一种稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料及其制备方法。本发明专利技术使用硅烷偶联剂和丙烯酸酯聚合改性玻璃纤维，在玻璃纤维的表面包覆一层改性有机硅层，此有机硅层有利于增加玻璃纤维在尼龙体系中的相容性，能够在尼龙复合材料中添加较高比重的玻璃纤维而不会影响复合材料的力学性能，同时提升耐热性。将改性玻璃纤维与市售多种尼龙材料、半芳香尼龙聚合物、抗氧剂、硅酮塑料添加剂等进行复配并熔融挤出，获得的尼龙复合材料具有更优异的热变形温度、拉伸强度和弯曲强度等特点，具有广阔的应用前景。阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，特别涉及一种稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]尼龙66是聚酰胺树脂，目前应用最多的几种工程塑料之一。其结构上的酰胺基团具有极性，还具有结构牢固的氢键，使得尼龙66的熔点较高，具有很好的物理力学性能和耐磨性以及自润滑性。但是纯尼龙66的尺寸稳定性较差、热变形温度较低、吸水率高、吸水前冲击强度偏低，吸水后刚性又大幅下降等缺点，从而限制了尼龙66的应用。
[0003]因此，技术人员展开了对尼龙66进行复合改性的研究。而提高尼龙66材料综合的物理力学性能所使用的最有效最普及的方法，就是采用玻璃纤维增强尼龙66。但玻璃纤维增强尼龙66在大幅提高尼龙66物理力学性能的同时，又有个明显缺点，就是由于玻纤和尼龙66两相界面不易良好结合，导致容易在产品产品相容性差，不能过量添加。并且，虽然尼龙66自身耐老化性很好，但是由于自身存在吸水率较高，可以长期吸收空气中的水分，从而导致物性变化，尤其是在长期持续高温高湿度的环境中，导致材料或零件经过环境影响后出现开裂或物理性能衰减严重等情况，必须针对性改善。
[0004]现有技术中一般对玻璃纤维进行表面有机化改性的方法来实现改善尼龙66和玻璃纤维之间的相容性。例如，中国专利技术专利申请CN202110442430.9公开了一种氰基硅烷偶联剂改性玻璃纤维的方法及其应用，提供了一种氰基硅烷偶联剂改性玻璃纤维的方法及改性玻璃纤维的应用，解决了现有玻璃纤维浸润剂制备方法中具有较强的树脂选择性且成本较高的技术问题。但是这种单凭偶联剂对玻璃纤维表面处理的方法具有分子间键合力不足、在熔融共混和热剪切作用下与基体所成键易破坏、玻璃纤维表面可反应性基团数量少等缺点，实际上对玻璃纤维与基体的结合、在基体中的分散以及对复合材料的力学性能没有明显的改善。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料及其制备方法，以克服现有技术中玻璃纤维与尼龙之间相容性差的问题，同时提升尼龙复合树脂的耐热性等物理性能。
[0006]本专利技术的技术方案：
[0007]一种稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料，包括：
[0008]以制备所述尼龙复合材料的原料总质量份数为100份计，包括如下质量份数的原料：
[0009]尼龙复合物38～83份；
[0010]改性玻璃纤维15～60份；
[0011]硅酮塑料添加剂0.2～3份；
[0012]所述改性玻璃纤维由玻璃纤维先经硅烷偶联剂包覆，再与丙烯酸酯单体聚合得到。
[0013]在一些实施方案中，所述尼龙复合物为PA66、PPA、MXD6中的一种或多种与半芳香尼龙聚合物组成的混合物；所述半芳香尼龙聚合物的结构如下式A所示：
[0014][0015]其中，R为碳原子数为1～3的烷基、氟原子或者氢原子中的一种，n为50～200中任意一个整数。
[0016]在一些实施方案中，所述尼龙复合物由PA66、PPA、MXD6和半芳香尼龙聚合物组成；其中，PA66、PPA、MXD6与半芳香尼龙聚合物的添加质量比为10～50：10～17：2～10：5～10。
[0017]在一些实施方案中，所述半芳香尼龙聚合物的制备方法包括，
[0018]1)将式B所示的化合物和4氨基
‑
1萘酚分别与三苯基氯甲烷反应，得到中间体1和中间体2；
[0019]2)将中间体1和中间体2混合，加热取代反应得到固体产物，再脱去三苯基得到可聚合单体；
[0020]3)将步骤2)得到的可聚合单体与己二酸加热聚合，得到半芳香尼龙聚合物；
[0021]所述式B的结构如下所示，其中，R为碳原子数为1～3的烷基、氟原子或者氢原子中的一种。
[0022][0023]在一些实施方案中，所述改性玻璃纤维的制备方法，包括：
[0024]将玻璃纤维完全浸泡在硅烷偶联剂中，持续24～48小时后捞出，在40～70℃下烘干，得到处理后的玻璃纤维；将处理后的玻璃纤维加入到水中，再加入乳化剂、可聚合单体和光引发剂，搅拌2～5小时进行反应，同时使用紫外灯进行照射，得到固体成分；过滤收集固体成分，使用去离子水反复冲洗3～5次，得到所需的改性玻璃纤维。
