一种高玻纤含量增强尼龙6材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及工程塑料材料技术领域，尤其涉及一种高玻纤含量增强尼龙6材料，按质量百分数计，包括：玻璃纤维55％～70％、尼龙6 16％～38％、尼龙共聚物5％～10％、润滑助剂1％～2％、星形支化剂0.05％～1％、封端剂0.05％～1％和热稳定剂0.05％～1％；本发明专利技术选用尼龙6和尼龙共聚物作为主料，其中添加星形支化剂，其材料廉价易得，且制得的高玻纤含量增强尼龙6材料无白斑和玻纤外露的情况，且产品综合性能优良，具有极高的力学强度、有益的长期耐热性、优良的尺寸稳定性和高刚性；本发明专利技术还涉及该种高玻纤含量增强尼龙6材料的制备方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工程塑料材料
，尤其涉及一种高玻纤含量增强尼龙6材料及其制备方法。
技术介绍
尼龙6(PA6)为已内酰胺，耐疲劳和刚性强度高，耐热性好，摩擦系数低、耐磨性好，且化学性能稳定，但对温度敏感且吸湿性大，导致尺寸稳定性差，且干态和低温冲击强度低。为提高尼龙6的拉伸强度、冲击强度、模量、耐磨性和尺寸稳定性等性能，常在尼龙6的聚合物基体中加入增强剂，如玻纤、纳米二氧化硅、碳纤维和石墨纤维等；而由于玻纤的优异性能，工业中一般都选用玻纤作为增强剂。玻纤又称玻璃纤维(GF)，是一种性能优异的无机非金属材料，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙等，它是将高温状态下的玻璃液经拉丝冷却固化而成，一般单丝的直径为5-30微米，每一束纤维原丝均由数百根甚至上千根单丝组成，目前已经成为非常好的金属替代材料，其添加在尼龙6材料中，与尼龙6的官能团反应，增加了界面结合力，提高复合材料的机械性能。随着工业发展水平的提升和产品品质要求的提高，通用工程塑料高性能化逐步提上日程，并成为当今改性塑料发展的前沿和重点研究方向。其中质量分数大于或等于50％的玻璃纤维改性尼龙具有极高的力学强度、优异的长期耐热性、尺寸稳定性和高刚性，可替代比如铝合金等金属材料。而目前的大部分玻纤增强尼龙6材料的玻纤添加量都在10-45wt％之间；在高玻纤含量如大于50wt％下尼龙6材料会在高温注塑过程中会产生明显的模垢与白茬，模垢和白茬的形成一方面是由于尼龙6材料本身引起的，另一方面是由于高玻纤含量导致加工温度会相应提高，而遗留在玻纤中的一些沸点较低的小分子物质在温度升高后更容易挥发或分解引起；且玻璃纤维含量大于50wt％时，玻纤在尼龙6材料中不易均匀分散，导致制作时体系流动性较差且流动不均匀在制备表面极易引起GF外露(即浮纤)，同时，不均匀流动使得挤出生产困难，并有严重的断条现象发生。而为了解决高玻纤含量的表面问题，目前国外如巴斯夫、杜邦、旭化成等企业均采用添加矿物质取代部分玻纤方法，这些企业已有60wt％玻纤和矿物质混合增强改性尼龙材料，并已成熟应用于众多产品上，而国内对此的研究还很少。因此，如何改善上述情况并消除高GF含量改性制品的表面白斑和浮纤，成为各大塑料改性企业研究的难点和热点之一；开发出具有更加优异综合性能的高玻纤含量增强尼龙6材料，市场前景广阔，且有着非常重要的实际意义。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供了一种高玻纤含量增强尼龙6材料。得到刚性和韧性较好的复合材料为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种高玻纤含量增强尼龙6材料，按质量百分数计，包括：其中，所述星形支化剂的结构为：其中，R为芳香族链段、脂肪族链段或脂环族链段，R′为能与尼龙6的端胺基发生反应的氨基、羧基、环氧基或羟基官能团，R′官能团数量≥3。较优地，所述玻璃纤维的含量为56％-61％，优选60％。本专利技术的尼龙6(PA6)中加入了尼龙共聚物、封端剂和星形支化剂，来破坏PA6的结构规整性，形成星形支化尼龙，降低结晶度，提高尼龙6的流动性，显著地降低材料的后结晶温度，促使玻璃纤维在尼龙材料中更好的分散，便于加工；制得的高玻纤含量增强尼龙6材料的拉伸强度显著提高，且弹性模量和弯曲模量显著提高，其拉伸强度达到220MPa以上，弯曲模量超过19GPa以上。所述玻璃纤维的直径为5～30μm，所述玻璃纤维为无碱短玻纤；具体地，所述玻璃纤维为经玻璃纤维表面处理剂浸泡后的无碱短玻纤，所述玻璃纤维表面处理剂为硅烷偶联剂，具体为KH560。