[发明专利]一种长玻纤增强尼龙复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域的一种长玻纤增强尼龙复合材料及其制备方法和应用。所述的长玻纤增强尼龙复合材料，包含重量份数计的以下组分：尼龙，100重量份；分散气相二氧化硅的马来酸酐‑苯乙烯交替共聚物微球，1～40重量份；相容剂，3～30重量份；玻璃纤维，30～60重量份。这所述尼龙增强复合材料具有更高综合力学性能，更好的尺寸稳定性，更低吸水率，在汽汽车制造、机械工业、文体用品、家电领域有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更进一步说，涉及一种长玻纤增强尼龙复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

长玻纤增强尼龙复合材料在汽车工业里得到越来越多的关注，相比较短纤维增强聚丙烯，具有较高的拉伸、弯曲强度和模量，有助于实现聚丙烯通用塑料在汽车工业承载部件上的广泛应用，也利于实现了低成本和高效益的目标。

热塑性树脂经玻璃纤维增强后，强度、模量、冲击性能和耐热性能都得以全面的提高。玻璃纤维长度并不是决定纤维复合材料性能的唯一因素，树脂对纤维的浸渍状况、纤维在基体中的分布、纤维的含量以及纤维与基体的界面结合强度对复合材料的性能都存在重要的影响。玻纤在尼龙中起到骨架结构式的增强作用，当受到负荷时，由于玻纤轴向传递，应力被迅速扩散，阻止裂纹的增长，因此玻纤含量的增加，使尼龙的力学性能提高。它的加入使得纤维与基体树脂间的界面层中聚合物大分子链段运动受到的阻碍作用增加，材料的玻璃化温度提高，宏观上表现为热变形温度的提高。

另外随着玻纤含量的增加，复合材料的熔体流动速率和断裂伸长率下降，而密度和硬度加大。这也说明材料抗压性能提高。与短玻纤增强方式相比，长玻纤增强尼龙的强度、模量、耐冲击性、耐蠕变性、耐疲劳性及耐磨、耐热性等均得以提高，从而进一步拓宽了其应用范围。长玻纤增强PA6在汽车、机械、电器、军工等领域有巨大的发展潜能。

这种材料成为目前汽车轻量化的热门材料之一。在实际应用中可以以塑代钢和取代增强工程塑料，满足包装箱、汽车领域、家电等领域使用要求。但是加入玻纤后，制件上会出现沿流动方向和垂直方向收缩率不一致的问题。这是由于在加工成型过程中，长玻纤在树脂基体中的不同取向引起的。这就制约了长玻纤增强尼龙复合材料在汽车工业中的大型零部件、复杂精密零部件中应用。另外，尼龙分子结构存在氢键，这部分分子间作用力促成了尼龙的优异性能，另一方面请氢键的存在使尼龙极易受潮吸湿，刚性和韧性在干态、湿态呈现截然不同的物理性质。

中国专利CN106479167B中按照尼龙6、0.2～0.8重量份耐高温热稳定剂、0.1～0.8重量份无水氯化钙、0.1～0.8重量份硅烷偶联剂，侧向加料方式与熔融料混合。中国专利CN110527284A报道一种汽车电镀用尼龙塑料材料及制备方法，在二氧化硅微球表面经水热反应包覆一层弱碱性的多孔结构的氢氧化铝，不仅达到轻量化的效果，还增大了比表面积，提升表面氢氧化铝对酸液的吸附能力，通过与尼龙复合，使得尼龙材料在酸溶液中更容易被刻蚀，利于改善刻蚀效果，从而显著改善尼龙材料的电镀性能。

中国专利CN107254163B提到了一种尼龙/二氧化硅复合微球、制备方法及应用，由含孔尼龙微球基体以及均匀分散在含孔尼龙微球孔隙和/或表面的二氧化硅组成。该复合微球是通过在含孔尼龙微球分散液中进行二氧化硅原位水解得到。二氧化硅的加入能有效降低含孔尼龙复合微球的吸水率，提高热稳定性、结晶性能及力学强度。

中国专利CN110467812A为一种激光3D打印用复合改性尼龙12的制造方法，将原料聚十二内酰胺通过偶联剂初接枝二氧化硅，再与聚丙烯熔融混合形成合金改性，最后再次通过溶胀扩容的方式接枝甲基丙烯酸甲酯，一共三次相兼容的复合改性最终制得。

中国专利CN106832907B公开了一种高收缩双向拉伸尼龙6薄膜及其制作方法，包括尼龙、特种尼龙为17～21份、抗粘连剂，所述抗粘连剂为二氧化硅或碳酸钙或碳酸镁。实现了用尼龙生产热收缩率达到8～10％的高收缩薄膜。

如何克服尼龙吸水性和高收缩率，是尼龙研究和应用的关键和焦点。

发明内容