| 专利名称： | 尼龙复合材料 | ||
| 专利名称(英文)： | Nylon composite material | ||
| 专利号： | CN201610038412.3 | 申请时间： | 20160120 |
| 公开号： | CN105504799A | 公开时间： | 20160420 |
| 申请人： | 惠州市华聚塑化科技有限公司 | ||
| 申请地址： | 516000 广东省惠州市博罗县石湾镇滘源工业区 | ||
| 发明人： | 刘典典; 冉进成; 官炳荣; 官炳桂 | ||
| 分类号： | C08L77/02; C08L77/06; C08L77/00; C08L51/00; C08K13/06; C08K9/04; C08K3/22; C08K7/14; B29C47/92 | 主分类号： | C08L77/02 |
| 代理机构： | 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224 | 代理人： | 邓云鹏 |
| 摘要： | 一种尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：尼龙树脂24.4～57.4％；短切玻璃纤维35～60％；改性纳米勃姆石5～15％；相容剂2～5％；润滑剂0.1～1％；抗氧剂0.1～1％。上述尼龙复合材料，基于玻璃纤维增强尼龙复合材料具有高强度的特点，通过改性纳米勃姆石与玻纤协同增强，不仅保持了玻璃纤维增强尼龙复合材料的优点，进一步提高材料的强度和韧性，克服了高玻璃纤维含量导致的材料尺寸稳定性差、表面缺陷的缺点，且对材料颜色影响较小，机械性能优异、流动性较好，可应用于需求高强度的机械、汽车零件制造。 | ||
| 摘要(英文)： | A nylon composite material, comprising the following weight percentage of each component of : nylon resin 24.4-57.4% ; chopped glass fiber 35-60% ; modified nano-crystalline boehmite 5-15% ; compatilizer 2-5% ; lubricant 0.1-1% ; antioxidant 0.1-1%. The above-mentioned composite material of nylon, glass fiber reinforced nylon-based composite material has high strength, through modified nano-crystalline boehmite with the glass fiber to enhance synergistically, not only maintains the glass fiber reinforced nylon composite material the advantages, further improve the material strength and toughness, is overcome due to the high glass fiber content of the material size stability is poor, the shortcoming of the surface defect, and the material has little influence on the color, excellent mechanical property, the fluidity of the slag is good, can be applied to a mechanical strength high demand, automobile parts manufacturing. | ||
1.一种尼龙复合材料，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：
2.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述改性纳米勃姆石采用纳米勃 姆石经油酸改性后，表面与甲基丙烯酸甲酯接枝得到。
3.根据权利要求2所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述改性纳米勃姆石的粒径为40 ～100nm。
4.根据权利要求3所述的尼龙复合材料，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：
5.根据权利要求4所述的尼龙复合材料，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：
6.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙树脂为尼龙6、尼龙46或 高温尼龙中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘 油酯接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
8.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述的短切玻璃纤维的平均长度 为1～10mm，平均直径为7～18μm。
