一種高剛性超韌尼龍復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高剛性超韌尼龍復合材料及其制備方法，組分及各組分的質量分數(shù)如下：尼龍100份，碳纖維10~20份，馬來酸酐2~8份，過氧化二苯甲酰0.2~0.6份，石蠟1~3份，己內酰胺8~18份，尿素1~4份，糠醛1~2份，氨基硅油1~5份，二乙烯三胺3~10份，三乙醇胺1~3份，羧乙基纖維素2~5份，順丁烯二酸酐5~10份，阻燃劑1~3份。所述尼龍為尼龍6與尼龍66按質量份2~7:1混合而成。經過改性后的尼龍復合材料的彎曲強度、拉伸強度和斷裂生產率都有所改善，尤其是缺口沖擊強度有較大提高，比普通尼龍?zhí)岣吡?倍多，其具備高剛性超韌性能。
【專利說明】一種高剛性超韌尼龍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】，具體涉及一種高剛性超韌尼龍復合材料及其制備 方法。

【背景技術】
[0002] 尼龍，聚酰胺的俗稱，英文名字是Polyamide，其簡稱是PA。聚酰胺是一類聚合物 的總稱，這類聚合物分子主鏈上含有酰胺基團重復結構，是五大通用工程塑料中產量最大、 品種最多、用途最廣、綜合性能優(yōu)良的基礎樹脂。尼龍的主要品種有尼龍6、尼龍66、尼龍 11、尼龍12、尼龍610、尼龍612、尼龍46、尼龍1010等等。在所有品種中尼龍6、尼龍66 的產量和用量最大，大概占尼龍總產量的90%左右。聚酰胺的化學結構有兩種，一種是由 W-氨基酸聚合物合成或者它的內酰胺聚合物制成，另一種由二元酸及二元胺通過縮聚反應 制得。二元胺和二元酸、或者二元胺、或者二元酸當中所含有的亞甲基，能夠被環(huán)狀化合物 取代或者芳香族化合物取代，也可能是上面所說的聚酰胺的共聚物。從聚酰胺的結構可以 看出來，聚酰胺主鏈中都含有酰胺基團（-C0NH-)，都含有亞甲基、芳香族化合物基團、有的 還含有部分環(huán)狀化合物基團。聚酰胺的化學結構影響著聚酰胺（即尼龍)的性能。因為聚酰 胺的化學結構迥異，造成了性能上的差異，但是聚酰胺也有著共同的性能：聚酰胺的分子之 間能夠形成氫鍵，正是由于氫鍵的形成使得聚酰胺容易發(fā)生結晶化，并且，分子之間存在著 較大的作用力，從而使聚酰胺有較高的熔點和出眾的力學性能。眾所周知酰胺基是一個親 水基團，有很強的吸水性。在聚酰胺的結構中，還有亞甲基，有的還有芳基，這使得聚酰胺具 有一定的柔性或者是剛性。若聚酰胺中亞甲基與酰胺基之比的比例越大，分子中的氫鍵的 數(shù)目越少，分子之間的作用力越小，柔性就越大，吸水性也就越小。所以，聚酰胺這類工程塑 料一般來說都有很好的力學性能、較好的耐熱性能、電性能和很好的韌性，同時還有良好的 耐油性、自潤滑性、耐磨性、成型加工性和較好的耐化學藥品性。
[0003] 聚酰胺的力學性能、電學性能、熱性能等方面性能出眾。但是，聚酰胺也有比較明 顯的缺點：（1)吸水性強；（2)低溫韌性差；（3)阻燃性能不強等等，這些都限制了聚酰胺的 進一步應用。對聚酰胺進行改性能夠擴大它的應用領域。一般在以下幾個方面進行改性： (1)改善聚酰胺的吸水性，使制品尺寸穩(wěn)定性提高；（2)提高聚酰胺的阻燃性；（3)提高聚酰 胺的機械性能；（4)提高聚酰胺的耐低溫性能；（5)提高聚酰胺的電學性能；（6)提高聚酰 胺的熱穩(wěn)定性。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是要提供一種高剛性超韌尼龍復合材料及其制備方法，經過改性后 的尼龍復合材料的彎曲強度、拉伸強度和斷裂生產率都有所改善，尤其是缺口沖擊強度有 較大提高，比普通尼龍?zhí)岣吡?2倍多，其具備高剛性超韌性能，可以應用于電器零部件，滑 動機械部件等。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為： 一種高剛性超韌尼龍復合材料，組分及各組分的質量分數(shù)如下：尼龍100份，碳纖維 10?20份，馬來酸酐2?8份，過氧化二苯甲酰0.2、.6份，石蠟廣3份，己內酰胺8?18份， 尿素廣4份，糠醛廣2份，氨基硅油1飛份，二乙烯三胺：T10份，三乙醇胺廣3份，羧乙基 纖維素2飛份，順丁烯二酸酐5~10份，阻燃劑1~3份。
