘附，而且由于該潤滑劑樹枝狀的分子聚集在一起時具有獨特的球狀結構，這種球狀結構存在材料表面宏觀上表面為表面光潔；同時，在增韌劑與玻璃纖維的共同作用下，也使復合材料具有高強度的特點。
【專利說明】
玻纖増強聚酰胺復合材料及其制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于復合材料技術領域，尤其涉及玻纖增強聚酰胺復合材料及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 玻纖增強復合材料，是以聚合物為基體，以玻璃纖維為增強材料而制成的復合材 料，綜合了聚合物和玻璃纖維的性能。玻纖增強復合材料按纖維的長度分類，可分為長纖維 復合材料和短纖維復合材料;玻璃纖維按照化學組分可分為無堿鋁硼硅酸鹽(簡稱無堿纖 維)和有堿無硼硅酸鹽(簡稱中堿纖維）。
[0003] 玻纖增強塑料是目前塑料改性的主要方法與手段，能將通用塑料的性能大幅度的 提高，達到工程塑料的性能水平，所以玻纖增強塑料技術得到了廣泛的應用。
[0004] 目前國內生產玻纖增強熱塑性塑料的主流技術是通過連續(xù)玻纖紗在擠出機的適 當位置進入擠出機的料筒，在料筒中被嚙合的螺桿旋轉時攪斷而獲得，其生產流程示意圖 如圖1所示。對于聚酰胺(PA)類塑料的玻纖增強塑料的生產，PA樹脂在進入擠出機前還需要 干燥處理，以除去樹脂中的水分，防止在高溫的擠出機中發(fā)生水解而影響玻纖增強聚酰胺 復合材料的質量。
[0005] 玻纖增強塑料中的玻纖增強聚酰胺復合材料具有優(yōu)良的力學性能及尺寸穩(wěn)定性， 但是，玻纖增強聚酰胺復合材料在注射成型時玻纖易浮在制件的表面，給制品的外觀來了 不利影響，從而影響其在外觀要求較高的場所的應用。

【發(fā)明內容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術問題在于提供一種表面光澤的玻纖增強聚酰胺復 合材料及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明提供了一種玻纖增強聚酰胺復合材料，由以下組分復合而成，包括：
[0008] 聚酰胺 40~60重量份； 低分子量聚酰胺 5~15重量份； 破璃纖維 20~40重量份；
[0009] 增軔劑 2~10重量份； 潤滑劑 0.5~2重量份;
[0010]所述潤滑劑為樹枝狀聚合物。
[0011] 優(yōu)選的，所述聚酰胺為PA66。
[0012] 優(yōu)選的，還包括0.05~0.2重量份的抗氧劑。
[0013] 優(yōu)選的，還包括0.05~0.2重量份的助抗氧劑。
[0014] 優(yōu)選的，還包括0.5~2重量份的色母料。
[0015]本發(fā)明還提供了一種玻纖增強聚酰胺復合材料的制備方法，包括：
[0016] A)將40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增 韌劑與〇. 5~2重量份的潤滑劑混合加熱，然后再加入20~40重量份的玻璃纖維，熔融共混， 得到玻纖增強聚酰胺復合材料;所述潤滑劑為樹枝狀聚合物。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟A)具體為：
[0018] 將40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韌 劑與0.5~2重量份的潤滑劑混合加熱至熔融，然后加入一部分玻璃纖維，混合后，再加入余 下的玻璃纖維，熔融共混，得到玻纖增強聚酰胺復合材料;所述一部分玻璃纖維與余下的玻 璃纖維共20~40重量份。
[0019] 優(yōu)選的，所述一部分玻璃纖維與余下的玻璃纖維的質量比為1: (0.5~2)。
[0020] 優(yōu)選的，所述步驟A)具體為：
[0021] 將40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韌 劑與0.5~2重量份的潤滑劑混合加入雙螺桿擠出機中，然后在雙螺桿擠出機的第3~6節(jié)加 料口加入一部分玻璃纖維，再在第7~9節(jié)加料口加入余下的玻璃纖維，熔融共混，得到玻纖 增強聚酰胺復合材料;所述一部分玻璃纖維與余下的玻璃纖維共20~40重量份。
