本發(fā)明屬于工程塑料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是涉及一種復(fù)合纖維改性尼龍材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
隨著汽車的小型化、電子電氣設(shè)備的高性能化、機(jī)械設(shè)備輕量化的進(jìn)程加快，對(duì)尼龍(PA)的需求將大大加大。特別是PA作為結(jié)構(gòu)性材料，對(duì)其強(qiáng)度、耐熱性、耐寒性等方面提出了很高的要求。但是單純的PA材料具有極性強(qiáng)、吸濕性強(qiáng)、尺寸穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。曾有報(bào)道：在PA中加入約30％的玻璃纖維，會(huì)使PA的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、耐熱性、耐老化性能有明顯提高，其中，耐疲勞強(qiáng)度是添加玻纖前的2.5倍。但是玻璃纖維增強(qiáng)PA的成型工藝中，因流動(dòng)性較差，所以需要更高的注射壓力、注射速度以及注射溫度；另外，由于玻纖在注塑過程中會(huì)沿流動(dòng)方向取向，引起力學(xué)性能和收縮率在取向方向上增強(qiáng)，導(dǎo)致制品容易變形翹曲；如果加入玻纖的比例較大，還會(huì)造成對(duì)注塑機(jī)塑化元件的磨損越大。還有報(bào)道通過添加其他高性能的纖維，如聚酰亞胺纖維來增強(qiáng)PA，由于聚酰亞胺纖維價(jià)格不具有優(yōu)勢，導(dǎo)致改性PA的生產(chǎn)成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種強(qiáng)度大、穩(wěn)定性好、耐疲勞強(qiáng)度高、成本低廉的復(fù)合纖維改性尼龍材料。本發(fā)明的另一目的在于提供一種工藝簡單的復(fù)合纖維改性尼龍材料制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種復(fù)合纖維改性尼龍材料，包括如下重量百分比的配方組分：尼龍50～70％復(fù)合纖維29～50％助劑1～20％；其中，所述復(fù)合纖維由玻璃纖維與聚酰亞胺纖維混紡后經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理形成，所述玻璃纖維與所述聚酰亞胺纖維的重量百分比為1～9:1。以及，上述復(fù)合纖維改性尼龍材料的制備方法，包括如下步驟：按照上述的復(fù)合纖維改性尼龍材料配方分別稱取各組分；將所述玻璃纖維與所述聚酰亞胺纖維進(jìn)行混紡，采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)混紡物進(jìn)行表面處理后，得到所述復(fù)合纖維；將所述復(fù)合纖維與所述尼龍、助劑混合，熔融擠出，得到所述復(fù)合纖維改性尼龍材料；其中，所述熔融擠出的溫度為260～280℃，壓力為1.2～2.5MPa，轉(zhuǎn)速為250～300rpm。本發(fā)明的復(fù)合纖維改性尼龍材料，采用玻璃纖維和聚酰亞胺纖維進(jìn)行混紡后再用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理形成的復(fù)合纖維來對(duì)尼龍進(jìn)行改性，復(fù)合利用玻璃纖維和聚酰亞胺纖維的良好機(jī)械力學(xué)性、耐熱性、耐極低溫性來改性尼龍，從而獲得一種強(qiáng)度大、穩(wěn)定性好、耐疲勞強(qiáng)度高的改性尼龍材料，并且利用聚酰亞胺纖維克服了玻璃纖維導(dǎo)致的制品易變形翹曲的缺點(diǎn)，以及通過使用玻璃纖維，從而減少聚酰亞胺纖維的使用量，節(jié)約成本。上述復(fù)合纖維改性尼龍材料的制備方法通過先將玻璃纖維與所述聚酰亞胺纖維進(jìn)行混紡，再使用偶聯(lián)劑對(duì)混紡物進(jìn)行表面處理以提高其復(fù)合性能與粘結(jié)強(qiáng)度，然后采用熔融擠出的方法將其對(duì)尼龍進(jìn)行改性，從而賦予了該復(fù)合纖維改性尼龍材料優(yōu)異的性能。該制備方法工藝簡單、成本低廉，適于工業(yè)化生產(chǎn)。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例復(fù)合纖維改性尼龍材料的制備方法的工藝流程示意圖；具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例與附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種強(qiáng)度大、穩(wěn)定性好、耐疲勞強(qiáng)度高、成本低廉的復(fù)合纖維改性尼龍材料。