[发明专利]低成本高性能玻璃纤维增强尼龙6复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尼龙材料及其制备方法，特别涉及一种玻璃纤维增强尼龙材料及其制备方法。

背景技术

尼龙6经玻璃纤维增强后，其力学性能、热性能、尺寸稳定性、耐蠕变、耐疲劳性及耐磨等都得到显著改善。自20世纪70年代初开发长玻璃纤维增强尼龙6以来，其应用范围得到进一步地拓宽。长玻璃纤维增强尼龙6复合材料在汽车、机械、电器、军工等领域有巨大的发展潜力，可用其制造汽车保险杠、发动机隔噪罩、座椅骨架、车头灯、风扇、散热器格栅、仪表盘托架等，并且在航空航天和兵器等领域也占有一席之地。

如何降低成本和提高塑料性能是大多数塑料改性企业关心的一个问题，塑料改性技术的不断发展，各种高性价比填充母粒和填充物的涌现为降低塑料制品成本和提高产品性能成为可能。

使用晶须增强的复合材料具有达到高强度的潜力，因此晶须的研究和开发受到了高度重视。晶须是指以单晶形式生长的具有一定长径比、形状类似纤维的材料，其不含有通常材料中存在的缺陷，例如晶界、位错、空穴等，同时，其原子排列高度有序，因而其强度接近于完整晶体的理论值。虽然60年代已开发了近百种不同材料晶须的实验品，但是由于技术复杂，价格高昂，很少具有实用价值。1975年从稻壳制备的β-SiC晶须，为工业生产打开局面。80年代后实现了大规模生产SiC晶须，进而又开发了SiC晶须的金属基、陶瓷基、树脂基的复合材料，发展了Al₂O₃、Si₃N₄、TiN、TiB₂、Zn-Ni等晶须新品种，晶须材料得到进一步发展。晶须除具有高强度、耐高温、耐磨、耐酸碱等性能，还具有一些特殊的磁性、电性和光学性能，可开发为功能材料。目前晶须主要用作复合材料的增强剂，用于航空航天飞行器构件和部件，在机械、汽车、化工、生物医学和日用工业中也得到应用。

晶须添加到树脂中，一方面可以降低成本，另一方面起到增强作用，可部分替代玻璃纤维，同时增加表面光泽度，为广大改性塑料厂商在提高产品性能和降低成本方面提供有价值的参考。

然而，如何解决好晶须与高分子复合材料的相容性是研究晶须增强高分子材料的一个关键问题。要使晶须真正起到增强作用，必须与基体树脂形成良好的界面相互作用，同时对晶须的白度和长径比等物性也具有较苛刻的要求。

发明内容

为了克服现有技术中所存在的问题，本发明提供了一种低成本高性能玻璃纤维增强尼龙6复合材料，其采用玻璃纤维和晶须对尼龙6进行增强，原料配方包含尼龙6、增容增韧剂、晶须、成核剂、主/辅抗氧化剂、改性助剂、硅油和玻璃纤维，配方各组分的重量百分比为：

尼龙6         57％-82.5％

增容增韧剂    3％-20％

晶须          3％-12％

成核剂        0.1％-0.5％

主抗氧化剂    0.1％-0.5％

辅抗氧化剂    0.1％-0.3％

改性助剂      0.3％-1.7％

硅油          0.2％-0.7％

玻璃纤维      5％-25％

本发明所述的增容增韧剂为马来酸酐接枝聚乙烯辛烯共弹性体、马来酸酐接枝苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶或Fusabond 560D的一种或一种以上组合。

本发明所述的晶须为硫酸钙晶须，其白度≥97％，平均直径为1-8微米，平均长度40-160微米，密度为2.6-2.7g/cm³。

本发明所述的成核剂为超微细滑石粉、有机膨润土、高岭土或P250的一种。

本发明所述的主抗氧化剂为三(2，4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺以及四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯中的一种。辅抗氧化剂为THANOX-1098或627A。

本发明所述的改性助剂为A-C540A、玻璃微珠以及防纤维外露剂中的一种，或一种以上组合。

本发明所述的玻璃纤维为巨石集团的ER13-2000-988A。

本发明还提供了上述低成本高性能玻璃纤维增强尼龙6复合材料的制备方法，具体步骤为：先将尼龙6和硅油在高混机中混合，然后再依次加入晶须、成核剂、主/辅抗氧化剂、改性助剂和增容增韧剂，混合均匀，再在组合的双螺杆挤出机中与玻璃纤维熔融挤出造粒，挤出温度为240～260℃。