[0022] 優(yōu)選的，所述雙螺桿擠出機中螺桿的規(guī)格為T48/48、64/64、48/48、32/32、30° /7/ 64、45° /5/48、90° /5/48 與 32/16L 中的一種。
[0023] 本發(fā)明提供了一種玻纖增強聚酰胺復合材料，由以下組分復合而成，包括:聚酰胺 40~60重量份；低分子量聚酰胺5~15重量份;玻璃纖維20~40重量份；增韌劑2~10重量 份;潤滑劑0.5~2重量份。與現有技術相比，本發(fā)明在玻纖增強聚酰胺復合材料中加入低分 子量聚酰胺與潤滑劑，低分子量聚酰胺在加工過程中流動性好，在物料流程的過程中因剪 切作用會浮到材料的表面，從而賦予材料好的光澤，另外，使用的具有提高材料表面光潔度 的潤滑劑，不僅能夠防止原料熔體與設備的粘附，而且由于該潤滑劑樹枝狀的分子聚集在 一起時具有獨特的球狀結構，這種球狀結構存在材料表面宏觀上表面為表面光潔；同時，在 增韌劑與玻璃纖維的共同作用下，也使玻纖增強復合材料具有高強度的特點。
[0024] 由實驗可知，本發(fā)明制備的玻纖增強聚酰胺復合材料表面光澤且強度較高。
【附圖說明】
[0025] 圖1為目前國內生產玻纖增強熱塑性塑料生產流程示意圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明玻纖增強聚酰胺復合材料的制備流程示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 下面將結合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的 實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都 屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0028] 本發(fā)明提供了一種玻纖增強聚酰胺復合材料，由以下組分復合而成，包括： 聚醜胺 40~60重量份； 低分子量聚酰胺 5~15:重量粉;：
[0029] 玻璃纖維 20~40重量份； 增韌劑 2~10重量份； 潤滑劑 0.5~2重量份；
[0030]所述潤滑劑為樹枝狀聚合物。
[0031]本發(fā)明對所有原料的來源并沒有特殊的限制，為市售即可。
[0032] 其中，聚酰胺為玻纖增強聚酰胺復合材料的主體。所述聚酰胺的含量優(yōu)選為45~ 55重量份，更優(yōu)選為50~55重量份，再優(yōu)選為50~53重量份;在本發(fā)明提供的一些實施例 中，所述聚酰胺的含量優(yōu)選為50重量份;在本發(fā)明提供的另一些實施例中，所述聚酰胺的含 量優(yōu)選為51.8重量份;所述聚酰胺的種類為本領域技術人員熟知的聚酰胺即可，并無特殊 的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為尼龍66;所述聚酰胺的分子量優(yōu)選為1~3萬，更優(yōu)選為1.5~2.5 萬，再優(yōu)選為1.5~2萬，最優(yōu)選為1.8萬;所述聚酰胺的粘度比優(yōu)選為1.5~3.5,更優(yōu)選為2 ~3，再優(yōu)選為2.4~2.8，最優(yōu)選為2.55。
[0033] 所述低分子量聚酰胺的含量優(yōu)選為7~15重量份，更優(yōu)選為8~15重量份，再優(yōu)選 為8~12重量份，最優(yōu)選為10重量份;所述低分子量聚酰胺的種類為本領域技術人員熟知的 低分子量聚酰胺即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中所述低分子量聚酰胺的分子量優(yōu)選為 8500~9000。在本發(fā)明提供的玻纖增強聚酰胺復合材料中，低分子量聚酰胺可作為增塑劑， 提高材料的流動性及表面光潔度。
