本发明专利技术公开了一种基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料及其制备方法，包括将超支化环氧树脂与尼龙混合均匀，挤出造粒，得改性尼龙产品，将得到的改性尼龙产品干燥后，采用注塑机进行样条注塑。所述超支化环氧树脂用量为尼龙质量的0.1%~10.0%；所述超支化环氧树脂为三维球状结构，本发明专利技术通过利用超支化环氧树脂本身的性质，对尼龙进行改性处理大大减少了添加剂的加入，解决了基体树脂与改性剂不相容的问题，同时简化了制备工艺流程，加速了改性过程，此制备方法绿色环保，高效节能。
【技术实现步骤摘要】
一种基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料及其制备方法
本专利技术涉及尼龙材料，具体涉及一种基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料。
技术介绍
尼龙由于具有良好的耐化学，机械和耐热性能，是公认的性价比最佳的工程塑料。因此，尼龙被广泛应用于薄膜包装、汽车工业、电子电气、轨道交通、机械工业、纺织等领域。在实际使用过程中，尼龙存在缺口和低温冲击性能差的弱点，吸湿性大、尺寸稳定性差等缺点使其应用领域受到一定限制，因此，对尼龙进行改性，以提高其力学，热机械性能，改善其加工性能一直以来是行业研究的热点。现有技术中，常用的尼龙改性方法主要是通过改性剂，如利用聚烯烃，弹性体，“壳-核”聚合物，刚性聚合物和纳米材料等处理后，通过共混，共聚等方法制备得到改性尼龙。在常规改性剂使用过程中存在如下问题：改性剂用量较大，过多的添加量，稀释了基体材料，破坏其连续相作用，导致材料部分性能会有较大程度下降；基体树脂与改性剂两相间相容性不好，两相之间的结合力不足，受到冲击力时界面易发生分离，达不到理想的改性效果，因此，在改性过程中，必须引入增容剂，改善两相的界面相容性，这会导致多元改性体系出现。为了防止纳米材料的团聚，通常在改性前需先对纳米材料进行表面处理，提高纳米材料在尼龙树脂中的分散性，从而制得性能较为优异的尼龙纳米复合材料。以上存在的问题增加了尼龙改性的难度和产品质量的不可控性。超支化环氧树脂具有高度支化的结构，类似于树枝状聚合物，分子呈椭球形，分子链末端带有大量的环氧官能团，因而表现出与线形聚合物不同的性能。超支化环氧树脂独特的性质和相对简单的合成方法使其显示出诱人的应用前景，提高尼龙的力学及机械性能是目前面临的主要问题。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料，解决改性尼龙较高温度下容易热降解的问题，同时提高尼龙的强度和韧性。本专利技术所述的基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料，将超支化环氧树脂与尼龙混合均匀，挤出造粒，得改性尼龙产品，将得到的改性尼龙产品干燥后，采用注塑机进行样条注塑。所述超支化环氧树脂用量为尼龙质量的0.1％～10.0％；所述超支化环氧树脂为三维球状结构，如式A所示；所述超支化环氧树脂由多元醇化合物和环氧化合物聚合而成。A：优选地，所述超支化环氧树脂用量为尼龙质量的0.5％～3.0％，优选0.5％，1.0％，1.5％，2.0％，3.0％。进一步地，所述多元醇化合物为结构式I所示：I：其中，R1～R4中，至少三个取代基为剩余取代基为C1～C6的烷基；其中，Z为所述的n0～n3为1～3的整数。进一步地，所述环氧化合物为结构式II所示：II：其中，R5～R8中，至少三个取代基为剩余取代基为H或C1～C6的烷基；所述的n4～n7为1～3的整数。一种上述基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：S1.将超支化环氧树脂加入溶剂进行溶解，将尼龙进行干燥，密封，冷却；S2.将步骤S1溶解的超支化环氧树脂与干燥的尼龙混合均匀，得混合料，将混合料进行干燥；S3.将步骤S2得到的干燥后的混合料采用双螺杆挤出机造粒，干燥，得改性尼龙料粒；S4.将步骤S3得到的改性尼龙料粒，采用注塑机进行样条注塑，得到改性尼龙测试样条。本专利技术创造性的利用超支化环氧树脂改性尼龙有效节省了环氧树脂的用量，仅需少量超支化环氧树脂，即可有效提高尼龙的强度和韧性。同时超支化环氧树脂自身结构高度支化，溶解性好，能快速增容，无需添加增强、增溶剂，因此，有效避免了物料互混出现界面不相容的问题，另一方面大大节约了制备的工艺处理时间。进一步地，所述超支化环氧树脂为端环氧基脂肪族超支聚合物，重均分子量为1000～8000g/mol，环氧值为0.1～1mol/100g，其热分解温度大于300℃。优选地，所述超支化环氧树脂为端环氧基脂肪族超支聚合物，重均分子量为3000～6000g/mol，环氧值为0.2～0.4mol/100g。优选地，所述超支化环氧树脂为端环氧基脂肪族超支聚合物，重均分子量为3900～4300g/mol，环氧值为0.25mol/100g。进一步地，所述步骤S1中所述溶剂为四氢呋喃、氯仿、二甲基亚砜、氯仿、N,N-二甲基甲酰胺、1,4二氧六环、甲苯、二甲苯、丙酮、乙腈、二苯醚中的一种或几种。进一步地，所述的尼龙为尼龙6、尼龙66中的一种。优选地，所述尼龙为尼龙6。进一步地，所述步骤S1中所述干燥温度100～140℃，干燥时间为2～6小时。