該復(fù)合纖維改性尼龍材料包括如下重量百分比的配方組分：尼龍50～70％復(fù)合纖維29～50％助劑1～20％；其中，所述復(fù)合纖維由玻璃纖維與聚酰亞胺纖維混紡后經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理形成，所述玻璃纖維與所述聚酰亞胺纖維的重量百分比為1～9:1。具體地，上述尼龍為尼龍1010、尼龍11、尼龍12、尼龍6、尼龍610、尼龍612、尼龍66、尼龍8、尼龍9中的至少一種，優(yōu)選為尼龍6和尼龍66。該優(yōu)選的尼龍6和尼龍66具有較好的力學(xué)性能、耐熱性、耐磨損性，且摩擦系數(shù)低、易于加工，適于用玻璃纖維或其它填料填充增強(qiáng)改性從而提高性能。具體地，上述玻璃纖維為無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、高強(qiáng)玻璃纖維、耐堿玻璃纖維、高堿玻璃纖維、無硼無堿玻璃纖維、低介電玻璃纖維中的至少一種，優(yōu)選為無堿玻璃纖維。進(jìn)一步地，上述玻璃纖維的直徑為4～10nm，長度為50mm～60cm；直徑優(yōu)選為7nm，長度優(yōu)選為50cm。該優(yōu)選的無堿玻璃纖維為長纖，比有機(jī)纖維耐溫高、不燃、抗腐，隔熱、抗拉強(qiáng)度高，其填充于尼龍材料進(jìn)行改性，克服尼龍材料尺寸穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)；并且該無堿玻璃纖維價(jià)格低廉，大大降低生產(chǎn)成本。具體地，上述聚酰亞胺纖維為醚類均聚型或酮類共聚型。進(jìn)一步地，上述聚酰亞胺纖維的直徑為0.17～0.24mm，長度為50mm～60cm，直徑優(yōu)選為0.20mm，長度優(yōu)選為50cm。該優(yōu)選的聚酰亞胺纖維其填充于尼龍材料進(jìn)行改性，可有效提高尼龍材料的機(jī)械力學(xué)性能、耐熱性及可耐極低溫性。進(jìn)一步地，上述玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的重量百分比為1～9:1，優(yōu)選為5:1。通過將玻璃纖維和聚酰亞胺纖維共混成復(fù)合纖維對(duì)尼龍材料進(jìn)行改性，既減少玻璃纖維的用量，從而避免尼龍制品變形翹曲或損壞注塑機(jī)，又減少聚酰亞胺纖維的用量，節(jié)約生產(chǎn)成本。再進(jìn)一步地，上述復(fù)合纖維的重量百分比優(yōu)選為50％，長度優(yōu)選為50cm。該優(yōu)選的復(fù)合纖維對(duì)尼龍材料的改性效果最好，使改性后的尼龍材料的機(jī)械性能最好。具體地，上述硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基硅烷、氨基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷中的至少一種，優(yōu)選為氨基硅烷，尤其是國內(nèi)牌號(hào)為KH-550的硅烷偶聯(lián)劑。該優(yōu)選的KH-550硅烷偶聯(lián)劑含有兩種不同的活性基因——氨基和氧基，其在上述玻璃纖維和聚酰亞胺纖維的界面之間架起“分子橋”，把兩種材料連接在一起，提高復(fù)合纖維的性能和增加粘接強(qiáng)度的作用。此外，該硅烷偶聯(lián)劑還能改善復(fù)合纖維和尼龍材料之間的粘合性能，改善復(fù)合纖維在尼龍材料中的分散性和潤濕性，大大提高復(fù)合纖維改性尼龍材料的干濕態(tài)抗彎強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度等物理力學(xué)性能和濕態(tài)電氣性能。再進(jìn)一步地，上述玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的總重量與上述硅烷偶聯(lián)劑的重量百分比優(yōu)選為40：10，該優(yōu)選用量的硅烷偶聯(lián)劑對(duì)于提高混合纖維的性能和增加粘接強(qiáng)度的效果最好。具體地，上述助劑為相容劑、潤滑劑、增韌劑等中的至少一種。