一种高韧性高强度耐高温尼龙复合材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高韧性高强度耐高温尼龙复合材料，由以下重量份的组分制成：耐高温尼龙树脂58-94份；增韧母粒6-42份；碳纤维10-60份；助剂0.21-1.35份。本发明专利技术还公开了一种所述高韧性高强度耐高温尼龙复合材料的制备方法：将干燥的58-94份耐高温尼龙树脂、干燥的6-42份增韧母粒和0.21-1.35份助剂混合均匀，所得混合料置于双螺杆挤出机主喂料料斗中，将10-60份碳纤维置于侧喂料料斗中，经过双螺杆挤出机挤出、牵条和切粒，得到所述高韧性高强度耐高温尼龙复合材料。本发明专利技术所使用的超细全硫化粉末橡胶增韧效果明显，解决了碳纤维增强高温尼龙韧性过低的问题。

High toughness, high strength and high temperature resistant nylon composite material and preparation method thereof

The present invention discloses a kind of high strength and high toughness high temperature resistant nylon composite material, made from the following components by weight: high temperature resistant nylon 58-94 resin; Toughening Masterbatch 6-42; carbon fiber 10-60; additives 0.21-1.35. The invention also discloses a method for the high strength and high toughness high temperature resistant nylon composite material preparation method: 58-94 continuous drying of high temperature resistant nylon resin, dry 6-42 Toughening Masterbatch and 0.21-1.35 parts additives are evenly mixed, the mixture is placed in a double screw extruder main feeding hopper, 10-60 carbon on the side of fiber feeding hopper, through twin-screw extruder, moulding and cutting, to obtain the high strength and high toughness high temperature resistant nylon composite material. The superfine full vulcanized powder rubber produced by the invention has obvious toughening effect, and solves the problem that the toughness of the carbon fiber reinforced high temperature nylon is too low.

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性高强度耐高温尼龙复合材料及制备方法
本专利技术属于耐高温尼龙复合材料
，涉及一种高韧性高强度耐高温尼龙复合材料及制备方法。
技术介绍
随着工业技术的发展，汽车工业对发动机效率、汽车油耗和尾气排放量的要求也越来越高；同时，随着电子行业中表面贴装技术的发展，对材料的耐高温性能要求越来越高；为了解决此类问题，材料需要具备轻、耐温、高强度、尺寸稳定、阻燃等性能。耐高温尼龙成为较理想的材料之一。耐高温尼龙的发展使产品微型化、轻量化和动力强劲化成为可能，耐高温尼龙可为某些部件带来更高的耐温性能，或干脆替代了部件所用的金属材料。碳纤维增强高温尼龙复合材料具有高的强度和模量，但是，冲击强度过低、韧性太差，如DMS(帝斯曼)产品StanylTS200B3enSI为15％碳纤维增强PA46，拉伸强度为185MPa，但其悬臂梁缺口冲击强度仅仅只有5KJ/m2。