本發(fā)明涉及高分子材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種尼龍復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

尼龍(Nylon)，學(xué)名聚酰胺(Polyamide)，簡稱為PA，是指高分子鏈上具有酰胺基(—NHCO—)重復(fù)結(jié)構(gòu)單元的熱塑性樹脂的總。聚酰胺雖然種類較多，但主要由兩種方法制得，一種是由二元羧酸與二元胺發(fā)生官能團間的縮聚反應(yīng)制備；另一種是用己內(nèi)酰胺或ω-氨基己酸開環(huán)聚合得到。隨著社會的發(fā)展，工程塑料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子電氣、航空航天等行業(yè)，但工程塑料面臨的使用環(huán)境也會越來越苛刻，比如高韌性、高溫、高電壓、高濕、高負荷、化學(xué)試劑等，對工程塑料的性能要求也越高，常常需要在高溫條件下保持其力學(xué)性能，提高阻燃性能或電性能等。近年來，尼龍的主要改性方法可分為共聚改性、共混改性以及填充改性。但是目前采用的改性方法針對性很強，某些性能不能兼顧。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對上述問題，提供一種尼龍復(fù)合材料，其具有較好的綜合性能。

一種尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比的各組分：

其中，所述改性無機填料以無機填料為核層，以丙烯酸甲酯為殼層，并在最外層共聚功能單體甲基丙烯酸，以乳液聚合法制備得到。

在其中一個實施例中，包括如下重量份的各組分：

在其中一個實施例中，包括如下重量份的各組分：

在其中一個實施例中，所述接枝彈性體為馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、馬來酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或馬來酸酸接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述無機填料為鈦酸鉀晶須、碳酸鎂晶須或硫酸鎂晶須中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述無機填料的長度為10～60微米。

在其中一個實施例中，所述無機填料的平均直徑為1～10微米。

在其中一個實施例中，所述尼龍樹脂為尼龍6、尼龍46或高溫尼龍中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺、硅酮粉或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一種。

在其中一個實施例中，所述抗氧化劑為受阻酚類抗氧劑或含磷抗氧劑的至少一種。

上述尼龍復(fù)合材料，通過接枝彈性體和改性無機填料復(fù)合增強增韌尼龍材料，不僅保持了尼龍材料的固有優(yōu)點，而且極大的提高了尼龍材料韌性，改善了尼龍材料韌性較差的缺點，對材料顏色影響小，產(chǎn)品力學(xué)性能較好?？蓮V泛應(yīng)用于需求高韌性的機械、汽車零件制造。

此外，改性無機填料經(jīng)過特有改性材料和改性工藝進行改性，能夠在添加量極少的情況下，與原有接枝彈性體進行協(xié)效增韌改性，減少接枝彈性體的添加量，而使得尼龍材料的韌性有較大提升。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面對本發(fā)明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照國家標(biāo)準(zhǔn)測定。若沒有相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，則按照通用的國際標(biāo)準(zhǔn)、常規(guī)條件、或按照制造廠商所建議的條件進行。

本發(fā)明提供一種尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比的各組分：尼龍樹脂75.1％～81.1％；接枝彈性體16％～22％；改性無機填料1％～3％；潤滑劑0.1％～1％；抗氧劑0.1％～1％。例如，一種尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比的各組分：尼龍樹脂75.1％～78.1％；接枝彈性體20％～22％；改性無機填料2％～3％；潤滑劑0.1％～1％；抗氧劑0.1％～1％。又如，一種尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比的各組分：尼龍樹脂77.1％；接枝彈性體20％％；改性無機填料2％％；潤滑劑0.3％；抗氧劑0.6％。

具體的，所述改性無機填料以無機填料為核層，以丙烯酸甲酯為殼層，并在最外層共聚功能單體甲基丙烯酸，以乳液聚合法制備得到。例如，所述無機填料為鈦酸鉀晶須、碳酸鎂晶須或硫酸鎂晶須中的至少一種。又如，所述無機填料的長度為10～60微米，平均直徑為1～10微米，這樣，制備得到的改性無機填料的穩(wěn)定性較好。

