一種高強高韌改性尼龍66復合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強高韌改性尼龍66復合材料及其制備方法，包括如下重量份組分：尼龍66 60～80份、復合增韌劑 20～30份、碳納米管1～3份、增強纖維10～30份、納米改性劑3～8份、抗氧劑0.5～2份、潤滑劑5～10份、偶聯劑3～5份。所述制備方法為（1）增強纖維改性處理；（2）制備增韌母粒；（3）擠出造粒；（4）注塑成型。本發(fā)明過復合增韌劑和納米改性劑的使用及增韌母粒的制備工藝，有效提高了尼龍復合材料的干態(tài)和低溫韌性，通過增強纖維的改性，有效提高了復合材料的剛性；本發(fā)明的尼龍66復合材料綜合性能優(yōu)異，滿足現有改性尼龍66在強度和韌性方面的不足，市場前景廣闊。
【專利說明】
一種高強高韌改性尼龍66復合材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及改性聚酰胺技術領域，特別是涉及一種高強高韌改性尼龍66復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]PA66以其優(yōu)良的力學、耐熱、耐磨、自潤滑等性能而被廣泛應用于機械、電子、汽車、化工、紡織等領域。隨著經濟的增長及生活水平的提高，國內對PA66產品的需求正以15%的年均增長率持續(xù)增長，其用途也正不斷拓展，是一種應用前景廣闊的鋼材替代性塑料。
[0003]但尼龍66及其現有改性材料還存在如下缺點:1、與金屬材料相比，強度仍然不足；
2、低溫和干態(tài)下的韌性差，沖擊性能和缺口沖擊強度低。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種高強高韌改性尼龍66復合材料及其制備方法，能夠尼龍66存在的上述缺點。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是:提供一種高強高韌改性尼龍66復合材料，包括如下重量份組分:尼龍66 60?80份、復合增韌劑20?30份、碳納米管I?3份、增強纖維10?30份、納米改性劑3?8份、抗氧劑0.5?2份、潤滑劑5?10份、偶聯劑3
?5份。
[0006]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述復合增韌劑為硅膠粉和三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐以2?3:1的質量比混合的混合物。
[0007]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述碳納米管為表面羥基化多壁碳納米管，其管徑為50?80nm，比表面積為80?150m2/go
[0008]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述增強纖維為玄武巖纖維或玄武巖纖維和玻璃纖維以2:1的質量比混合的混合物。
[0009]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述納米改性劑為全硫化納米橡膠顆粒。
[0010]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述全硫化納米橡膠顆粒為福射交聯的全硫化羧基丁苯橡膠或羧基丁腈橡膠，其平均粒徑為30?50nm。
[0011]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是:提供一種高強高韌改性尼龍66復合材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)增強纖維改性處理:將10?30重量份的增強纖維加入高速混合機中，然后加入體積濃度為20?30%的無水乙醇稀釋的偶聯劑，在50?60°C下高速攪拌混合20?30min，揮發(fā)去除無水乙醇，得到改性的增強纖維；
(2)制備增韌母粒:將1/2配方量的尼龍66、20?30重量份的復合增韌劑和3?8重量份的納米改性劑加入雙螺桿擠出機內，經240?260 0C熔融擠出、冷卻、切粒，得到增韌尼龍母粒；
(3)擠出造粒:將余下1/2配方量的尼龍66、步驟(2)中得到的改性尼龍66、0.5?2重量份的抗氧劑、5?10重量份的潤滑劑和I?3份重量份的碳納米管從雙螺桿擠出機的主喂料口加入，將步驟(I)中改性處理的增強纖維從側喂料口喂入，經熔融擠出、冷卻、切粒，得到所述高強高韌改性尼龍66復合材料粒料；