所述无碱短玻璃纤维，表面涂覆有硅烷型浸润剂，经过这种特殊处理的无碱短玻璃纤维与尼龙树脂相溶性好，具有良好的分散性和流动性，有利于尼龙对玻璃纤维的包覆融合，保证产品尺寸稳定性和机械强度。所述尼龙共聚物为尼龙6和尼龙66反应脱水聚合而成含有酰胺基团的PA6/66共聚物，可全面改善普通PA6玻纤增强材料综合性能及制品的表面光洁度，优选地，尼龙共聚物的按质量百分数计，其含量为6％-10％。所述润滑助剂为聚酰胺蜡(C蜡)、SEED、TAF-A中的一种或多种混合物，上述三种物质均用作极性润滑剂，其中C蜡的极性基团与玻璃纤维中的硅烷偶联剂的长链末端通过范得华力产生很强的吸引力，该吸引力足以使两物相界面消失，而形成一相，C蜡与尼龙6也有一定的相容性，起了相容剂作用。这样，在玻纤、基体尼龙(尼龙6)之间形成了类似锚固结点，即交联点，改善了玻纤与尼龙的粘结状态；SEED、TAF-A为防玻纤外露剂，其作用与C蜡类似，且其更耐高温；由于玻纤的表面与尼龙之间的力学作用层厚度增加，使处于玻纤表面附近的基体更易于发生剪切屈服，增加对冲击能的吸收和耗散效果，促进玻纤对基体尼龙的增强增韧效果。由于玻纤在尼龙中得到很好地包覆，在加工过程中玻纤与尼龙同步流动，不易扯开，大大地减少玻纤增强改性尼龙的浮纤、露纤、白茬、流纹等问题，使其制品能有很好的表面光洁度。所述星形支化剂为三乙烯四胺、二乙烯三胺、三氨基三苯基甲烷中的一种或几种混合物；具体地，星形支化剂可使尼龙6的结构由直链状转变为网状，大大提升材料机械性能，因为独特的星型支化剂对分子结构的作用，材料塑化过程中分子呈滚动式运动，基体树脂流动性大幅提升，对玻纤的分散有着显著作用，有利于改性及注塑加工的稳定性。所述封端剂为苯甲酸、乙酸、丙酸中的一种或多种混合物。所述热稳定剂为金属卤化物，选自碘化亚铜、氯化亚铜、碘化钾、溴化钾中的一种或几种混合物；添加热稳定剂可大大提升材料的耐候性，保证材料的使用寿命和长期稳定性。一种如上所述的高玻纤含量增强尼龙6材料的制备方法，包括如下步骤：1)将尼龙6、尼龙共聚物、润滑助剂、热稳定剂、封端剂、星形支化剂按配方量混合均匀，得到原料A；2)用玻璃纤维表面处理剂浸泡玻璃纤维10～15小时，然后置于50～60℃的真空烘箱中烘干至恒重得到原料B；3)将步骤2)得到的原料B加入到侧喂料的料斗中，步骤1)得到的原料A加入到主喂料斗中，通过主、侧喂料电机的标定，保证玻璃纤维的含量达到55％以上，然后在双螺杆挤出机里熔融共混后造粒，干燥恒重后得到高玻纤含量增强尼龙6材料。本专利技术提供高玻纤增强尼龙6材料的制备方法，该方法采用玻璃纤维通过侧喂料的方式添加并熔融挤出制备高玻纤含量在60％的增强尼龙6材料。通过制备高流动性能的聚酰胺材料A与短切玻璃纤维B和加工助剂C共同制备高玻纤增强聚酰胺66材料；该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高玻纤含量增强尼龙6材料，其特征在于，按质量百分数计，包括：其中，所述星形支化剂的结构为：其中，R为芳香族链段、脂肪族链段或脂环族链段，R′为能与尼龙6的端基发生反应的氨基、羧基、环氧基或羟基官能团，R′官能团数量≥3。

【技术特征摘要】
1.一种高玻纤含量增强尼龙6材料，其特征在于，按质量百分数计，包括：
其中，所述星形支化剂的结构为：其中，R为芳香族链段、脂肪族链段或脂环族链段，R′为能与尼龙6的端基
发生反应的氨基、羧基、环氧基或羟基官能团，R′官能团数量≥3。
2.根据权利要求1所述的高玻纤含量增强尼龙6材料，其特征在于：所述星
形支化剂为三乙烯四胺、二乙烯三胺、三氨基三苯基甲烷中的一种或多种混合
物。
3.根据权利要求1所述的高玻纤含量增强尼龙6材料，其特征在于：所述封
端剂为苯甲酸、乙酸、丙酸中的一种或多种混合物。
4.根据权利要求1所述的高玻纤含量增强尼龙6材料，其特征在于：所述润
滑助剂为聚酰胺蜡、SEED、TAF-A中的一种或多种混合物。
5.根据权利要求1所述的高玻纤含量增强尼龙6材料，其特征在于：所述玻

\t璃纤维的直径为5～30μm。
6.根据权利要求1所述的高玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁效礼，杨冬，黄俊辉，张海春，
申请(专利权)人：东莞市意普万尼龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44