例如，本發(fā)明提供一種改性無機填料的制備方法：將無機填料及水加入到燒瓶中，攪拌均勻后，加入乳化劑OP-10[壬基酚聚十(氧化乙烯)基醇]，高速攪拌30min后，加入25％的單體(丙烯酸甲酯)，高速乳化30min后，加熱升溫至60～70℃，加入50％的引發(fā)劑，即引發(fā)劑總量的50％，升溫至80～90℃，同步滴加剩余的單體及引發(fā)劑，保持溫度在80～90℃，3h內(nèi)均勻滴加完畢，保溫1h后，冷卻至室溫，過濾，冷凍破乳、洗滌，真空干燥后得到改性無機填料。例如，最外層單體甲基丙烯酸(MAA)為殼層單體丙烯酸甲酯(MMA)總質(zhì)量的0.5％。又如，引發(fā)劑為硫酸鉀。

具體到本實施例，所述接枝彈性體為馬來酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)、馬來酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-MAH)或馬來酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物(EPDM-g-MAH)中的至少一種。

具體到本實施例，所述尼龍樹脂為尼龍6、尼龍66、尼龍46或高溫尼龍的至少一種。

具體到本實施例中，所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺、硅酮粉或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一種。所述抗氧化劑為受阻酚類或含磷抗氧劑的至少一種。例如抗氧劑由N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺與雙(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯按重量比為1：1混合得到。

例如，本發(fā)明一實施例中還提供一種尼龍復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：

S110、按上述重量百分比稱取原料并進行干燥，其中，尼龍樹脂的干燥條件為80～100℃條件下干燥4～8h；

S120、將干燥后的尼龍樹脂、接枝彈性體、改性無機填料、潤滑劑及抗氧劑均勻混和后加入雙螺桿擠出機的料斗內(nèi)；

例如，將干燥后的尼龍樹脂、接枝彈性體、改性無機填料、潤滑劑及抗氧劑加入高速混合機中混合15～20min，使原料混合均勻后加入雙螺桿擠出機。

具體的，雙螺桿擠出機工藝條件設(shè)置為：一區(qū)溫度為200～220℃，二區(qū)溫度為220～240℃，三區(qū)溫度為220～240℃，四區(qū)溫度為220～250℃，五區(qū)溫度為220～250℃，六區(qū)溫度為220～240℃，七區(qū)溫度為220～240℃，八區(qū)溫度為220～240℃，九區(qū)溫度為220～250℃，主機轉(zhuǎn)速為240～400rpm，產(chǎn)量為200kg/h。

S130、擠出后冷卻、干燥、切粒，得到尼龍復(fù)合材料。

下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明作進一步闡述。

在實施例及對比例復(fù)合材料配方中，尼龍6牌號為PA6-YH400，岳陽石化生產(chǎn)。所述潤滑劑為PETS，美國Lonza公司生產(chǎn)。所述抗氧劑為1098和S9228按1:1混合。其中抗氧劑1098牌號為IRGANOX 1098，化學(xué)名稱為N,N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺，抗氧劑1098牌號為Doverpho S-9228，化學(xué)名稱為雙(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯，美國Dover公司生產(chǎn)。

制備方法：

將尼龍6在100℃條件干燥6h，將干燥后的尼龍6、改性無機填料、接枝彈性體、潤滑劑、抗氧劑在高速混合機中攪拌3分鐘后加入雙螺桿擠出機。雙螺桿擠出機工藝參數(shù)設(shè)置為：一區(qū)溫度200～220℃，二區(qū)溫度220～240℃，三區(qū)溫度220～240℃，四區(qū)溫度220～250℃，五區(qū)溫度220～250℃，六區(qū)溫度220～240℃，七區(qū)溫度220～240℃，八區(qū)溫度220～240℃，九區(qū)溫度220～250℃，主機轉(zhuǎn)速240～400轉(zhuǎn)/分鐘。擠出后冷卻、干燥、切粒即得尼龍復(fù)合材料。

