專利名稱：一種玻璃纖維增強尼龍66復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明屬于玻纖增強聚酰胺及其制備領域，具體涉及由尼龍66、玻璃纖維和磷酸鹽玻璃制成的高填充、高流動性復合材料及其制備方法。
背景技術：
尼龍是五大工程塑料中產量最大、品種最多、應用領域最廣的一種高分子材料，主要涉及機械制造業，電子電器和交通運輸等領域。其中，尼龍6和尼龍66的產量最大，約占尼龍總產量的90%。這主要是因為尼龍樹脂具有較高的機械強度、耐熱性、自潤滑性、優良的阻隔性能和耐化學腐蝕等優異的綜合性能。但是純尼龍也存在明顯的缺陷如吸水率大，制品尺寸穩定性差，阻燃性能一般。隨著汽車工業、電子工業的發展，人們對尼龍制品的強度和穩定性提出了更高的要求。尤其要求提高尼龍制品的機械強度，以取代工業應用中金屬材料作為結構制件，增強尼龍的研究層出不窮。目前，以玻璃纖維增強尼龍66復合材料最具代表性。使用玻璃纖維填充尼龍66可以大幅提高材料的強度、模量、耐熱性，但由于填充量很大，造成熔體流動性差，增加功耗和設備損耗，降低生產效率，增加制品成型難度。人們開始關注提高玻璃纖維的填充含量的同時增強尼龍66復合材料的加工流動性能。中國授權專利公告號為CN101230192B，公開了一種提高玻璃纖維增強聚酰胺復合材料流動性的方法通過處理可膨脹石墨，降低膨脹石墨的溫度，使得在加工過程中膨脹石墨進行連續膨脹，促進纖維在基質樹脂中的分散和熔融效果，使得材料熔體流動速率提高了 1-2. 5倍。但是，此發明提高玻纖增強尼龍66體系的流動性主要體現在造粒階段，對二次成型時熔體流動性的改善有限。雖然玻纖的最高填充量達到了 50%，但材料的流動性會明顯降低，并且處理膨脹石墨使用了有毒的小分子物質，不適于當前對環保材料的要求。1983年美國專利US4379070通過一步熔融法制得了一系列的磷酸鹽玻璃。近些年來Otaigbe等研究者開始了關于鋅堿金屬磷酸鹽玻璃(zinc alkali phosphate glasses,Tg :270-330°C),鉛磷酸鹽玻璃(lead pyrophosphate glasses, Tg :390°C左右)，錫氟磷酸鹽玻璃(tin fluorophosphates glasses, Tg :55-15CTC )與聚合物(LDPE、PP、PS、PEI、PEEK、PPS等)形成的雜化材料的研究，并發現許多優異的性能。而目前尤其以錫氟磷酸鹽玻璃/聚合物雜化材料的研究最為突出，這類特殊的磷酸鹽玻璃的具有較低的玻璃化轉變溫度，且在很寬廣的頻率和溫度范圍內表現近似牛頓流體，它的粘度有強烈的溫度依賴性。由于低Tg的特點，使得它們在許多聚合物的加工溫度范圍內呈流體狀態，避免了高填充量帶來的加工問題。因此，可以通過將磷酸鹽玻璃加入到玻纖填充尼龍66的體系中，制備一種具有高玻纖填充量、高流動性的尼龍66復合材料。
發明內容
本發明的目的在于提供一種高填充、高流動性的玻璃纖維增強尼龍66復合材料及其制備方法。
本發明提供的玻璃纖維增強尼龍66復合材料的組成和重量份數如下
尼龍6629.8-58.5重量份
玻璃纖維40重量份
磷酸鹽玻璃1-30重量份
抗氧劑0.2-0.5重量份其中，磷酸鹽玻璃參照了美國專利US4379070以氟化亞錫53份，氧化亞錫18份，五氧化二磷29份為主要原料并通過一步熔融法制得的錫氟磷酸鹽玻璃粉末。所述尼龍66是選自己二胺和己二酸通過直接或間接法縮聚生成的熔體流動速率 大于10. 0g/10min的共聚物。所述玻璃纖維是經過偶聯劑表面處理的玻璃纖維。所使用的偶聯劑是硅烷類偶聯劑，如Y -氨丙基三乙氧基硅烷或Y-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷。所述抗氧劑是針對于聚酰胺的氧化降解的抗氧劑，可采用酚類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑，其中酹類抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑330、抗氧劑300中的一種或兩種；亞磷酸酯類抗氧劑是抗氧劑168。一種玻璃纖維增強尼龍66復合材料的制備方法，包括如下制備步驟A、尼龍66粉末的制備將15-20重量份尼龍66溶解于50-100重量份60-100°C 81_88wt%的甲酸溶液重，將尼龍66溶液邊傾倒、邊攪拌加入到60-100份乙醇的水溶液，抽濾。將抽濾后得到的產品繼續在60-100°C蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復3-7次，于80-120°C干燥3-24h，得到尼龍66粉末；B、玻璃纖維增強尼龍66復合材料的制備按上述重量份配比將粉末原料混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-290°C，螺桿轉速為50rap/min，從而制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。