一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，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、熱穩定劑、抗氧化劑、潤滑劑；將熱穩定劑、抗氧化劑、潤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。本發明的碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪具有高性能、成本適中、易成型加工等諸多優點，具有廣闊的產業應用前景。
【專利說明】
一種碳纖維増強尼龍復合拉桿箱腳輪
技術領域
[0001] 本發明涉及一種尼龍復合拉桿箱腳輪，尤其是一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳 輪。
【背景技術】
[0002] 拉桿箱腳輪系統材料(含支架及腳輪）國內外都以增強尼龍來生產。尼龍主要通過 纖維改性，可明顯地改善尼龍的耐酸堿性及物理機械性能，使其適用范圍更廣，因此纖維改 性尼龍具有重要的意義。增強尼龍包括玻璃纖維增強類/碳纖維增強類/玄武巖纖維增強類 及芳綸纖維增強類。其中以玻璃纖維和碳纖維增強類為主，玻璃纖維增強尼龍是以聚合物 為基體，以玻璃纖維為增強材料而制成復合材料，綜合了聚合物和玻璃纖維的性能，具有強 度高、耐腐蝕、隔熱、成型收縮小等優點。隨著應用市場的飛躍發展，對玻璃纖維增強尼龍提 出更高的要求。國內對玻纖增強尼龍材料進行了大量的理論研究和產品開發，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程度、各種助劑的正確使用已經 工藝條件的調整等不同的方面進行研究，取得了進展，但是在提高尼龍的強度、尺寸穩定性 和降低吸水率獲得突破外，也帶來一系列的問題，如：當玻纖含量超過一定量時，復合體系 的熔體粘度增大，不僅造成加工成型困難，而且制品容易出現玻纖外露、表面粗糙等不良現 象，當應用在拉桿箱腳輪系統配件中，除了以上不良情況，還出現配件重量增大，因此研制 尚性能、尚品質的增強尼龍勢在必行。
[0003] 碳纖維改性尼龍材料近年來發展較快，因為尼龍和碳纖維都是各自領域性能優異 的材料，其復合材料綜合體現了兩者的優越性，碳纖維具有質輕、拉伸強度高、耐磨損、耐腐 蝕、抗蠕變、導電、導熱等特點，與玻璃纖維相比，模量高3-5倍，因而是一種獲得高剛性和 高強度尼龍材料的優良增強材料，目前國外大多采用尼龍6或66作為基體材料，以短切或長 碳纖維作為增強材料，如美國Wilson-Fibertil國際公司研究了添加20%的碳纖維其彎曲 強度與添加40%的玻璃纖維增強材料相同。國內也開展了相關的研究和試驗，大量試驗結 果表明：碳纖維增強尼龍可以使尼龍復合材料的拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、表面硬度、 耐磨性增大、耐熱性好，摩檫系數小，重量輕等系列優點，但碳纖維增強材料也有其缺點， 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 維增強尼龍復合材料是塑料改性行業的一大發展趨勢。
【發明內容】
[0004] 為了解決現有技術中的不足，本發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尼龍復合材料。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用以下技術方案： 一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，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 熱穩定劑 0.1~0.5份 抗氧化劑 0.1~0.5份 潤滑劑 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 熱穩定劑 0.3份 抗氧化劑 0.3份 潤滑劑 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:將碳纖維放入質量分數65-68%的濃硝酸中，用75-85°C水浴 加熱2-3小時，然后用蒸餾水沖洗經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，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，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，依序將EPDM(三元乙丙橡膠）、MAH(馬 來酸酐）、交聯劑、苯乙烯加入密煉機中，反應10-12min，反應溫度170-180 °C，轉速70-80rpm，制得高接枝率1.6 %，接枝效率達80 %的EPDM-g-MAH; 將熱穩定劑、抗氧化劑、潤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] 所述交聯劑為乙烯基三甲氧基硅烷、過氧化二乙基苯、二月桂酸二丁基錫中的至 少一種。
[0016] 本發明采用以上技術方案，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改性劑，表面活化的空心玻璃微珠為填充劑，添 加自主研發的EPDM-g-MAH為界面增容劑，制備得碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪具有更好 的耐磨能力，增強了拉桿箱腳輪的彈性，具有更好的抗變形能力，從而延長使用壽命； ② 對碳纖維的活化，以液相氧化結合偶聯劑涂覆的復合表面處理工藝，比傳統的單一 處理方法更能改善碳纖維表面的浸潤性，增加碳纖維與尼龍的接觸表面能及粘結強度，充 分發揮碳纖維的力學性能，提高碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪的整體力學性能； 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80%的EPDM- g-MAH增強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，既可協同增強增韌，還可降 低拉桿箱腳輪的成本，具有比純碳纖維增強拉桿箱腳輪更低的綜合成本。
[0017] 綜上所述，本發明的碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪具有具有更好的耐磨能力， 增強了拉桿箱腳輪的彈性，具有更好的抗變形能力，從而延長使用壽命;成本適中、易成型 加工等諸多優點，具有廣闊的產業應用前景。
【具體實施方式】
[0018] -種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，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 熱穩定劑 0.1~0.5份 抗氧化劑 0.1~0.5份 潤滑劑 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 熱穩定劑 0.3份 抗氧化劑 0.3份 潤滑劑 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] 將熱穩定劑、抗氧化劑、潤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] 實施例1 一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，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] 實施例2 一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，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] 實施例3 一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，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各實施例的拉桿箱腳輪材料的各項性能對照表
磨損:按GB3960-1983標準測試，施加20千克力，45#鋼對磨環，時間2小時。
[0037] 從表1可以看出，本發明的各實施例的拉桿箱腳輪材料的各項檢查項目的性能均 明顯優于普通拉桿箱腳輪材料，本發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%，從而使得本發明的拉桿箱腳輪更輕便。另外，拉伸強度、彎曲模量、彎曲強 度、缺口沖擊強度、熱變形溫度等各項指標均相比普通拉桿箱腳輪材料有不同程度的提高， 本發明的碳纖維增強尼龍復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，具有更強的耐磨效果;熔體流動速率也優于普通拉桿箱腳輪材料，使得本發明的 拉桿箱腳輪材料更方便加工。
【主權項】
1. 一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，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 熱穩定劑 0.1~0.5份 抗氧化劑 0.1~0.5份 潤滑劑 0.5~1份。2. 根據權利要求1所述的一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，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 熱穩定劑 0.3份 抗氧化劑 〇. 3份 潤滑劑 0.8份。3. 根據權利要求1所述的一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，其特征在于:所述尼龍 為尼龍66或尼龍6中的至少一種。4. 根據權利要求1所述的一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，其特征在于:所述活性 碳纖維為活性短碳纖維。5. 根據權利要求1所述的一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，其特征在于:所述熱穩 定劑為硬脂酸鈣或硬脂酸鎂中的至少一種。6. 根據權利要求1所述的一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，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. 根據權利要求1所述的一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，其特征在于:所述潤滑 劑為硬脂酸或聚乙烯蠟中的至少一種。8. 根據權利要求1所述的一種碳纖維增強尼龍復合拉桿箱腳輪，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】C08L51/04GK105820565SQ201610352016
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】薛行遠, 彭超, 謝孝波, 陳瓊, 涂思敏
【申請人】祥興(福建)箱包集團有限公司