性能檢測方法：

拉伸強度按ASTM-D638標(biāo)準(zhǔn)來進行拉伸強度的檢測，試樣類型為I型，樣條尺寸(mm)：(165±2)×(12.70±0.2)×(3.20±0.2)，拉伸速度為50mm/min。

彎曲強度和彎曲模量按ASTM-D790標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗，試樣尺寸(mm)：(127±2)×(12.7±0.2)×(3.20±0.2)，彎曲速度為13mm/min。

缺口沖擊強度按按ASTM-D256標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗，試樣類型為V缺口型，試樣尺寸(mm)：63.5×(12.7±0.2)×(3.2±0.2)；缺口類型為V口類，缺口剩余厚度10.16mm。

熱變形溫度按ASTM-D648標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗，負載為1.82Mpa，試樣尺寸(mm)：(127±2)×(12.7±0.2)×(3.20±0.2)；最大變形量為0.254mm。

實施例1

本發(fā)明實施例1中尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比如下組分：

尼龍6：81.1％，接枝彈性體：16％，改性無機填料：2％，潤滑劑：0.3％，抗氧劑：0.6％。

本發(fā)明實施例1中尼龍復(fù)合材料制備方法，包括如下步驟：

將尼龍6在100℃條件干燥6h。將干燥后的尼龍6、改性無機填料、接枝彈性體、潤滑劑、抗氧劑在高速混合機中攪拌3分鐘后加入雙螺桿擠出機料斗雙螺桿擠出機工藝條件設(shè)置為：一區(qū)溫度為200～220℃，二區(qū)溫度為220～240℃，三區(qū)溫度為220～240℃，四區(qū)溫度為220～250℃，五區(qū)溫度為220～250℃，六區(qū)溫度為220～240℃，七區(qū)溫度為220～240℃，八區(qū)溫度為220～240℃，九區(qū)溫度為220～250℃，主機轉(zhuǎn)速為240～400rpm，擠出后冷卻、干燥、切粒，得到尼龍復(fù)合材料。