9.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、 硅酮粉或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为受阻酚类或含 磷抗氧剂的至少一种。
1.一种尼龙复合材料，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：
2.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述改性纳米勃姆石采用纳米勃 姆石经油酸改性后，表面与甲基丙烯酸甲酯接枝得到。
3.根据权利要求2所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述改性纳米勃姆石的粒径为40 ～100nm。
4.根据权利要求3所述的尼龙复合材料，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：
5.根据权利要求4所述的尼龙复合材料，其特征在于，包括如下重量百分比的各组分：
6.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述尼龙树脂为尼龙6、尼龙46或 高温尼龙中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘 油酯接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
8.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述的短切玻璃纤维的平均长度 为1～10mm，平均直径为7～18μm。
9.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、 硅酮粉或季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的尼龙复合材料，其特征在于，所述抗氧化剂为受阻酚类或含 磷抗氧剂的至少一种。
翻译：技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种尼龙复合材料。
背景技术
尼龙(Nylon)，学名聚酰胺(Polyamide)，简称为PA，是指高分子链上具有酰胺基 (—NHCO—)重复结构单元的热塑性树脂的总称。聚酰胺虽然种类较多，但主要由两种方法 制得，一种是由二元羧酸与二元胺发生官能团间的缩聚反应制备；另一种是用己内酰胺或 ω-氨基己酸开环聚合得到。随着社会的发展，工程塑料已经广泛应用于汽车制造、电子电 气、航空航天等行业，但工程塑料面临的使用环境也会越来越苛刻，比如高温、高电压、高 湿、高负荷、化学试剂等，对工程塑料的性能要求也越高，常常需要在高温条件下保持其力 学性能，提高阻燃性能或电性能等。近年来，尼龙的主要改性方法可分为共聚改性、共混改 性以及填充改性。但是目前采用的改性方法针对性很强，某些性能不能兼顾。玻璃纤维价格 低廉，强度和杨氏模量较尼龙树脂大10倍，吸水率非常低，耐热和耐化学药品性能和机械性 能出色，是一种理想的工程用增强材料，但是当玻纤含量超过40％后，其增强效果变得不明 显，反而延张性下降，而且表面出现浮纤、光泽度下降等。同时，玻璃纤维含量添加越高，对 设备的损耗越大，造成较高的隐形成本。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种尼龙复合材料，其不仅具有较好的表面性 能，同时具有较好的机械性能。
一种尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：
在其中一个实施例中，所述改性纳米勃姆石为采用纳米勃姆石经油酸改性后，表 面与甲基丙烯酸甲酯接枝得到的。
在其中一个实施例中，所述改性纳米勃姆石的粒径为40～100nm。
在其中一个实施例中，包括如下重量百分比的各组分：
在其中一个实施例中，包括如下重量百分比的各组分：
在其中一个实施例中，所述尼龙树脂为尼龙6、尼龙46或高温尼龙中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝苯乙烯-乙烯-丁 烯-苯乙烯嵌段共聚物。
在其中一个实施例中，所述的短切玻璃纤维的平均长度为1～10mm，平均直径为7 ～18μm。
在其中一个实施例中，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉或季戊四醇硬脂酸 酯中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述抗氧化剂为受阻酚类或含磷抗氧剂的至少一种。
上述尼龙复合材料，基于玻璃纤维增强尼龙复合材料具有高强度的特点，通过改 性纳米勃姆石与玻纤协同增强，不仅保持了玻璃纤维增强尼龙复合材料的优点，进一步提 高材料的强度和韧性，克服了高玻璃纤维含量导致的材料尺寸稳定性差、表面缺陷的缺点， 且对材料颜色影响较小，机械性能优异、流动性较好，可应用于需求高强度的机械、汽车零 件制造。
此外，上述尼龙复合材料，由于添加改性纳米勃姆石，可以对设备起到润滑作用， 减少玻璃纤维对设备的磨损，降低损耗成本。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实 施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是 本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发 明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