[0006] 所述尼龍為尼龍6與尼龍66按質量份2~7:1混合而成。
[0007] 所述阻燃劑為氫氧化鎂或者硼酸鋅。
[0008] 所述尼龍為尼龍6與尼龍66按質量份5:1混合而成。
[0009] -種高剛性超韌尼龍復合材料，組分及各組分的質量分數(shù)優(yōu)選如下：尼龍100 份，碳纖維12~18份，馬來酸酐：T6份，過氧化二苯甲酰0.3~0.5份，石蠟1~2份，己內酰 胺1(T15份，尿素f 3份，糠醛廣2份，氨基硅油廣4份，二乙烯三胺61份，三乙醇胺 廣3份，羧乙基纖維素21份，順丁烯二酸酐51份，阻燃劑廣2份。
[0010] 一種高剛性超韌尼龍復合材料，組分及各組分的質量分數(shù)優(yōu)選如下：尼龍100 份，碳纖維16份，馬來酸酐5份，過氧化二苯甲酰0.4份，石蠟1.2份，己內酰胺13份，尿 素2份，糠醛1.2份，氨基硅油1.4份，二乙烯三胺6. 8份，三乙醇胺1.8份，羧乙基纖維 素2. 2份，順丁烯二酸酐6份，阻燃劑1.4份。
[0011] 一種高剛性超韌尼龍復合材料的制備方法，將各物料按比例加入到高速混合機 中，11 (T130°C下混合I Omin，高速混合機轉速為45(T750rmp，然后將混合好的物料加入 混煉型螺桿，使物料混煉塑化均勻，工藝控制如下：1區(qū)95~100°C，2區(qū)125~130°C，3區(qū) 135?150°C，4區(qū)155?160°C，機頭溫度為19(T220°C，螺桿轉速為7(T90rpm ;最后將混煉塑化 后的物料進入壓延機輥筒采用蒸汽加熱，加熱至KKTlKTC，使物料進一步塑化均勻，然后 冷卻至室溫，出料。
[0012] 混煉型螺桿工藝控制如下：1區(qū)100°C，2區(qū)128°C，3區(qū)145°C，4區(qū)158°C，機頭溫 度為210°C，螺桿轉速為80rpm。
[0013] 有益效果：本發(fā)明提供一種高剛性超韌尼龍復合材料及其制備方法，經過改性后 的尼龍復合材料的彎曲強度、拉伸強度和斷裂生產率都有所改善，尤其是缺口沖擊強度有 較大提高，比普通尼龍?zhí)岣吡?2倍多，其具備高剛性超韌性能，可以應用于電器零部件，滑 動機械部件等。

【具體實施方式】
[0014] 實施例1 : 一種高剛性超韌尼龍復合材料，組分及各組分的質量分數(shù)如下：尼龍(尼龍6 66份與 尼龍66 34份）100份，碳纖維10份，馬來酸酐2份，過氧化二苯甲酰0.2份，石蠟1份， 己內酰胺8份，尿素1份，糠醛1份，氨基硅油1份，二乙烯三胺3份，三乙醇胺1份，羧 乙基纖維素2份，順丁烯二酸酐5份，阻燃劑氫氧化鎂1份。
[0015] 將各物料按比例加入到高速混合機中，ll(Tl3(rC下混合lOmin，高速混合機轉速 為45(T750rmp，然后將混合好的物料加入混煉型螺桿，使物料混煉塑化均勻，工藝控制如 下：1區(qū)100°C，2區(qū)128°C，3區(qū)145°C，4區(qū)158°C，機頭溫度為210°C，螺桿轉速為80rpm ; 最后將混煉塑化后的物料進入壓延機輥筒采用蒸汽加熱，加熱至KKTl KTC，使物料進一步 塑化均勻，然后冷卻至室溫，出料。
[0016] 實施例2: 一種高剛性超韌尼龍復合材料，組分及各組分的質量分數(shù)如下：尼龍(尼龍6 70份與 尼龍66 30份）100份，碳纖維20份，馬來酸酐8份，過氧化二苯甲酰0.6份，石蠟3份， 己內酰胺18份，尿素4份，糠醛2份，氨基硅油5份，二乙烯三胺10份，三乙醇胺3份， 羧乙基纖維素5份，順丁烯二酸酐10份，阻燃劑氫氧化鎂3份。