由上所述，本發(fā)明的復(fù)合纖維改性尼龍材料，采用玻璃纖維和聚酰亞胺纖維進(jìn)行混紡后再用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理形成的復(fù)合纖維來對(duì)尼龍進(jìn)行改性，復(fù)合利用玻璃纖維和聚酰亞胺纖維的良好機(jī)械力學(xué)性、耐熱性、耐極低溫性來改性尼龍，從而獲得一種強(qiáng)度大、穩(wěn)定性好、耐疲勞強(qiáng)度高的改性尼龍材料，并且利用聚酰亞胺纖維克服了玻璃纖維導(dǎo)致的制品易變形翹曲的缺點(diǎn)，以及通過使用玻璃纖維，從而減少聚酰亞胺纖維的使用量，節(jié)約成本。相應(yīng)地，本發(fā)明實(shí)施例還提供了上文復(fù)合纖維改性尼龍材料的制備方法。該方法的工藝流程圖如圖1所示，該方法包括如下步驟：S01.稱取配方組分：按照上述的復(fù)合纖維改性尼龍材料配方分別稱取各組分；S02.獲得復(fù)合纖維：將上述玻璃纖維與聚酰亞胺纖維進(jìn)行混紡，采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)混紡物進(jìn)行表面處理，得到所述復(fù)合纖維；S03.形成混合物料：用上述硅烷偶聯(lián)劑對(duì)步驟S02中獲得的復(fù)合纖維與上述尼龍、助劑混合，熔融擠出，得到上述復(fù)合纖維改性尼龍材料；其中，熔融擠出的溫度為260～280℃，壓力為1.2～2.5MPa，轉(zhuǎn)速為250～300rpm。具體地，上述步驟S01中，用電子稱(精度為1.0％)按比例分別稱取尼龍、復(fù)合纖維、硅烷偶聯(lián)劑、助劑，其中該尼龍、復(fù)合纖維、硅烷偶聯(lián)劑、助劑的配比如上文所述，為了節(jié)約篇幅，在此不再贅述。具體地，上述步驟S02中，將步驟S01稱取的玻璃纖維加入聚酰亞胺纖維中(或者將聚酰亞胺纖維加入玻璃纖維中)，攪拌混合，得到混合纖維。該優(yōu)選的投料順序便于分散纖維。進(jìn)一步地，上述步驟S02中，用上述硅烷偶聯(lián)劑對(duì)混合纖維進(jìn)行表面處理，該處理的方法可采用預(yù)處理填料法、水溶液法、底面法和直接加入法中的任一種，優(yōu)選為水溶液法：先將水溶液首先用有機(jī)酸或鹽將PH值調(diào)為5～7，充分?jǐn)嚢瑁辉偌尤牍柰榕悸?lián)劑，使硅烷偶聯(lián)劑溶液的濃度為1％；繼續(xù)攪拌直到透明，然后加入復(fù)合纖維浸泡處理，浸泡時(shí)間為3～5小時(shí)。具體地，上述步驟S03中熔融擠出的步驟在雙螺桿擠出機(jī)中進(jìn)行，其中雙螺桿擠出機(jī)的參數(shù)設(shè)定為：進(jìn)料端溫度為260～265℃，一區(qū)溫度260～265℃，二區(qū)溫度265～270℃，三區(qū)溫度265～270℃，四區(qū)溫度265～270℃，機(jī)頭270～280℃，停留時(shí)間3～8min，壓力為1.2～2.5MPa，轉(zhuǎn)速為250～300rpm；優(yōu)選為進(jìn)料端溫度為260℃，一區(qū)溫度265℃，二區(qū)溫度265℃，三區(qū)溫度270℃，四區(qū)溫度270℃，機(jī)頭280℃，停留時(shí)間5min，壓力為2MPa。上述復(fù)合纖維改性尼龍材料的制備方法通過先制備復(fù)合纖維，使用偶聯(lián)劑提高其復(fù)合性能與粘結(jié)強(qiáng)度，然后采用熔融擠出的方法將其對(duì)尼龍進(jìn)行改性，從而賦予了該復(fù)合纖維改性尼龍材料優(yōu)異的性能。該制備方法工藝簡單、成本低廉，適于工業(yè)化生產(chǎn)?，F(xiàn)結(jié)合具體實(shí)例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例復(fù)合纖維改性尼龍材料及其制備方法進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1一種復(fù)合纖維改性尼龍材料，包括如下重量百分比的配方組分：尼龍65％復(fù)合纖維30％助劑5％，其中，上述復(fù)合纖維由直徑為7nm、長度為50mm玻璃纖維長纖和直徑為0.20mm、長度為50mm聚酰亞胺纖維長纖經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理形成，該玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的重量百分比為5:1，玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的總重量與硅烷偶聯(lián)劑的重量百分比為40：10。該復(fù)合纖維改性尼龍材料的制備方法如下：S11.按照上述的復(fù)合纖維改性尼龍材料配方分別稱取各組分；S12.