本發明的優點I.本發明制備的玻璃纖維增強尼龍66復合材料具有較高玻纖填充量和較高熔體流動速率并賦予復合材料優良的力學性能。2.本發明制備工藝簡單，易于操作，無需復雜設備。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明給予進一步說明實施例IA、尼龍66粉末的制備將20份尼龍66溶解于100份100°C的81wt%甲酸溶液，將尼龍66溶液邊傾倒邊攪拌加入到60份乙醇的水溶液，抽濾。將抽濾產品繼續在60°C蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復7次，80°C干燥24h，得到尼龍66粉末；B、磷酸鹽玻璃/尼龍66復合材料的制備
將尼龍66粉58. 5份、玻璃纖維40份、磷酸鹽玻璃I份、抗氧劑1010 0. 5份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min,從而制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。實施例2將實施例I中制備的尼龍66粉49. 6份、磷酸鹽玻璃10份與玻璃纖維40份、抗氧劑3300. 4份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min，從而制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。實施例3 將實施例I中制備的尼龍66粉39. 7份、磷酸鹽玻璃20份與玻璃纖維40份、抗氧劑3000. 3份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min，從而制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。實施例4將實施例I中制備的尼龍66粉29. 8份、磷酸鹽玻璃30份與玻璃纖維40份、抗氧劑1680. 2份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min，從而制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。實施例5A、尼龍66粉末的制備將15份尼龍66溶解于50份60°C的88wt%甲酸溶液，將尼龍66溶液邊傾倒邊攪拌加入到100份乙醇的水溶液，抽濾。將抽濾產品繼續在100°c蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復3次，120°C干燥3h，得到尼龍66粉末；B、磷酸鹽玻璃/尼龍66復合材料的制備將尼龍66粉29. 8份、玻璃纖維40份、磷酸鹽玻璃30份、抗氧劑168 0. 2份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min,從而制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。對比例I將實施例I中制備的尼龍66粉59. 5份與玻璃纖維40份、抗氧劑1010 0. 5份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min,從而制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。將所有樣品注塑成ISO標準樣條進行測試，其中熔體流動速率按照IS01133進行測試，測試條件275°C，2. 16Kg ;拉伸性能按IS0527進行測試，拉伸速度為50mm/min，彎曲性能按IS0178進行測試，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm。懸臂梁無缺口沖擊強度按照IS0180進行測試，測試結果見表I。 表I實施例和對比例的配方及材料性能對照表
權利要求
1.一種玻璃纖維增強尼龍66復合材料，其包括尼龍6629.8-58.5重量份；玻璃纖維 40重量份；磷酸鹽玻璃 1-30重量份；抗氧劑0.2-0.5重量份。
2.根據權利要求I所述的玻璃纖維增強尼龍66復合材料，其特征在于所述尼龍66是由己二胺和己二酸通過直接或間接法縮聚生成的共聚物，且其熔體流動速率大于10g/10min。
3.根據權利要求2所述的玻璃纖維增強尼龍66復合材料，其特征在于玻璃纖維是經過偶聯劑表面處理的玻璃纖維，所述偶聯劑是硅烷類偶聯劑，其中硅烷類偶聯劑是Y -氨丙基二乙氧基娃燒或Y_縮水甘油醚丙基二甲氧基娃燒。
4.根據權利要求3所述的玻璃纖維增強尼龍66復合材料，其特征在于，所述抗氧劑為酹類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑；酹類抗氧劑是抗氧劑1010、抗氧劑1076、抗氧劑330、抗氧劑300中的一種或兩種；亞磷酸酯類抗氧劑是抗氧劑168。