實施例2

本發(fā)明實施例2中尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比如下組分：

尼龍6：79.1％，接枝彈性體：18％，改性無機填料：2％，潤滑劑：0.3％，抗氧劑：0.6％。

本發(fā)明實施例2中尼龍復(fù)合材料的制備方法同實施例1。

實施例3

本發(fā)明實施例3中尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比如下組分：

尼龍6：78.1％，接枝彈性體：20％，改性無機填料：1％，潤滑劑：0.3％，抗氧劑：0.6％。

本發(fā)明實施例3中尼龍復(fù)合材料的制備方法同實施例1。

實施例4

本發(fā)明實施例4中尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比如下組分：

尼龍6：77.1％，接枝彈性體：20％，改性無機填料：2％，潤滑劑：0.3％，抗氧劑：0.6％。

本發(fā)明實施例4中尼龍復(fù)合材料的制備方法同實施例1。

實施例5

本發(fā)明實施例5中尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比如下組分：

尼龍6：76.1％，接枝彈性體：20％，改性無機填料：3％，潤滑劑：0.3％，抗氧劑：0.6％。

本發(fā)明實施例5中尼龍復(fù)合材料的制備方法同實施例1。

實施例6

本發(fā)明實施例6中尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比如下組分：

尼龍6：75.1％，接枝彈性體：22％，改性無機填料：2％，潤滑劑：0.3％，抗氧劑：0.6％。

本發(fā)明實施例6中尼龍復(fù)合材料的制備方法同實施例1。

對比例1

本發(fā)明對比例1中尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比如下組分：

尼龍6：77.1％，接枝彈性體：22％，潤滑劑：0.3％，抗氧劑：0.6％。

本發(fā)明對比例1中尼龍復(fù)合材料的制備方法同實施例1。

對比例2

本發(fā)明對比例2中尼龍復(fù)合材料，包括如下重量百分比如下組分：

尼龍6：77.1％，接枝彈性體：22％，改性無機填料：4％，潤滑劑：0.3％，抗氧劑：0.6％。

本發(fā)明對比例2中尼龍復(fù)合材料的制備方法同實施例1。

實施例、對比例的各組分含量及性能測試結(jié)果見表1及表2。

表1實施例1～6及對比例1～2的組份含量

表2實施例1～6及對比例1～2的性能測試表

可以理解，復(fù)合材料斷裂類型一般分為脆性斷裂和韌性斷裂兩種。脆性斷裂表面光滑，斷裂所需要的能量不大，而韌性斷裂通常有大得多的變形；試樣斷面粗糙，常常顯示有外延的形變，消耗斷裂能更大。因此，沖擊斷面的形貌可以在一定程度上反映材料韌性大小。實施例1～6中的尼龍復(fù)合材料，擊斷面形貌較粗糙，有較明顯的外延形變，屬于韌性斷裂。

從上述表格可以看出，通過實施例4和對比例1可以看出，與單獨使用接枝彈性體進行增韌改性的尼龍復(fù)合材料相比，改性無機填料與接枝彈性體協(xié)同增韌尼龍復(fù)合材料不僅提高了體系的拉伸強度和彎曲強度，同時尼龍復(fù)合材料的缺口沖擊強度也得到了極大的提升。這主要是因為：

首先，使用的改性無機填料中的殼層材料為聚甲基丙烯酸甲酯，并在最外層共聚功能單體甲基丙烯酸，改性無機填料不但可以作為應(yīng)力集中中心，誘發(fā)銀紋和剪切帶，還可以控制它們的發(fā)展，并及時終止，使之不至于發(fā)展成破壞性裂紋，最終使材料沖擊強度得到顯著提高。而且，由于甲基丙烯酸中的羧基能夠與尼龍基體中的氨基發(fā)生酰胺化反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)增容作用，增加改性無機填料與尼龍基體的相容性，從而使得改性無機填料對尼龍基體有良好的增韌效果，同時，也對尼龍復(fù)合材料拉伸強度和彎曲強度有不同程度的提高。

其次，由于使用的改性無機填料中的核材料是晶須結(jié)構(gòu)，復(fù)合體系斷裂過程中，微裂紋在脆性尼龍基體內(nèi)的傳播速率較在彈性界面層中高，這樣，微裂紋由基體擴展到晶須表面時，將由于傳播速率突變而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這種偏轉(zhuǎn)不僅增加了材料對斷裂能的吸收，而且能緩沖晶須承受的沖擊應(yīng)力，減少晶須的斷裂，從而材料的韌性得以提高。

通過實施例2、4及6可以看出，在相同改性無機填料的情況下，隨著接枝彈性體含量的增加，尼龍復(fù)合材料的拉伸強度、彎曲強度及缺口沖擊強度呈上升趨勢，由于接枝彈性體的酸酐基團能夠與尼龍基體的氨基發(fā)生反應(yīng)，使得尼龍基體與接枝彈性體之間產(chǎn)生化學(xué)鍵，從而產(chǎn)生原位增容，改善增韌劑在尼龍基體中的分散狀態(tài)，提高尼龍復(fù)合材料的韌性，但當(dāng)接枝彈性體的重量百分比較大時，尼龍復(fù)合材料的拉伸強度及彎曲強度下降，而且接枝彈性體的增加會導(dǎo)致產(chǎn)品的流動性急劇下降，導(dǎo)致產(chǎn)品加工性能較差，耐溫性也會下降，并導(dǎo)致加工過程中產(chǎn)生產(chǎn)品發(fā)黃的現(xiàn)象。

上述尼龍復(fù)合材料，通過接枝彈性體和改性無機填料復(fù)合增強增韌尼龍材料，不僅保持了尼龍材料的固有優(yōu)點，而且極大的提高了尼龍材料韌性，改善了尼龍材料韌性較差的缺點，對材料顏色影響小，產(chǎn)品力學(xué)性能較好。可廣泛應(yīng)用于需求高韌性的機械、汽車零件制造。

此外，改性無機填料經(jīng)過特有改性材料和改性工藝進行改性，能夠在添加量極少的情況下，與原有接枝彈性體進行協(xié)效增韌改性，減少接枝彈性體的添加量，而使得尼龍材料的韌性有較大提升。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。