將上述玻璃纖維與聚酰亞胺纖維攪拌混合進(jìn)行混紡，采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)混紡物進(jìn)行表面處理后，其中KH-550硅烷偶聯(lián)劑水溶劑的濃度為1％，浸泡時(shí)間為3～5小時(shí)；然后干燥處理，除去復(fù)合纖維中的水分，得到該復(fù)合纖維；S13.將步驟S12中獲得的復(fù)合纖維與上述尼龍、助劑混合，形成混合物料，熔融擠出，得到上述復(fù)合纖維改性尼龍材料；其中，進(jìn)料端溫度為260℃，一區(qū)溫度260℃，二區(qū)溫度265℃，三區(qū)溫度270℃，四區(qū)溫度270℃，機(jī)頭280℃，停留時(shí)間5min，壓力為2MPa。實(shí)施例2一種復(fù)合纖維改性尼龍材料，包括如下重量百分比的配方組分：尼龍55％復(fù)合纖維40％助劑5％，其中，上述復(fù)合纖維由直徑為7nm、長度為50mm玻璃纖維長纖和直徑為0.2mm、長度為50mm聚酰亞胺纖維長纖經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理形成，該玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的重量百分比為6:1，玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的總重量與硅烷偶聯(lián)劑的重量百分比為40：10。該復(fù)合纖維改性尼龍材料的制備方法如下：S21.按照上述的復(fù)合纖維改性尼龍材料配方分別稱取各組分；S22.將上述玻璃纖維與聚酰亞胺纖維攪拌混合進(jìn)行混紡，采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)混紡物進(jìn)行表面處理后，其中KH-550硅烷偶聯(lián)劑水溶劑的濃度為1％，浸泡時(shí)間為3～5小時(shí)；然后干燥處理，除去復(fù)合纖維中的水分，得到該復(fù)合纖維；S23.將步驟S22中獲得的復(fù)合纖維與上述尼龍、助劑混合，形成混合物料，熔融擠出，得到上述復(fù)合纖維改性尼龍材料；其中，進(jìn)料端溫度為260℃，一區(qū)溫度265℃，二區(qū)溫度265℃，三區(qū)溫度270℃，四區(qū)溫度270℃，機(jī)頭280℃，停留時(shí)間5min，壓力為2MPa。實(shí)施例3一種復(fù)合纖維改性尼龍材料，包括如下重量百分比的配方組分：尼龍50％復(fù)合纖維45％助劑5％，其中，上述復(fù)合纖維由直徑為7nm、長度為50mm玻璃纖維長纖和直徑為0.20m、長度為50mm聚酰亞胺纖維長纖經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理形成，該玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的重量百分比為7:1，玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的總重量與硅烷偶聯(lián)劑的重量百分比為40：10。該復(fù)合纖維改性尼龍材料的制備方法如下：S31.按照上述的復(fù)合纖維改性尼龍材料配方分別稱取各組分；S32.將上述玻璃纖維與聚酰亞胺纖維攪拌混合進(jìn)行混紡，采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)混紡物進(jìn)行表面處理后，其中KH-550硅烷偶聯(lián)劑水溶劑的濃度為1％，浸泡時(shí)間為5小時(shí)；然后干燥處理，除去復(fù)合纖維中的水分，得到該復(fù)合纖維；S33.將步驟S32中獲得的復(fù)合纖維與上述尼龍、助劑混合，形成混合物料；S34.熔融擠出：將步驟S33中制得的混合物料熔融擠出，得到上述復(fù)合纖維改性尼龍材料；其中，進(jìn)料端溫度為260℃，一區(qū)溫度260℃，二區(qū)溫度265℃，三區(qū)溫度265℃，四區(qū)溫度270℃，機(jī)頭280℃，停留時(shí)間5min，壓力為2MPa。實(shí)施例4一種復(fù)合纖維改性尼龍材料，包括如下重量百分比的配方組分：尼龍45％復(fù)合纖維50％助劑5％，其中，上述復(fù)合纖維由直徑為7nm、長度為50mm玻璃纖維長纖和直徑為0.20m、長度為50mm聚酰亞胺纖維長纖經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理形成，該玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的重量百分比為8:1，玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的總重量與硅烷偶聯(lián)劑的重量百分比為40：10。