[发明专利]一种高韧性超轻量化生物基尼龙复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及到一种高韧性超轻量化生物基尼龙复合材料及其制备方法。其制备原料，以重量份计，包括聚酰胺1010 50～70、相容剂8～16、空心玻璃微珠20～30、碳纤维1～5、滑剂0.1～0.8；其中所述聚酰胺1010，为生物基原料合成的长链尼龙，同时其满足在ISO 307标准下测试得到的粘数不大于85ml/g，同时根据ISO 1218测得的熔点在198℃至210℃之间。本发明通过采用高流动生物基尼龙和经过表面处理的空心玻璃微珠作为基料，同时添加特别成分的滑剂和相容剂，能有效提高复合材料的流动性，降低空心玻璃微珠的破损率；此外通过添加少量碳纤维增加体系分散和补强作用，最终得了到同时满足超低比重、高韧性、高强度和良好加工性等综合性能优异的复合材料。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及到一种高韧性超轻量化生物基尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

智能穿戴设备近些年随着5G网络等新一代技术不断升级而蓬勃发展。为了满足可穿戴智能化的特点，设备所用材料需要拥有化学性能稳定、轻薄、柔软、耐磨、绿色等特点。通常这一类产品使用外观较好的PC/ABS类材料制作，但在可穿戴设备领域，聚酰胺(俗称尼龙)材料由于自身出色的耐磨性、高强度、易成型等特点，常取代PC/ABS而被应用于各类高端产品的功能性部件。

但常规尼龙比重较大，特别是为了满足强度要求添加了纤维或者其他填料的复合材料，材料重量较高，对于其在只能穿戴领域的应用有所限制。同时材料由于材料内酰胺键的存在，尼龙容易吸水，造成尺寸不稳定、变色等问题。

生物基聚酰胺，是指利用可再生的生物质为原料，通过生物、化学及物理等手段制造用于合成聚酰胺的前体，包括生物基内酰胺、生物基二元酸、生物基二元胺等，再通过聚合反应合成的高分子材料。同石油基材料相比，生物基材料减少了二氧化碳的排放及对石油的依赖，同时生产过程更加绿色环保，符合社会的可持续发展需求。特别是如聚酰胺1010等长链尼龙，由于内部酰胺键密度较低，比常规尼龙具有更低的吸水性以及更好的柔韧性。

空心玻璃微珠，内部是稀薄的气体，比重轻体积大，其密度约是传统填充微粒密度的十几分之一，填充后可大大减轻产品的重量，但其破碎性较大。

但对于此类尼龙进一步的轻量化改性鲜见报道，尤其是改性后同时保证韧性、强度和加工型是目前此类材料改性的难点和痛点。本发明则针对上述问题提出了一种高韧性超轻量化生物基尼龙复合材料及其制备方法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明一方面提供了一种高韧性超轻量化生物基尼龙复合材料，其制备原料，以重量份计，包括

1、所述聚酰胺1010，为生物基原料合成的长链尼龙，同时其满足在ISO 307标准下测试得到的粘数不大于85ml/g，同时根据ISO 1218测得的熔点在198℃至210℃之间；

2、所述相容剂为马来酸酐(MAH)接枝物，优选的，所述相容剂为MAH接枝SEBS；更为优选的，所述相容剂中SEBS含量为90％以上；

3、所述空心玻璃微珠的密度为0.4～0.6g/cm³，且其表面经过偶联剂的特殊改性处理；

4、所述碳纤维为短切纤维，长度为6mm，其中纤维表面经过浸润处理，浸润剂为聚氨酯类浸润剂；

5、所述滑剂为聚酯蜡、硬脂酰胺、硅烷助剂的组合物；

作为本发明一种优选的技术方案，所述空心玻璃微珠的粒径为20～40μm；

作为本发明一种优选的技术方案，所述空心玻璃微珠表面改性是表面环氧处理，处理剂为KH550或KH560中的一种；更为优选的是KH560；

作为本发明一种优选的技术方案，所述碳纤维的含量为2.5～5wt％。