30％碳纤增强PA46产品StanylTS200B3enSI的拉伸强度为240MPa，而其悬臂梁缺口冲击强度仅仅只有8KJ/m2。为了解决碳纤维增强高温尼龙制品冲击强度过低、韧性较差的问题，需要寻找一种既能对碳纤维增强高温尼龙具有增韧作用，而又能够保持复合材料的强度和耐热性的增韧剂。纳米材料被公认为是21世纪最具有前途的材料，高分子纳米材料的研究也是当前工业发达国家材料科学研究的一个热点。超细全硫化粉末橡胶是一种具有交联结构、粒径在纳米级的粉末橡胶。与传统的粉末橡胶相比，其主要应用领域是：(1)作为塑料增韧改性剂以及制备新型的全硫化热塑性弹性体，特点是：在树脂中极易分散，不易粘连；不含隔离剂，粒径小，有些品种已达50～100nm；具有显著的增韧效果。(2)同时提高一些塑料的韧性、强度和耐热温度。超细全硫化粉末橡胶具有适合橡塑共混加工的特点，如：粉末橡胶颗粒表面的交联度最高，橡胶粒子表面的硬度较大，从而保证了粒子间的独立分散性，橡胶粒子能够良好地分散在塑料基体中，不易凝聚成团。另外，超细全硫化粉末橡胶颗粒内部的低交联度依然能够保持橡胶的弹性。由于超细全硫化粉末橡胶的粒径小，表面积小，容易形成“准网络"分布结构，因此，用超细全硫化粉末橡胶增韧塑料时，不但可大幅度提高塑料的韧性，还可使增韧塑料保持较高的强度和耐热温度。当纳米级橡胶粒子在塑料中达到均匀分散时，还可使塑料的强度和耐热温度高于纯的空白塑料样品。专利CN1480489A提供了一种由聚酰胺和混合橡胶组分经共混得到的增韧聚酰胺组合物及其制备方法，虽然也用到了超细全硫化粉末橡胶，但基体树脂局限于尼龙66、尼龙46或尼龙1010，没有用到耐高温尼龙，也未进行碳纤维增强改性；专利CN10155535A提供了一种纳米橡胶增韧尼龙材料的制备方法，采用原位聚合方法；专利CN103450664A提供了一种耐低温增韧尼龙复合材料，未用到超细全硫化粉末橡胶，基体树脂局限于尼龙66、尼龙6，没有用到耐高温尼龙。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的是提供一种高韧性高强度耐高温尼龙复合材料。本专利技术的另一个目的是提供一种所述高韧性高强度耐高温尼龙复合材料的制备方法。为了达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种高韧性高强度耐高温尼龙复合材料，由以下重量份的组分制成：所述增韧母粒是由质量比为1:1的耐高温尼龙树脂与超细全硫化粉末橡胶制成。所述耐高温尼龙树脂是熔点为285-315℃的PA46、PA9T、PA10T、PA6T、聚邻苯二甲酰胺(PPA)中的至少一种。所述超细全硫化粉末橡胶为超细全硫化丁苯橡胶(平均粒径为100nm)、超细全硫化羧基丁苯橡胶(平均粒径为150nm)、超细全硫化丙烯酸酯橡胶(平均粒径为150nm)、超细全硫化丁腈橡胶(平均粒径为100nm)、超细全硫化羧基丁腈橡胶(平均粒径为50nm)、超细全硫化硅橡胶(平均粒径为100nm)中的至少一种。所述碳纤维为短切碳纤维，长度为2-32mm，纤维直径为7-13微米。所述助剂由以下重量份的组分制成：抗氧剂0.1-0.6份；润滑剂0.1-0.7份；成核剂0.01-0.05份。所述抗氧化剂选自受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物；优选为抗氧剂1098(N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺)和抗氧剂168(三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯)的复配。所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙或硬脂酸锂中的至少一种。所述成核剂为长碳链羧酸钙盐，优选为CVA102。一种所述高韧性高强度耐高温尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：将干燥的58-94份耐高温尼龙树脂、干燥的6-42份增韧母粒和0.21-1.35份助剂混合均匀，所得混合料置于双螺杆挤出机主喂料料斗中，将10-60份碳纤维置于侧喂料料斗中，经过双螺杆挤出机挤出、牵条和切粒，得到所述高韧性高强度耐高温尼龙复合材料。所述干燥的耐高温尼龙树脂和所述干燥的增韧母粒均在温度为100-120℃的条件下，干燥2-8h。所述增韧母粒的制备方法包括以下步骤：将质量比为1:1的耐高温尼龙树脂与超细全硫化粉末橡胶混合均匀，挤出造粒得到所述增韧母粒。