該復(fù)合纖維改性尼龍材料的制備方法如下：S41.按照上述的復(fù)合纖維改性尼龍材料配方分別稱取各組分；S42.將上述玻璃纖維與聚酰亞胺纖維攪拌混合進(jìn)行混紡，采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)混紡物進(jìn)行表面處理后，其中KH-550硅烷偶聯(lián)劑水溶劑的濃度為1％，浸泡時(shí)間為5小時(shí)；然后干燥處理，除去復(fù)合纖維中的水分，得到該復(fù)合纖維；S43.將步驟S42中獲得的復(fù)合纖維與上述尼龍、助劑混合，形成混合物料，熔融擠出，得到上述復(fù)合纖維改性尼龍材料；其中，進(jìn)料端溫度為260℃，一區(qū)溫度260℃，二區(qū)溫度265℃，三區(qū)溫度265℃，四區(qū)溫度270℃，機(jī)頭270℃，停留時(shí)間5min，壓力為2MPa。實(shí)施例5一種復(fù)合纖維改性尼龍材料，包括如下重量百分比的配方組分：尼龍60％復(fù)合纖維35％助劑5％，其中，上述復(fù)合纖維由直徑為7nm、長度為50mm玻璃纖維長纖和直徑為0.20mm、長度為50mm聚酰亞胺纖維長纖經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理形成，該玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的重量百分比為8:1，玻璃纖維與聚酰亞胺纖維的總重量與硅烷偶聯(lián)劑的重量百分比為40:10。該復(fù)合纖維改性尼龍材料的制備方法如下：S51.按照上述的復(fù)合纖維改性尼龍材料配方分別稱取各組分；S52.將上述玻璃纖維與聚酰亞胺纖維攪拌混合進(jìn)行混紡，采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)混紡物進(jìn)行表面處理后，其中KH-550硅烷偶聯(lián)劑水溶劑的濃度為1％，浸泡時(shí)間為5小時(shí)；然后干燥處理，除去復(fù)合纖維中的水分，得到該復(fù)合纖維；S53.將步驟S52中獲得的復(fù)合纖維與上述尼龍、助劑混合，形成混合物料；S54.熔融擠出：將步驟S53中制得的混合物料熔融擠出，得到上述復(fù)合纖維改性尼龍材料；其中，進(jìn)料端溫度為260℃，一區(qū)溫度260℃，二區(qū)溫度265℃，三區(qū)溫度265℃，四區(qū)溫度270℃，機(jī)頭270℃，停留時(shí)間5min，壓力為2MPa。復(fù)合纖維改性尼龍材料的相關(guān)性能測試先將上述實(shí)施例1至實(shí)施例5和對(duì)比實(shí)例制備的復(fù)合纖維改性尼龍材料粒料進(jìn)行切割加工處理：將復(fù)合纖維改性尼龍材料粒料干燥處理后，在萬能制樣機(jī)上切割加工制樣，再按照ASTM相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)抽檢進(jìn)行物理力學(xué)性能及耐候性測試，測試結(jié)果如下表1所示：表1分析表1可以得知：經(jīng)過復(fù)合纖維改性增強(qiáng)后的尼龍PA樹脂具有極好的強(qiáng)度，當(dāng)復(fù)合纖維含量在50％時(shí)材料的機(jī)械性能最好，同時(shí)復(fù)合纖維含量在30～50％之間的尼龍樹脂復(fù)合材料能能很好的反應(yīng)性能與復(fù)合纖維含量間的線性關(guān)系，說明在樹脂和復(fù)合纖維在完全充分浸潤的條件下，材料性能由復(fù)合纖維含量決定。但是，由于復(fù)合纖維的含量增加，使其紡織加工與熱熔加工成本都較高，導(dǎo)致產(chǎn)品制件性價(jià)比較低。而且復(fù)合纖維含量過高，尼龍樹脂過少就難以做到對(duì)纖維的充分浸潤，使得產(chǎn)品制件在受力后在浸潤不充分的部分沒有樹脂分散受力，使該處復(fù)合纖維首先發(fā)生斷裂，進(jìn)而破壞復(fù)合尼龍樹脂的整體性，由該斷裂處產(chǎn)生受力集中，使制件整體破壞，同時(shí)其浸潤不完全一定程度上還對(duì)制件外觀造成不利影響，降低產(chǎn)品的成品率，增加生產(chǎn)加工成本。綜上，復(fù)合纖維重量百分含量為30～50％的尼龍復(fù)合材料是最佳的配比。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。