[0034] 所述玻璃纖維的含量優(yōu)選為25~40重量份，更優(yōu)選為25~35重量份，再優(yōu)選為30 重量份;所述玻璃纖維的種類為本領域技術人員熟知的玻璃纖維即可，并無特殊的限制，本 發(fā)明中優(yōu)選為普通無堿玻璃纖維。玻璃纖維可增強復合材料的強度。
[0035] 所述增韌劑的含量優(yōu)選為4~8重量份;更優(yōu)選為6~8重量份;所述增韌劑的種類 為本領域技術人員熟知的增韌劑即可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為熱塑性彈性體，更 優(yōu)選包括熱塑性彈性體TPE與馬來酸酐接枝Ρ0Ε兩種增韌性;所述熱塑性彈性體TPE與馬來 酸酐接枝Ρ0Ε的質量比優(yōu)選為2: (0.5~2)，更優(yōu)選為2: (0.5~1.5)，最優(yōu)選為2:1。其中，馬 來酸酐接枝Ρ0Ε可提高復合材料的韌性，與聚酰胺相容性好;而熱塑性彈性體TPE也可提高 復合材料的韌性，同時價格低，可降低復合材料的成本。
[0036] 所述潤滑劑的含量優(yōu)選為0.8~1.5重量份，更優(yōu)選為0.8~1.2重量份，再優(yōu)選為 0.9~1.1重量份，最優(yōu)選為1重量份;所述潤滑劑為本領域技術人員熟知的樹枝狀聚合物即 可，并無特殊的限制，本發(fā)明中優(yōu)選為樹枝狀聚合物CYD-PR121。樹枝狀聚合物作為潤滑劑 可防止物料與設備粘結，提高復合材料表面光潔度。
[0037] 為提高玻纖增強聚酰胺復合材料的抗氧化性，防止材料加工及使用過程中發(fā)生氧 化，優(yōu)選還加入0.05~0.5重量份的抗氧劑，更優(yōu)選加入0.05~0.3重量份的抗氧劑，再優(yōu)選 加入0.08~0.2重量份的抗氧劑，最優(yōu)選加入0.1重量份的抗氧劑;所述抗氧劑優(yōu)選為受阻 酚類抗氧劑，更優(yōu)選為烷基多酚類抗氧劑，再優(yōu)選為抗氧劑1〇98(Ν，Ν'_雙-(3-(3,5-二叔丁 基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺）。
[0038]在本發(fā)明中，優(yōu)選還加入0.05~0.2重量份的助抗氧劑，更優(yōu)選加入0.05~0.3重 量份的助抗氧劑，再優(yōu)選加入ο. 08~0.2重量份的助抗氧劑，最優(yōu)選加入0.1重量份的助抗 氧劑;所述助抗氧劑優(yōu)選為紫外線吸收劑，更優(yōu)選為紫外線吸收劑UV327。
[0039] 本發(fā)明玻纖增強聚酰胺復合材料優(yōu)選還包括0.5~2重量份的色母料，其可賦予復 合材料以需要的顏色，更優(yōu)選包括〇 . 8~1.8重量份的色母料，再優(yōu)選包括0.8~1.4重量份 的色母料，最優(yōu)選包括1重量份的色母料。
[0040] 本發(fā)明在玻纖增強聚酰胺復合材料中加入低分子量聚酰胺與潤滑劑，低分子量聚 酰胺在加工過程中流動性好，在物料流程的過程中因剪切作用會浮到材料的表面，從而賦 予材料好的光澤，另外，使用的具有提高材料表面光潔度的潤滑劑，不僅能夠防止原料熔體 與設備的粘附，而且由于該潤滑劑樹枝狀的分子聚集在一起時具有獨特的球狀結構，這種 球狀結構存在材料表面宏觀上表面為表面光潔；同時，在增韌劑與玻璃纖維的共同作用下， 也使玻纖增強復合材料具有高強度的特點。
[0041] 本發(fā)明還提供了一種上述玻纖增強聚酰胺復合材料的制備方法，包括:A)將40~ 60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韌劑與0.5~2重量 份的潤滑劑混合加熱，然后再加入20~40重量份的玻璃纖維，熔融共混，得到玻纖增強聚酰 胺復合材料;所述潤滑劑為樹枝狀聚合物。
[0042]其中，所述聚酰胺、低分子量聚酰胺、增韌劑、潤滑劑與玻璃纖維菌同上所述，在此 不再贅述。
[0043]在本發(fā)明中，優(yōu)選先將40~60重量份的聚酰胺干燥;所述干燥的溫度優(yōu)選為100°C ~120°C，更優(yōu)選為100°C~110°C，再優(yōu)選為105°C~110°C，最優(yōu)選為105°C ;所述干燥的時 間優(yōu)選為1 〇~20h，更優(yōu)選為10~18h，再優(yōu)選為12~14h，最優(yōu)選為12h。