[0017] 將各物料按比例加入到高速混合機中，ll(Tl3(rC下混合lOmin，高速混合機轉速 為45(T750rmp，然后將混合好的物料加入混煉型螺桿，使物料混煉塑化均勻，工藝控制如 下：1區(qū)100°C，2區(qū)128°C，3區(qū)145°C，4區(qū)158°C，機頭溫度為210°C，螺桿轉速為80rpm ; 最后將混煉塑化后的物料進入壓延機輥筒采用蒸汽加熱，加熱至KKTl KTC，使物料進一步 塑化均勻，然后冷卻至室溫，出料。
[0018] 實施例3: 一種高剛性超韌尼龍復合材料，組分及各組分的質量分數(shù)如下：尼龍(尼龍6 85份與 尼龍66 15份)100份，碳纖維18份，馬來酸酐5份，過氧化二苯甲酰0.4份，石蠟1.3份， 己內酰胺12份，尿素3份，糠醛2份，氨基硅油2份，二乙烯三胺3份，三乙醇胺2份，羧 乙基纖維素3. 5份，順丁烯二酸酐7份，阻燃劑氫氧化鎂2份。
[0019] 將各物料按比例加入到高速混合機中，ll(Tl3(rC下混合lOmin，高速混合機轉速 為45(T750rmp，然后將混合好的物料加入混煉型螺桿，使物料混煉塑化均勻，工藝控制如 下：1區(qū)100°C，2區(qū)128°C，3區(qū)145°C，4區(qū)158°C，機頭溫度為210°C，螺桿轉速為80rpm ; 最后將混煉塑化后的物料進入壓延機輥筒采用蒸汽加熱，加熱至KKTl KTC，使物料進一步 塑化均勻，然后冷卻至室溫，出料。
[0020] 實施例4 一種高剛性超韌尼龍復合材料，組分及各組分的質量分數(shù)如下：尼龍（尼龍6 87份與 尼龍66 13份）100份，碳纖維12份，馬來酸酐3份，過氧化二苯甲酰0.3份，石蠟1份， 己內酰胺10份，尿素1份，糠醛1份，氨基硅油1份，二乙烯三胺6份，三乙醇胺1份，羧 乙基纖維素2份，順丁烯二酸酐5份，阻燃劑硼酸鋅1份。
[0021] 將各物料按比例加入到高速混合機中，ll(Tl3(rC下混合lOmin，高速混合機轉速 為45(T750rmp，然后將混合好的物料加入混煉型螺桿，使物料混煉塑化均勻，工藝控制如 下：1區(qū)100°C，2區(qū)128°C，3區(qū)145°C，4區(qū)158°C，機頭溫度為210°C，螺桿轉速為80rpm ; 最后將混煉塑化后的物料進入壓延機輥筒采用蒸汽加熱，加熱至KKTl KTC，使物料進一步 塑化均勻，然后冷卻至室溫，出料。
[0022] 實施例5 一種高剛性超韌尼龍復合材料，組分及各組分的質量分數(shù)如下：尼龍(尼龍6 83. 4份 與尼龍66 16.6份）100份，碳纖維18份，馬來酸酐6份，過氧化二苯甲酰0.5份，石蠟 2份，己內酰胺15份，尿素3份，糠醛2份，氨基硅油4份，二乙烯三胺8份，三乙醇胺3 份，羧乙基纖維素4份，順丁烯二酸酐7份，阻燃劑硼酸鋅2份。
[0023] 將各物料按比例加入到高速混合機中，ll(Tl3(rC下混合lOmin，高速混合機轉速 為45(T750rmp，然后將混合好的物料加入混煉型螺桿，使物料混煉塑化均勻，工藝控制如 下：1區(qū)100°C，2區(qū)128°C，3區(qū)145°C，4區(qū)158°C，機頭溫度為210°C，螺桿轉速為80rpm ; 最后將混煉塑化后的物料進入壓延機輥筒采用蒸汽加熱，加熱至KKTl KTC，使物料進一步 塑化均勻，然后冷卻至室溫，出料。
[0024] 實施例6 一種高剛性超韌尼龍復合材料，組分及各組分的質量分數(shù)如下：尼龍(尼龍6 80份與 尼龍66 20份）100份，碳纖維16份，馬來酸酐5份，過氧化二苯甲酰0.4份，石蠟1.2 份，己內酰胺13份，尿素2份，糠醛1.2份，氨基硅油1.4份，二乙烯三胺6. 8份，三乙醇 胺1.8份，羧乙基纖維素2. 2份，順丁烯二酸酐6份，阻燃劑硼酸鋅1.4份。