一种尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：尼龙树脂：24.4～57.4％；短 切玻璃纤维：35～60％；改性纳米勃姆石：5～15％；相容剂2～5％；润滑剂0.1～1％；抗氧剂 0.1～1％。
进一步地，一种尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：尼龙树脂：35.4～ 46.4％；短切玻璃纤维：40～55％；改性纳米勃姆石：10～15％；相容剂：2～4％；润滑剂：0.1 ～1％；抗氧剂：0.1～1％。
具体地，所述尼龙树脂为尼龙6、尼龙66、尼龙46或高温尼龙的至少一种。
具体地，所述改性纳米勃姆石采用纳米勃姆石经油酸改性后，表面与甲基丙烯酸 甲酯接枝得到。所述改性纳米勃姆石具有疏水性，且所述改性纳米勃姆石的粒径为40～ 100nm。例如，所述改性纳米勃姆石的粒径为50～60nm。
具体地，所述短切玻璃纤维为无碱短切玻璃纤维，所述短切玻璃纤维的平均长度 为1～10mm，平均直径为7～18μm。例如，所述短切玻璃纤维的平均长度为5～8mm，平均直径 为10～16μm。又如，所述短切玻璃纤维的平均长度为6mm，平均直径为14μm；这样，具有材料 尺寸稳定性较好的效果。
具体地，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌 段共聚物，即SEBS-g-GMA。
具体地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、硅酮粉、季戊四醇硬脂酸酯中的至少一 种。
具体地，所述抗氧化剂为受阻酚类或含磷抗氧剂的至少一种。例如抗氧剂由N,N'- 双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺与双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚 磷酸酯按重量比为1：1混合得到。
在本发明一实施例中，玻纤增强尼龙复合材料包括如下重量百分比的各组分：尼 龙6：46.4％；短切玻璃纤维：40％；改性纳米勃姆石：5％；相容剂：2％；润滑剂：0.3％；抗氧 剂：0.3％。
本发明一实施例中还提供一种尼龙复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S110、按上述重量百分比称取原料并进行干燥，其中，尼龙树脂的干燥条件为80～ 100℃条件下干燥4～8h；
S120、将干燥后的尼龙树脂、改性纳米勃姆石、相容剂、润滑剂及抗氧剂均匀混和 后加入双螺杆挤出机的料斗内，并在双螺杆挤出机的侧向喂料口处添加短切玻璃纤维后挤 出；
例如，将干燥后的尼龙树脂、改性纳米勃姆石、相容剂、润滑剂及抗氧剂加入高速 混合机中混合15～20min，使原料混合均匀后加入双螺杆挤出机。
具体地，双螺杆挤出机工艺条件设置为：一区温度为200～220℃，二区温度为220 ～240℃，三区温度为220～240℃，四区温度为220～250℃，五区温度为220～250℃，六区温 度为220～240℃，七区温度为220～240℃，八区温度为220～240℃，九区温度为220～250 ℃，主机转速为240～400rpm，产量为200kg/h。
S130、挤出后冷却、干燥、切粒，得到尼龙复合材料。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标 准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建 议的条件进行。
在实施例及对比例复合材料配方中，尼龙6牌号为PA6-YH400，岳阳石化生产。所述 玻璃纤维牌号为988A，巨石集团生产。所述润滑剂为PETS，美国Lonza公司生产。所述抗氧剂 为1098和S9228按1:1混合。其中抗氧剂1098牌号为IRGANOX1098，化学名称为N,N'-双-(3- (3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，抗氧剂1098牌号为DoverphoS-9228，化学名 称为双(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，美国Dover公司生产。
制备方法：
将尼龙6在100℃条件干燥6h，将干燥后的尼龙6、改性纳米勃姆石、相容剂、润滑 剂、抗氧剂在高速混合机中搅拌3分钟后加入双螺杆挤出机料斗，并在双螺杆挤出机的侧向 喂料口处添加短切玻璃纤维。双螺杆挤出机工艺条件设置为：一区温度为200～220℃，二区 温度为220～240℃，三区温度为220～240℃，四区温度为220～250℃，五区温度为220～250 ℃，六区温度为220～240℃，七区温度为220～240℃，八区温度为220～240℃，九区温度为 220～250℃，主机转速为240～400rpm，产量为200kg/h。挤出后冷却、干燥、切粒，得到尼龙 复合材料。
性能检测方法：
拉伸强度按ASTM-D638标准来进行拉伸强度的检测，试样类型为I型，样条尺寸 (mm)：(165±2)×(12.70±0.2)×(3.20±0.2)，拉伸速度为50mm/min。
弯曲强度和弯曲模量按ASTM-D790标准进行检验，试样尺寸(mm)：(127±2)× (12.7±0.2)×(3.20±0.2)，弯曲速度为13mm/min。
缺口冲击强度按按ASTM-D256标准进行检验，试样类型为V缺口型，试样尺寸(mm)： 63.5×(12.7±0.2)×(3.2±0.2)；缺口类型为V口类，缺口剩余厚度10.16mm。