[0025]在一些实施方案中，所述硅烷偶联剂为KH570、KH560、KH550、KH151、KH792、SJ
‑
42中的一种或几种；优选地，所述硅烷偶联剂为KH570、KH560、KH550中的一种或几种；更优选地，所述硅烷偶联剂为KH570。
[0026]在一些实施方案中，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、Tween80、Span80、十六烷基氯化铵、N
‑
十二烷基二甲胺中的一种或多种；其中，优选乳化剂为十二烷基苯磺酸钠。
[0027]在一些实施方案中，所述可聚合单体可为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2
‑
甲基丙烯酸甲酯、2
‑
甲基丙烯酸乙酯等丙烯酸酯类有机物中的一种或多种；优选可聚合单体为甲
基丙烯酸甲酯。
[0028]在一些实施方案中，所述处理后的玻璃纤维、乳化剂、可聚合单体和光引发剂反应的添加质量比为80～150：2～5：7～20：0.5～2，将上述原料加入溶剂中，混合后反应，得到改性玻璃纤维。
[0029]本申请还提供一种稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料的制备方法，具体包括，
[0030]按照上述配方，将改性玻璃纤维、尼龙复合物、硅酮塑料添加剂通过混合机混合均匀，投入双螺杆挤出机挤出，得到尼龙复合材料。
[0031]在一些实施方案中，所述尼龙复合材料的原料还可以根据需要，添加其他助剂，如抗氧剂、阻燃剂、抗静电剂、导电剂、抗锈剂等。
[0032]有益效果：
[0033]本专利技术提供了一种稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料及其制备方法。使用硅烷偶联剂和丙烯酸酯聚合改性玻璃纤维，在玻璃纤维的表面包覆一层改性有机硅层，此有机硅层有利于增加玻璃纤维在尼龙体系中的相容性，能够在尼龙复合材料中添加较高比重的玻璃纤维而不会影响复合材料的力学性能，同时提升耐热性。将改性玻璃纤维与多种尼龙材料、半芳香尼龙聚合物、抗氧剂、硅酮塑料添加剂等进行复配，熔融挤出，获得的尼龙复合材料具有更优异的热变形温度、耐水耐乙二醇性、拉伸强度和弯曲强度等特点，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0034]以下将结合具体实施方案来说明本专利技术。需要说明的是，下面的实施例为本专利技术的示例，仅用来说明本专利技术，而不用来限制本专利技术。在不偏离本专利技术主旨或范围的情况下，可进行本专利技术构思内的其他组合和各种改良。
[0035]本专利技术所使用的化学试剂若无特殊说明，均为普通市售分析纯。实施例所用PA66购于神马股份有限公司，型号EPR27；所用EMS MXD6购于沃德夫聚合物(上海)有限公司；所用T435T本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料，其特征在于，包括：以制备所述尼龙复合材料的原料总质量份数为100份计，包括如下质量份数的原料：尼龙复合物38～83份；改性玻璃纤维15～60份；硅酮塑料添加剂0.2～3份；所述改性玻璃纤维由玻璃纤维先经硅烷偶联剂包覆，再与丙烯酸酯单体聚合得到。2.根据权利要求1所述稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙复合物为PA66、PPA、MXD6中的一种或多种与半芳香尼龙聚合物组成的混合物；所述半芳香尼龙聚合物的结构如下式A所示：其中，R为碳原子数为1～3的烷基、氟原子或者氢原子中的一种，n为50～200中任意一个整数。3.根据权利要求1所述稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙复合物由PA66、PPA、MXD6和半芳香尼龙聚合物组成；其中，PA66、PPA、MXD6与半芳香尼龙聚合物的添加质量比为10～50：10～17：2～10：5～10。4.根据权利要求1所述稳定相容玻璃纤维的尼龙复合材料，其特征在于，所述改性玻璃纤维的制备方法，包括：将玻璃纤维在硅烷偶联剂中浸泡后捞出，烘干，得到处理后的玻璃纤维；将处理后的玻璃纤维加入水中，再加入乳化剂、可聚合单体和光引发剂，搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁灿耀，张卫东，孙宁峰，
申请(专利权)人：山东龙腾新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：