[0025] 將各物料按比例加入到高速混合機中，ll(Tl3(rC下混合lOmin，高速混合機轉速 為45(T750rmp，然后將混合好的物料加入混煉型螺桿，使物料混煉塑化均勻，工藝控制如 下：1區(qū)100°C，2區(qū)128°C，3區(qū)145°C，4區(qū)158°C，機頭溫度為210°C，螺桿轉速為80rpm ; 最后將混煉塑化后的物料進入壓延機輥筒采用蒸汽加熱，加熱至KKTl KTC，使物料進一步 塑化均勻，然后冷卻至室溫，出料。
[0026] 對實施例re制備得到的高剛性超韌尼龍復合材料進行性能測試，測試標準參見 相應國家標準。以尼龍6作為對照，測試結果見表1。

【權利要求】
1. 一種高剛性超韌尼龍復合材料，其特征在于組分及各組分的質量分數(shù)如下：尼龍 100份，碳纖維1(Γ20份，馬來酸酐2~8份，過氧化二苯甲酰0.2、. 6份，石蠟1~3份，己內 酰胺8?18份，尿素廣4份，糠醛廣2份，氨基硅油1飛份，二乙烯三胺：Γ10份，三乙醇胺 廣3份，羧乙基纖維素2飛份，順丁烯二酸酐5?10份，阻燃劑廣3份。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種高剛性超韌尼龍復合材料，其特征在于：所述尼龍為尼 龍6與尼龍66按質量份2?7:1混合而成。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種高剛性超韌尼龍復合材料，其特征在于：所述阻燃劑為 氫氧化鎂或者硼酸鋅。
4. 根據(jù)權利要求2所述的一種高剛性超韌尼龍復合材料，其特征在于：所述尼龍為尼 龍6與尼龍66按質量份5:1混合而成。
5. 根據(jù)權利要求2所述的一種高剛性超韌尼龍復合材料，其特征在于：組分及各組 分的質量分數(shù)如下：尼龍100份，碳纖維12~18份，馬來酸酐：Γ6份，過氧化二苯甲酰 0.3?0.5份，石蠟廣2份，己內酰胺1(Γ15份，尿素廣3份，糠醛廣2份，氨基硅油廣4份， 二乙烯三胺61份，三乙醇胺廣3份，羧乙基纖維素21份，順丁烯二酸酐51份，阻燃劑 1?2份。
6. 根據(jù)權利要求5所述的一種高剛性超韌尼龍復合材料，其特征在于：組分及各組分 的質量分數(shù)如下：尼龍100份，碳纖維16份，馬來酸酐5份，過氧化二苯甲酰0.4份，石蠟 1.2份，己內酰胺13份，尿素2份，糠醒1.2份，氨基娃油1.4份，二乙烯二胺6. 8份，二 乙醇胺1.8份，羧乙基纖維素2. 2份，順丁烯二酸酐6份，阻燃劑1.4份。
7. 權利要求1~6中任意一項所述一種高剛性超韌尼龍復合材料的制備方法，其特征 在于：將各物料按比例加入到高速混合機中，ΙΚΓΠΟ?下混合lOmin，高速混合機轉速為 45(T750rmp，然后將混合好的物料加入混煉型螺桿，使物料混煉塑化均勻，工藝控制如下： 1 區(qū) 95?100°C，2 區(qū) 125?130°C，3 區(qū) 135?150°C，4 區(qū) 155?160°C，機頭溫度為 190?220°C， 螺桿轉速為7(T90rpm ;最后將混煉塑化后的物料進入壓延機輥筒采用蒸汽加熱，加熱至 10(Tll0°C，使物料進一步塑化均勻，然后冷卻至室溫，出料。
8. 根據(jù)權利要求7所述一種高剛性超韌尼龍復合材料的制備方法，其特征在于：混煉 型螺桿工藝控制如下：1區(qū)l〇〇°C，2區(qū)128°C，3區(qū)145°C，4區(qū)158°C，機頭溫度為210°C， 螺桿轉速為80rpm。
【文檔編號】C08K13/04GK104292815SQ201410515083
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權日:2014年9月30日
【發(fā)明者】翟紅波, 楊振樞, 韋洪屹 申請人:蘇州博利邁新材料科技有限公司