所述双螺杆挤出机的温度为275-325℃，主喂料频率为2-20HZ，侧喂料频率为0.5-11.5HZ，主机螺杆转速为50-350rad/min。由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下优点和有益效果：本专利技术所使用的超细全硫化粉末橡胶增韧效果明显，在提高韧性的同时保持了碳纤维增强耐高温尼龙的拉伸强度和热变形温度，从而解决了碳纤维增强高温尼龙韧性过低的问题；主要由于超细全硫化粉末橡胶在尼龙基体中能够较好的分散。由于超细全硫化粉末橡胶的粒径小、表面积小，容易形成“准网络"分布结构，因此，用超细全硫化粉末橡胶增韧碳纤维增强耐高温尼龙复合材料时，不但可大幅度提高复合材料的韧性，还可使复合材料保持较高的强度和耐热温度。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术中实施例1-11的配方见表1和表2所示，对比例1-3的配方见表3所示。实施例1-11中所使用的超细全硫化丁苯橡胶的平均粒径为100nm；超细全硫化羧基丁苯橡胶的平均粒径为150nm；超细全硫化丙烯酸酯橡胶的平均粒径为150nm；超细全硫化丁腈橡胶的平均粒径为100nm；超细全硫化羧基丁腈橡胶的平均粒径为50nm；超细全硫化硅橡胶的平均粒径为100nm。本专利技术实施例1-11高韧性高强度耐高温尼龙复合材料的制备方法如下：将耐高温尼龙树脂和增韧母粒分别在110℃的电热鼓风干燥箱中干燥4h。增韧母粒的制备方法包括以下步骤：将质量比为1:1的耐高温尼龙树脂与超细全硫化粉末橡胶混合均匀，经过双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒得到所述增韧母粒。将已烘干的耐高温尼龙树脂、已烘干的增韧母粒和助剂置于高速混合机中混合5min，得混合料；将混合料置于双螺杆挤出机主喂料料斗中，将碳纤维置于侧喂料料斗中，经过双螺杆挤出机挤出、牵条和切粒，得到所述高韧性高强度耐高温尼龙复合材料。双螺杆挤出机的温度为275-325℃，主喂料频率为2-20HZ，通过控制侧喂料频率来调节碳纤维在复合材料中的含量，侧喂料频率为0.5-11.5HZ，主机螺杆转速为50-350rad/min。对比例1-3的制备方法包括以下步骤：将耐高温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高韧性高强度耐高温尼龙复合材料，其特征在于：由以下重量份的组分制成：

【技术特征摘要】
1.一种高韧性高强度耐高温尼龙复合材料，其特征在于：由以下重量份的组分制成：2.根据权利要求1所述的高韧性高强度耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述增韧母粒是由质量比为1:1的耐高温尼龙树脂与超细全硫化粉末橡胶制成。3.根据权利要求1或2所述的高韧性高强度耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述耐高温尼龙树脂是熔点为285-315℃的PA46、PA9T、PA10T、PA6T、聚邻苯二甲酰胺中的至少一种。4.根据权利要求2所述的高韧性高强度耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述超细全硫化粉末橡胶为超细全硫化丁苯橡胶、超细全硫化羧基丁苯橡胶、超细全硫化丙烯酸酯橡胶、超细全硫化丁腈橡胶、超细全硫化羧基丁腈橡胶、超细全硫化硅橡胶中的至少一种；优选的，所述超细全硫化丁苯橡胶的平均粒径为100nm；优选的，所述超细全硫化羧基丁苯橡胶的平均粒径为150nm；优选的，所述超细全硫化丙烯酸酯橡胶的平均粒径为150nm；优选的，所述超细全硫化丁腈橡胶的平均粒径为100nm；优选的，所述超细全硫化羧基丁腈橡胶的平均粒径为50nm；优选的，所述超细全硫化硅橡胶的平均粒径为100nm。5.根据权利要求1所述的高韧性高强度耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述碳纤维为短切碳纤维，长度为2-32mm，纤维直径为7-13微米。6.根据权利要求1所述的高韧性高强度耐高温尼龙复合材料，其特征在于：所述助剂由以下重量份的组分制成：抗氧剂0.1-0.6...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂生，李庆丰，赵冬云，
申请(专利权)人：上海杰事杰新材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31