5.—種玻璃纖維增強尼龍66復合材料的制備方法 尼龍66粉末的制備 將15-20重量份尼龍66溶解于50-100重量份60_100°C 81_88wt%的甲酸溶液重，將尼龍66溶液邊傾倒、邊攪拌，加入到60-100重量份乙醇的水溶液，抽濾； 將抽濾后獲得的產品繼續在60-100°C蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復3-7次，于80-120°C干燥3-24h，得到尼龍66粉末； 玻璃纖維增強尼龍66復合材料的制備 按重量份配比尼龍66: 29.8-58.5重量份； 玻璃纖維40重量份； 磷酸鹽玻璃 1-30重量份；抗氧劑0.2-0.5重量份； 將粉末原料混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-2900C，螺桿轉速為50rap/min，制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。
6.根據權利要求5所述的玻璃纖維增強尼龍66復合材料的制備方法,其特征在于 將20份尼龍66溶解于100份100°C的81wt%甲酸溶液，將尼龍66溶液邊傾倒、邊攪拌加入到60份乙醇的水溶液中，抽濾；將抽濾后獲得的產品繼續在60°C蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復7次，80°C干燥24h，得到尼龍66粉末； 磷酸鹽玻璃/尼龍66復合材料的制備 將尼龍66粉58. 5份、玻璃纖維40份、磷酸鹽玻璃I份、抗氧劑10100. 5份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min,制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。
7.根據權利要求5所述的玻璃纖維增強尼龍66復合材料的制備方法,其特征在于將制備的尼龍66粉49. 6份、磷酸鹽玻璃10份與玻璃纖維40份、抗氧劑330 O. 4份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min,制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。
8.根據權利要求5所述的玻璃纖維增強尼龍66復合材料的制備方法,其特征在于 將制備的尼龍66粉39. 7份、磷酸鹽玻璃20份與玻璃纖維40份、抗氧劑300 O. 3份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min,制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。
9.根據權利要求5所述的玻璃纖維增強尼龍66復合材料的制備方法,其特征在于將制備的尼龍66粉29. 8份、磷酸鹽玻璃30份與玻璃纖維40份、抗氧劑1680. 2份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min,從而制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。
10.根據權利要求5所述的玻璃纖維增強尼龍66復合材料的制備方法,其特征在于 尼龍66粉末的制備 將15份尼龍66溶解于50份60°C的88wt%甲酸溶液，將尼龍66溶液邊傾倒、邊攪拌加入到100份乙醇的水溶液，抽濾；將抽濾產品繼續在100°C蒸餾水中水洗、抽濾，如此重復3次，120°C干燥3h，得到尼龍66粉末； 磷酸鹽玻璃/尼龍66復合材料的制備 將尼龍66粉29. 8份、玻璃纖維40份、磷酸鹽玻璃30份、抗氧劑168 O. 2份混合均勻，經過雙螺桿擠出機熔融共混，擠出造粒，工藝參數為熔體溫度為260-280°C，螺桿轉速為50rap/min,制得玻璃纖維增強尼龍66復合材料。
全文摘要
本發明涉及一種玻璃纖維增強尼龍66復合材料及其制備方法。該復合材料包含下列組分尼龍66 29.8-58.5份，玻璃纖維40份，磷酸鹽玻璃1-30份，抗氧劑0.2-0.5份。其制備方法是將粉末化的尼龍66和磷酸鹽玻璃粉末與玻纖熔融共混后擠出、造粒。本發明制備的玻璃纖維增強尼龍66復合材料具有較高玻纖填充量和較高熔體流動速率，并具有優良的力學性能。可用于大型薄壁制件的制備，具有良好的發展前景。
文檔編號C08K7/14GK102850793SQ201210362370
公開日2013年1月2日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者敬波, 于洪林, 曹琪, 鄒曉軒, 劉子瑾, 劉惠文 申請人:湘潭大學