[0044] 再將干燥后的40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重 量份的增韌劑與〇. 5~2重量份的潤滑劑混合加熱至熔融狀態(tài)，然后再加入20~40重量份的 玻璃纖維。
[0045] 所述20~40重量份的玻璃纖維優(yōu)選分成兩部分加入，即先將40~60重量份的聚酰 胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韌劑與0.5~2重量份的潤滑劑混合 加熱至熔融狀態(tài)，然后加入一部分玻璃纖維，混合后，再加入余下的玻璃纖維，熔融共混;所 述一部分玻璃纖維與余下的玻璃纖維的質量比優(yōu)選為1: (〇 . 5~2)，更優(yōu)選為1: (0.5~ 1.5)，再優(yōu)選為1: (0.5~1)，最優(yōu)選為1: (0.5~0.8);在本發(fā)明提供的一些實施例中，所述 一部分玻璃纖維與余下的玻璃纖維的質量比優(yōu)選為6:4。
[0046] 在本發(fā)明中，上述加熱至熔融狀態(tài)及熔融共混優(yōu)選在雙螺桿擠出機中進行，此時 所述步驟A)優(yōu)選具體為:將40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10 重量份的增韌劑與〇. 5~2重量份的潤滑劑混合加入雙螺桿擠出機中，然后在雙螺桿擠出機 的第3~6節(jié)加料口加入一部分玻璃纖維，再在第7~9節(jié)加料口加入余下的玻璃纖維，熔融 共混，得到玻纖增強聚酰胺復合材料;所述一部分玻璃纖維與余下的玻璃纖維共20~40重 量份。所述雙螺桿擠出機優(yōu)選總共1 〇~12節(jié)料筒。
[0047] 其中，所述一部分玻璃纖維優(yōu)選在第4~5節(jié)加料口加入，更優(yōu)選在第4節(jié)加料口加 入;所述余下的玻璃纖維優(yōu)選在第7~8節(jié)加料口加入，更優(yōu)選在第8節(jié)加料口加入。
[0048]將玻璃纖維在其他的加料加入，是為了讓玻璃纖維在材料中保持具有一定長度的 需要進行的工藝選擇，先將物料從第一個加料口加入，讓其混合剪切逐漸轉變成熔體，再讓 玻璃纖維進入進行混合，避免玻璃纖維受到過大的剪切導致玻璃纖維大量斷裂成極小的纖 維，纖維長度尺寸過小會降低增強的效果。
[0049] 所述雙螺桿擠出機中螺桿的規(guī)格優(yōu)選為T48/48、64/64、48/48、32/32、30° /7/64、 45°/5/48、90°/5/48與32/161^中的一種，更優(yōu)選螺桿組合為表1所示的1~22的組合。
[0050] 表1雙螺桿擠出機的螺桿組合
[0052] 所述雙螺桿擠出機的擠出溫度優(yōu)選為295°C~315°C，更優(yōu)選為295°C~310°C，再 優(yōu)選為295°C~305°C，最優(yōu)選為295°C~300°C。
[0053] 熔融共混后，優(yōu)選擠出造粒，得到玻纖增強聚酰胺復合材料。
[0054]圖2為本發(fā)明玻纖增強聚酰胺復合材料的制備流程示意圖，其中1為聚酰胺與除玻 璃纖維的其他原料混合、2為計量加料器、3為雙螺桿擠出機、4為玻璃纖維、5為真空排氣口、 6為擠出機頭、7為冷卻水槽、8為干燥裝置、9為切粒機、10為包裝。
[0055] 為了進一步說明本發(fā)明，以下結合實施例對本發(fā)明提供的一種玻纖增強聚酰胺復 合材料及其制備方法進行詳細描述。
[0056] 以下實施例中所用的試劑均為市售。
[0057] 實施例1
[0058]先將表2所示配方中的組份(GF除外，PA需在105°C干燥12小時)在高速混合機中混 合均勻得混合料。在295 °C~315 °C擠出溫度下將混合料從雙螺桿擠出機的第一節(jié)加入，玻 璃纖維分別從第四節(jié)與第八節(jié)加料口加入(第四節(jié)加入的量與第八節(jié)加入的質量比為6: 4)，熔融共混，擠出造粒，最后得到玻纖增強聚酰胺復合材料。