(4)注塑成型:將步驟(3)中得到的粒料干燥后，用注塑機注塑成型，并進行性能測試。
[0012]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(I)中，所述攪拌速度為50?80r/min。
[0013]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述步驟(3)中，所述主喂料口與側喂料口的喂料速率之比為1.2?1.5:1;所述擠出工藝條件為:各段擠出溫度240?275 °C，螺桿轉速為150?180r/mino
[0014]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明一種高強高韌改性尼龍66復合材料及其制備方法，通過復合增韌劑和納米改性劑的使用及增韌母粒的制備工藝，有效提高了尼龍復合材料的干態(tài)和低溫韌性，通過增強纖維的改性，有效提高了復合材料的剛性;本發(fā)明的尼龍66復合材料綜合性能優(yōu)異，滿足現有改性尼龍66在強度和韌性方面的不足，市場前景廣闊。
【具體實施方式】
[0015]下面對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0016]本發(fā)明實施例包括:
實施例1
一種高強高韌改性尼龍66復合材料，包括如下重量份組分:尼龍66 60份、復合增韌劑20份、碳納米管I份、玄武巖纖維10份、納米改性劑3份、抗氧劑0.5份、潤滑劑5份、偶聯劑3份;其中，
所述復合增韌劑為硅膠粉和三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐以2:1的質量比混合的混合物；
所述碳納米管為表面羥基化多壁碳納米管，其管徑為50?80nm，比表面積為80?150m2/g;其制備方法為:將多壁碳納米管放入球磨罐中，加入10倍重量份的強堿(氫氧化鈉或氫氧化鉀)，加入與強堿等質量的乙醇，球磨15h后用去離子水洗滌至中性，真空干燥，得到表面羥基化多壁碳納米管備用；
所述納米改性劑為輻射交聯的全硫化羧基丁苯橡膠或羧基丁腈橡膠，其平均粒徑為30?50nm;
上述高強高韌改性尼龍66復合材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)增強纖維改性處理:將10重量份的玄武巖纖維加入高速混合機中，然后加入體積濃度為20?30%的無水乙醇稀釋的偶聯劑KH-550，在50?60°C下以50?80r/min轉速攪拌混合20?30min，揮發(fā)去除無水乙醇，得到改性的增強纖維；
(2)制備增韌母粒:將1/2配方量的尼龍66、20重量份的復合增韌劑和3重量份的納米改性劑加入雙螺桿擠出機內，經240?2600C熔融擠出、冷卻、切粒，得到增韌尼龍母粒；
(3)擠出造粒:將余下1/2配方量的尼龍66、步驟(2)中得到的改性尼龍66、0.5重量份的抗氧劑、5重量份的潤滑劑和I份重量份的碳納米管從雙螺桿擠出機的主喂料口加入，將步驟(I)中改性處理的增強纖維從側喂料口喂入，控制主喂料口與側喂料口的喂料速率之比為1.2:1，然后在雙螺桿各段溫度為240?275°C，螺桿轉速為150r/min的條件下，經熔融擠出、冷卻、切粒，得到所述高強高韌改性尼龍66復合材料粒料；
(4)注塑成型:將步驟(3)中得到的粒料干燥后，用注塑機注塑成型，并進行性能測試。
[0017]實施例2
一種高強高韌改性尼龍66復合材料，包括如下重量份組分:尼龍66 80份、復合增韌劑30份、碳納米管3份、增強纖維30份、納米改性劑8份、抗氧劑2份、潤滑劑10份、偶聯劑5份;其中，
所述復合增韌劑為硅膠粉和三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐以3:1的質量比混合的混合物；
所述碳納米管為表面羥基化多壁碳納米管，其管徑為50?80nm，比表面積為80?150m2/g;其制備方法為:將多壁碳納米管浸入重量比為4:3的濃鹽酸和濃硝酸的混合液中，先在55?60 °C、80?10Hz下超聲I?3小時，接著在80?100 °C條件下回流2h，再用蒸餾水洗滌至中性，最后用微孔濾膜減壓抽濾，得到接枝羧基和羥基極性基團的碳納米管；
所述增強纖維為玄武巖纖維和玻璃纖維以2:1的質量比混合的混合物；
所述納米改性劑為輻射交聯的全硫化羧基丁苯橡膠或羧基丁腈橡膠，其平均粒徑為30?50nm;
上述高強高韌改性尼龍66復合材料的制備方法，包括如下步驟:
(1)增強纖維改性處理:將30重量份的增強纖維加入高速混合機中，然后加入體積濃度為20?30%的無水乙醇稀釋的偶聯劑，在50?60 °C下以50?80r/min轉速攪拌混合20?30min，揮發(fā)去除無水乙醇，得到改性的增強纖維；
(2)制備增韌母粒:將1/2配方量的尼龍66、30重量份的復合增韌劑和8重量份的納米改性劑加入雙螺桿擠出機內，經240?2600C熔融擠出、冷卻、切粒，得到增韌尼龍母粒；
(3)擠出造粒:將余下1/2配方量的尼龍66、步驟(2)中得到的改性尼龍66、2重量份的抗氧劑、10重量份的潤滑劑和3份重量份的碳納米管從雙螺桿擠出機的主喂料口加入，將步驟
(I)中改性處理的增強纖維從側喂料口喂入，經熔融擠出、冷卻、切粒，得到所述高強高韌改性尼龍66復合材料粒料;所述主喂料口與側喂料口的喂料速率之比為1.5:1;所述擠出工藝條件為:各段擠出溫度240?275°C，螺桿轉速為180r/min;
(4)注塑成型:將步驟(3)中得到的粒料干燥后，用注塑機注塑成型，并進行性能測試。
[0018]上述方法得到的注塑件，經性能測試后，結果如下:
拉伸強度210?230MPa，彎曲強度260?276MPa，0°C下的缺口沖擊強度為18?23kJ/V，25 °C下的缺口沖擊強度為35?38kJ/m2，熱變形溫度150 °C以上。
[0019]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種高強高韌改性尼龍66復合材料，其特征在于，包括如下重量份組分:尼龍66 60?80份、復合增韌劑20?30份、碳納米管I?3份、增強纖維10?30份、納米改性劑3?8份、抗氧劑0.5?2份、潤滑劑5?1份、偶聯劑3?5份。2.根據權利要求1所述的高強高韌改性尼龍66復合材料，其特征在于，所述復合增韌劑為硅膠粉和三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐以2?3:1的質量比混合的混合物。3.根據權利要求1所述的高強高韌改性尼龍66復合材料，其特征在于，所述碳納米管為表面羥基化多壁碳納米管，其管徑為50?80nm，比表面積為80?150m2/g。4.根據權利要求1所述的高強高韌改性尼龍66復合材料，其特征在于，所述增強纖維為玄武巖纖維或玄武巖纖維和玻璃纖維以2:1的質量比混合的混合物。5.根據權利要求1所述的高強高韌改性尼龍66復合材料，其特征在于，所述納米改性劑為全硫化納米橡膠顆粒。6.根據權利要求5所述的高強高韌改性尼龍66復合材料，其特征在于，所述全硫化納米橡膠顆粒為福射交聯的全硫化羧基丁苯橡膠或羧基丁腈橡膠，其平均粒徑為30?50nm。7.—種如權利要求1至5任一項所述的高強高韌改性尼龍66復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)增強纖維改性處理:將10?30重量份的增強纖維加入高速混合機中，然后加入體積濃度為20?30%的無水乙醇稀釋的偶聯劑，在50?60°C下高速攪拌混合20?30min，揮發(fā)去除無水乙醇，得到改性的增強纖維； (2)制備增韌母粒:將1/2配方量的尼龍66、20?30重量份的復合增韌劑和3?8重量份的納米改性劑加入雙螺桿擠出機內，經240?260 0C熔融擠出、冷卻、切粒，得到增韌尼龍母粒； (3)擠出造粒:將余下1/2配方量的尼龍66、步驟(2)中得到的改性尼龍66、0.5?2重量份的抗氧劑、5?10重量份的潤滑劑和I?3份重量份的碳納米管從雙螺桿擠出機的主喂料口加入，將步驟(I)中改性處理的增強纖維從側喂料口喂入，經熔融擠出、冷卻、切粒，得到所述高強高韌改性尼龍66復合材料粒料； (4)注塑成型:將步驟(3)中得到的粒料干燥后，用注塑機注塑成型，并進行性能測試。8.根據權利要求7所述的高強高韌改性尼龍66復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述攪拌速度為50?80r/min。9.根據權利要求7所述的高強高韌改性尼龍66復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，所述主喂料口與側喂料口的喂料速率之比為1.2?1.5:1;所述擠出工藝條件為:各段擠出溫度240?275 °C，螺桿轉速為150?180r/min。
【文檔編號】C08L83/04GK105885406SQ201610406987
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月12日
【發(fā)明人】鄒曉明
【申請人】蘇州昊順塑膠有限公司