一种耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料及其制备方法，其由尼龙6、长玻璃纤维、超细全硫化粉末橡胶、N‑苯基马来酰亚胺‑马来酸酐、稀土氧化物、润滑剂、偶联剂、抗氧剂、阻燃剂组成，通过熔融共混‑双螺杆挤出制备得到。本发明专利技术通过超细全硫化粉末橡胶、N‑苯基马来酰亚胺‑马来酸酐、稀土氧化物三者的协同作用下，显著提高尼龙复合材料的耐热性能，使其在制备汽车零部件、仪器仪表部件、机电零部件、电子元器件中均能得到良好的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料及其制备方法
本专利技术属于化工材料领域，涉及一种长玻璃纤维增强尼龙复合材料及其制备方法，具体涉及一种耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料及其制备方法。
技术介绍
尼龙(Nylon)为聚酰胺(PA，Polyamide)的俗称，其由二元酸和二元胺或者由氨基酸经过缩聚而得，是分子链上含有重复酰胺基团(-NHCO-)的树脂的总称。尼龙品种有：PA66、PA6、PA12、PA11、PA46、PA610、PA1010、PA612、PA6T以及特种尼龙等。其中，PA66和PA6在尼龙产品中占绝对主导地位。尼龙6具有优异的力学性能，并且耐磨、耐油、耐弱酸弱碱，在汽车、电子电器等领域大量应用。但其极性强、吸水性大、尺寸稳定性差和抗蠕变性差，不宜在高于80℃、潮湿及高负荷下长期使用。所以对尼龙6的改性极为必要，可采用共聚、共混、填充、增强及分子复合等改性方法，其中共混改性是近十多年来发展最为迅速的方法之一，并以其投资小、见效快、生产周期短等特点得到广泛应用。尼龙6可以与通用塑料、工程塑料、弹性体、液晶高分子等高分子材料共混改性制成聚合物基复合材料。长玻璃纤维相对于短切玻璃纤维的增强反应在力学性能和热变形温度都优于短玻璃纤维增强的尼龙6复合材料。对界面强度相当而纤维长度不同的增强体系而言，纤维长度越长，纤维与树脂的界面粘结力就越大，树脂所受的负荷就可以更有效的转移到玻璃纤维上，使复合材料的性能明显提高。所以长玻纤增强的尼龙6的各项性能都优于短玻纤增强的尼龙6。长玻纤在复合材料中是互相交织在一起的无序排列，而不像短玻纤那样在复合材料中沿流动方向排列。与短玻纤复合材料相比，正是这种无序排列状态和玻纤长度的增加，使长玻纤复合材料表现出较高的力学性能，优异的耐热性、耐疲劳性和耐磨性，以及较好的填充性、低翘曲性和各向同性等。长玻纤维增强的尼龙6复合材料可通过注塑及压缩模塑等多种成型方法进行成型，也可以成型复杂构件，因此广泛应用于电子电器、办公用品、精密仪器、医疗、家庭用品以及汽车领域。专利申请CN103849141A公开了一种长玻璃纤维增强尼龙复合材料，其由100份尼龙、2～10份相容剂、0.1～0.5份抗氧剂、0.2～1.0份润滑剂和10～40份玻璃纤维组成。专利申请CN102010590A同样公开了一种长玻璃纤维增强的尼龙材料，其由尼龙29-67wt％，长玻璃纤维30-60wt％，相容剂2-10wt％，抗氧剂0.3-1.0wt％组成。然而在某些特殊领域，由于使用环境温度较高，现有的长玻纤增强尼龙材料的耐热性能仍无法满足，在温度较高时力学性能明显降低。而现有的长玻纤增强尼龙材料在高温下极易发生老化，抗冲击性能下降而容易断裂，不能满足长期使用的要求，尤其是无法用作工作温度较高、对可靠性要求较高的汽车零部件、航空配件的生产原料。因此，需要对长玻璃纤维增强的尼龙复合材料进行进一步改性，使其在高温条件下保持良好的性能，以实现更为广泛的应用。专利申请CN106479167A公开了一种高耐热长玻璃纤维增强的尼龙6复合材料的制备方法，通过硬脂酸钡、硬脂酸铝、碘化钾、溴化铜、以及N、N’-烷基芳基对苯二胺制备为耐高温的热稳定剂来增强尼龙6复合材料的热稳定性，但是该热稳定剂成分较为复杂，部分组分的毒性较大，其中硬脂酸钡在强酸条件下会分解，生产工艺条件十分苛刻。专利申请CN106883604A采用碘化亚铜作为热稳定剂，增加尼龙的耐热性，但是碘化亚铜对环境污染较为严重，需进行严格的污染物排放处理，大大提高了生产成本。
技术实现思路
基于上述现有技术的缺陷，本专利技术将超细全硫化粉末橡胶、N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐、稀土氧化物添加到长玻璃纤维增强的尼龙6复合材料中，以提高复合材料的耐热性，使其在高温条件下仍具备良好的力学性能。本专利技术提供一种耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料，其由尼龙6、长玻璃纤维、超细全硫化粉末橡胶、N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐、稀土氧化物、润滑剂、偶联剂、抗氧剂、阻燃剂组成。进一步地，所述耐热的长玻璃纤维增强的尼龙复合材料，按照重量份数计，由90-120份尼龙6、22-55份长玻璃纤维、50-70份超细全硫化粉末橡胶、4-7份N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐、1-5份稀土氧化物、1.5-3份润滑剂、1.5-3份偶联剂、0.1-1份抗氧剂、2-5份阻燃剂组成。更进一步地，所述耐热的长玻璃纤维增强的尼龙复合材料，按照重量份数计，由95-110份尼龙6、30-40份长玻璃纤维、55-65份超细全硫化粉末橡胶、4-6份N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐、2-4份稀土氧化物、2-3份润滑剂、2-3份偶联剂、0.4-0.8份抗氧剂、3-4份阻燃剂组成。更进一步地，所述尼龙6、超细全硫化粉末橡胶、N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐、稀土氧化物的重量比为100：58-62:5-6:3-4。