热变形温度按ASTM-D648标准进行检验，负载为1.82Mpa，试样尺寸(mm)：(127±2) ×(12.7±0.2)×(3.20±0.2)；最大变形量为0.254mm。
吸水率按照GB/T1462-2005标准进行测试；
熔体流动速率按照ASTMD1238进行测试；
翘曲与表面:目测，按DIN16901注塑圆片规格为99.85mm×99.85mm×3.2mm，在水 平桌面放置24h后观察。
实施例1
本发明实施例1中尼龙复合材料，包括如下重量百分比如下组分：
尼龙6：57.4％，短切玻璃纤维：35％，改性纳米勃姆石：5％，相容剂：2％，润滑剂： 0.3％，抗氧剂：0.3％。
本发明实施例1中尼龙复合材料制备方法，包括如下步骤：
将尼龙6在100℃条件干燥6h，将纳米云母在100℃条件干燥8h。将干燥后的尼龙6、 改性纳米勃姆石、相容剂、润滑剂、抗氧剂在高速混合机中搅拌3分钟后加入双螺杆挤出机 料斗，并在双螺杆挤出机的侧向喂料口处添加短切玻璃纤维。双螺杆挤出机工艺条件设置 为：一区温度为200～220℃，二区温度为220～240℃，三区温度为220～240℃，四区温度为 220～250℃，五区温度为220～250℃，六区温度为220～240℃，七区温度为220～240℃，八 区温度为220～240℃，九区温度为220～250℃，主机转速为240～400rpm，产量为200kg/h。 挤出后冷却、干燥、切粒，得到玻纤增强尼龙复合材料。
实施例2
本发明实施例2中玻纤增强尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：
尼龙6：46.4％，短切玻璃纤维：35％，改性纳米勃姆石：15％，相容剂：3％，润滑剂： 0.3％，抗氧剂：0.3％。
本发明实施例2中玻纤增强尼龙复合材料的制备方法同实施例1。
实施例3
本发明实施例3中尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：
尼龙6：46.4％，短切玻璃纤维：40％，改性纳米勃姆石：10％，相容剂：3％，润滑剂： 0.3％，抗氧剂：0.3％。
本发明实施例3中玻纤增强尼龙复合材料的制备方法同实施例1。
实施例4
本发明实施例4中尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：
尼龙6：46.4％，短切玻璃纤维：45％，改性纳米勃姆石：5％，相容剂：3％，润滑剂： 0.3％，抗氧剂：0.3％。
本发明实施例4中玻纤增强尼龙复合材料的制备方法同实施例1。
实施例5
本发明实施例5中尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：
尼龙6：35.4％，短切玻璃纤维：50％，改性纳米勃姆石：10％，相容剂：4％，润滑剂： 0.3％，抗氧剂：0.3％。
本发明实施例5中玻纤增强尼龙复合材料的制备方法同实施例1。
实施例6
本发明实施例6中尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：
尼龙6：24.4％，短切玻璃纤维：55％，改性纳米勃姆石：15％，相容剂：5％，润滑剂： 0.3％，抗氧剂：0.3％。
本发明实施例6中玻纤增强尼龙复合材料的制备方法同实施例1。
实施例7
本发明实施例7中尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：
尼龙6：25.4％，短切玻璃纤维：60％，改性纳米勃姆石：10％，相容剂：4％，润滑剂： 0.3％，抗氧剂：0.3％。
本发明实施例7中玻纤增强尼龙复合材料的制备方法同实施例1。
对比例1
本发明对比例1中尼龙复合材料，包括如下重量百分比的各组分：
尼龙6：46.4％，短切玻璃纤维：50％，相容剂：3％，润滑剂：0.3％，抗氧剂：0.3％。
对比例1中玻纤增强尼龙复合材料的制备方法同实施例1。
实施例、对比例的各组分含量及性能测试结果见表1及表2。
表1实施例1～7及对比例1的组份含量
表2尼龙复合材料的测试性能表
从表1及表2可以看出，通过实施例2、3、4及对比例可以看出，在相同填充量的情况 下，与单独添加短切玻璃纤维得到的尼龙复合材料相比，同时添加改性纳米勃姆石与玻璃 纤维得到的尼龙复合材料的机械强度(拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量及缺口冲击强度)得 到了进一步的提高，在吸水率、熔体流动速率方面都得到明显改善，提高了复合材料的表面 性能，改善了复合材料的翘曲问题。这是因为改性纳米勃姆石粒径较小，同时表面经过甲基 丙烯酸甲酯接枝改性，与基体材料尼龙具有较好的相容性，同时还可增加玻璃纤维与尼龙 的相容性，克服了在较高的玻璃纤维含量情况下玻璃纤维不易分散的问题，从而获得一种 高机械强度、易加工、表面良好的高性能增强尼龙复合材料。
此外，在制得的尼龙复合材料中，在一定的玻璃纤维含量的范围内，随着纳米勃姆 石含量的增加，复合材料的机械强度得到了进一步提高，材料的吸水率逐渐降低。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实 施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存 在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来 说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护 范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