[0059]表2實施例1中玻纖增強聚酰胺復合材料原料種類及含量
[0061] 將實施例1中得到的玻纖增強聚酰胺復合材料加工成標準試樣進行性能測試，測 試結果見表3。
[0062] 表3實施例1中玻纖增強聚酰胺復合材料性能測試結果
[0064] 實施例2
[0065] 先將表4所示配方中的組份(GF除外，PA需在105°C干燥12小時)在高速混合機中混 合均勻得混合料。在295 °C~315 °C擠出溫度下將混合料從雙螺桿擠出機的第一節(jié)加入，玻 璃纖維分別從第四節(jié)與第八節(jié)加料口加入(第四節(jié)加入的量與第八節(jié)加入的質量比為6: 4)，熔融共混，擠出造粒，最后得到玻纖增強聚酰胺復合材料。
[0066] 表4實施例2中玻纖增強聚酰胺復合材料原料種類及含量
[0068] 將實施例2中得到的玻纖增強聚酰胺復合材料加工成標準試樣進行性能測試，測 試結果見表5。
[0069] 表5實施例2中玻纖增強聚酰胺復合材料與PA66性能測試結果
【主權項】
1. 一種玻纖增強聚酰胺復合材料，其特征在于，由以下組分復合而成，包括： 聚酰胺 40~60重量份; 低分子量聚酰胺 5~15重量份； 玻璃纟f維 20~40重量份； 增韌劑 2~10重量份； 潤滑劑 0.5~2重量份； 所述潤滑劑為樹枝狀聚合物。2. 根據權利要求1所述的玻纖增強聚酰胺復合材料，其特征在于，所述聚酰胺為PA66。3. 根據權利要求1所述的玻纖增強聚酰胺復合材料，其特征在于，還包括0.05~0.2重 量份的抗氧劑。4. 根據權利要求1所述的玻纖增強聚酰胺復合材料，其特征在于，還包括0.05~0.2重 量份的助抗氧劑。5. 根據權利要求1所述的玻纖增強聚酰胺復合材料，其特征在于，還包括0.5~2重量份 的色母料。6. -種玻纖增強聚酰胺復合材料的制備方法，其特征在于，包括： A)將40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韌劑 與0.5~2重量份的潤滑劑混合加熱，然后再加入20~40重量份的玻璃纖維，熔融共混，得到 玻纖增強聚酰胺復合材料;所述潤滑劑為樹枝狀聚合物。7. 根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A)具體為： 將40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韌劑與 0.5~2重量份的潤滑劑混合加熱至熔融，然后加入一部分玻璃纖維，混合后，再加入余下的 玻璃纖維，熔融共混，得到玻纖增強聚酰胺復合材料;所述一部分玻璃纖維與余下的玻璃纖 維共20~40重量份。8. 根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述一部分玻璃纖維與余下的玻璃纖 維的質量比為1:(0.5~2)。9. 根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，所述步驟A)具體為： 將40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韌劑與 0.5~2重量份的潤滑劑混合加入雙螺桿擠出機中，然后在雙螺桿擠出機的第3~6節(jié)加料口 加入一部分玻璃纖維，再在第7~9節(jié)加料口加入余下的玻璃纖維，熔融共混，得到玻纖增強 聚酰胺復合材料;所述一部分玻璃纖維與余下的玻璃纖維共20~40重量份。10. 根據權利要求9所述的制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機中螺桿的規(guī)格為 丁48/48、64/64、48/48、32/32、30°/7/64、45°/5/48、90°/5/48與32/161中的一種。
【文檔編號】C08K7/14GK106046777SQ201610487108
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月28日
【發(fā)明人】楊中文, 蔣建明
【申請人】長沙爭明新材料有限公司