进一步地，所述超细全硫化粉末橡胶选自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、超细全硫化丁苯吡橡胶中的一种或多种。更进一步地，所述超细全硫化粉末橡胶为超细全硫化丁腈橡胶。进一步地，所述超细全硫化粉末橡胶的平均粒径为50-150nm。进一步地，所述N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐由N-苯基马来酰亚胺和马来酸酐在过氧化二异丙苯的催化下制备得到，所述N-苯基马来酰亚胺和马来酸酐的摩尔比为1-3:1。进一步地，所述稀土氧化物选自镧系稀土元素或锕系稀土元素的氧化物中的一种或多种。更进一步地，所述稀土氧化物优选为氧化镧、氧化铈、氧化镨中的一种或多种。进一步地，所述润滑剂选自TAF、硅酮粉、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或多种。进一步地，所述偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、γ-甲基丙烯酸丙酯基甲氧基硅烷(KH-570)、乙烯基三乙氧基硅烷(KH-151)、乙烯基三甲氧基硅烷(KH-171)、γ-氨丙基三甲氧基硅烷(KH-551)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)、苯胺甲基三乙氧基硅烷(KH-42)中的一种或多种。更进一步地，所述偶联剂优选为γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、γ-甲基丙烯酸丙酯基甲氧基硅烷(KH-570)中的一种或多种。进一步地，所述抗氧剂选自四-[β-(3，5-二叔丁基4-羟基苯基)丙酸]-季戊四醇酯(抗氧剂1010)、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯(抗氧剂168)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、N,N’-六亚甲基双(3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)(抗氧剂1098)中的一种或多种。进一步地，所述阻燃剂选自十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯中、三聚氰胺聚磷酸钠的一种或多种。进一步地，所述长玻璃纤维为无碱无捻连续玻纤，平均长度为10-15mm，平均直径为8-15μm。进一步地，所述尼龙6的粘度为2.2-2.6。本专利技术进一步提供一种耐热长玻璃纤维增强的尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐的制备：N-苯基马来酰亚胺和马来酸酐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，复合材料由尼龙6、长玻璃纤维、超细全硫化粉末橡胶、N‑苯基马来酰亚胺‑马来酸酐、稀土氧化物、润滑剂、偶联剂、抗氧剂、阻燃剂组成。

【技术特征摘要】
1.一种耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，复合材料由尼龙6、长玻璃纤维、超细全硫化粉末橡胶、N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐、稀土氧化物、润滑剂、偶联剂、抗氧剂、阻燃剂组成。2.根据权利要求1所述的耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，所述复合材料按照重量份数计，由90-120份尼龙6、22-55份长玻璃纤维、50-70份超细全硫化粉末橡胶、4-7份N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐、1-5份稀土氧化物、1.5-3份润滑剂、1.5-3份偶联剂、0.1-1份抗氧剂、2-5份阻燃剂组成。3.根据权利要求2所述的耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙6、超细全硫化粉末橡胶、N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐、稀土氧化物的重量比为100：58-62:5-6:3-4。4.根据权利要求3所述的耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，所述超细全硫化粉末橡胶选自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、超细全硫化丁苯吡橡胶中的一种或多种。5.根据权利要求3所述的耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，所述N-苯基马来酰亚胺-马来酸酐由N-苯基马来酰亚胺和马来酸酐在过氧化二异丙苯的催化下制备得到，所述N-苯基马来酰亚胺和马来酸酐的摩尔比为1-3:1。6.根据权利要求3所述的耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，所述稀土氧化物选自土氧化物为镧系稀土元素或锕系稀土元素的氧化物中的一种或多种。7.根据权利要求3所述的耐热的长玻璃纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，所述润滑剂选自TAF、硅酮粉、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或多种；所述偶联剂选自γ-氨丙基三乙氧基硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏东阳，崔成杰，谢众，
申请(专利权)人：黑龙江鑫达企业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23