优选地，所述步骤S1中所述干燥温度112～128℃，干燥时间为4小时。进一步地，所述步骤S2中所述干燥温度40～80℃，干燥时间为2～6小时。优选地，所述步骤S2中所述干燥温度53～68℃，干燥时间为4小时。超支化环氧树脂与尼龙混合后，环氧基团与氨基羧基发生反应形成交联点，反应程度和环氧基团的数量直接影响了环氧树脂与尼龙分子链的在空间中的分布状态、聚集形态、分子链长度、分子链缠结程度。低配比条件下，基团反应的数量少，分子链中的交联点较少，这些交联点在尼龙不同分子链中形成了连接结构，增大了分子链长度和分子链缠程度，对材料的力学性能起到积极的作用。随着超支化环氧树脂添加量的增加，体系中交联点的数量达到一定程度后，分子链长度越来越大，缠结效应增强，另外交联结构的限制使分子链运动变得困难，超支化环氧树脂在尼龙分子链中破坏了尼龙晶体结构，直接导致材料力学性能的减弱。进一步地，所述步骤S3中，双螺杆挤出机设置有10个控温区，每个控温区的加工温度均为180℃～280℃。优选地，步骤S3中，双螺杆挤出机设置有10个控温区，每个控温区的加工温度均为220～240℃。进一步地，所述步骤S3中，双螺杆挤出机存在的10个控温区，每个控温区的加工温度为：1区200～240℃，2区210～220℃，3区215～245℃，4区～8区230～250℃，9区220～240℃，10区220～240℃。优选地，所述步骤S3中，双螺杆挤出机存在10个控温区，每个控温区的加工温度均为220～240℃；加工温度优选为：1区220℃，2区225℃，3区235℃，4区～8区240℃，9区230℃，10区230℃。本专利技术为提高料粒产量，通过设置不同控温档，使双螺杆挤出机慢慢升温，防止局部过热，或受热不均。一方面，避免温度过高导致混合过程中物料反应，产生多种副产物，影响产品的纯度和性能；另一方面，防止温度过低影响物料塑化，不能完全挤出，造成材料浪费。进一步地，所述步骤S4中，注塑机存在5个控温区，每个控温区的加工温度均为200～280℃，优选225～245℃。进一步地，所述步骤S4中，注塑机存在5个控温区，每个控温区的加工温度为：1区21～230℃，2区220～240℃，3区220～240℃，4区220～240℃，5区235～255℃。优选地，步骤S4中注塑机存在5个控温区，每个控温区的加工温度为：1区225℃，2区235℃，3区235℃，4区235℃，5区245℃。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术创造性的将超支化环氧树脂应用于尼龙改性制备得到尼龙复合材料，由于超支化环氧树脂具有高度支化的结构，类似于树枝状聚合物，分子链不易缠结，具有良好的溶解性，较低的熔体粘度，并且相对于线性聚合物表面本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料，其特征在于：所述超支化环氧树脂用量为尼龙质量的0.1％～10.0％；所述超支化环氧树脂为三维球状结构；所述超支化环氧树脂由多元醇化合物和环氧化合物聚合而成；所述尼龙为尼龙6或尼龙66。
【技术特征摘要】
1.一种基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料，其特征在于：所述超支化环氧树脂用量为尼龙质量的0.1％～10.0％；所述超支化环氧树脂为三维球状结构；所述超支化环氧树脂由多元醇化合物和环氧化合物聚合而成；所述尼龙为尼龙6或尼龙66。2.根据权利要求1所述的基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料，其特征在于：所述多元醇化合物为结构式I所示：I：其中，R1～R4中，至少三个取代基为剩余取代基为C1～C6的烷基；其中，Z为所述的n0～n3为1～3的整数。3.根据权利要求1所述的基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料，其特征在于：所述环氧化合物为结构式II所示：II：其中，R5～R8中，至少三个取代基为剩余取代基为H或C1～C6的烷基；所述的n4～n7为1～3的整数。4.根据权利要求1所述的基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料，其特征在于：超支化环氧树脂为端环氧基脂肪族超支聚合物，重均分子量为1000～8000g/mol，环氧值为0.1～1mol/100g，其热分解温度大于300℃。5.一种如权利要求1～4任一项所述的基于超支化环氧树脂改性的尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.将超支化环氧树脂加入溶剂进行溶解，将尼龙进行干燥，密封，冷却；S2.将步骤S1溶解的超支化环氧树脂与干燥的尼龙混合均匀，得混合料，将混合料进行干燥；S3.将步骤S2得到的干燥后的混合料采用双螺杆挤出机造粒，干燥，得改性尼龙料粒；S4.将步骤S3...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯培勇，刘跃军，吴毅超，靳奇峰，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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