[发明专利]一种高光泽、高流动长玻璃纤维增强聚酰胺复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚酰胺复合材料，具体地说涉及一种高光泽、高流动长玻璃纤维增强聚酰胺复合材料及其制造方法。

背景技术

聚酰胺树脂(PA)具有高强度，耐磨，耐溶剂，自润滑性好和使用温度范围广等优点，是国际上产量最大，应用最广的工程塑料之一。然而，聚酰胺也存在不足之处，即低温和干态冲击强度低，吸水性和吸湿(水)率、抗蠕变性差、密度和材料加工成本都较高。为了适应性能要求的不断提高，添加纤维和填料使树脂强度得到改善是最常用的方法。通过采用纤维、晶须、无机填料等对聚酰胺进行增强复合改性，制成热塑性增强聚酰胺复合材料，大幅度提高聚酰胺材料的强度、刚度、耐蠕变、耐热等性能。

长纤维增强热塑性树脂是一种增强纤维单向排布且其长度与树脂粒料长度相同的增强热塑性树脂。它与常规短纤维增强热塑性树脂相比，具有更加优异的机械性能、耐动态疲劳性能、抗蠕变性能等；特别是材料的抗冲击性能极为优异。

但是，在此技术中，纤维的浸渍是重点和难点。虽然在使用热固性树脂(如环氧树脂或聚酯)来浸渍纤维的情况下，困难不会太大，因为这些热固性树脂在固化前下常为液体或溶液。用室温下为固体并有相当高的熔点的热塑性树脂，特别是对熔点很高的聚酰胺树脂(PA6、PA66等，熔点在220～265℃)，由于高的熔融温度和非常高的结晶速率，纤维的充分浸渍是比较困难的。因此在注射成型加工过程中，高比例的增强材料，例如玻璃纤维、碳纤维或其他增强材料，和不充分的纤维浸渍，会降低迅速固化的结晶聚合物基材的流动性，尤其是在高增强比例以及模塑制品具有大壁厚的情况下，从而导致所得增强复合材料的性能劣化以及表面质量下降。

通过低粘度的可聚合的单体或低聚物，浸渍纤维而后聚合成型制备连续纤维增强的复合材料已有专利报道。例如中国专利CN1022189、中国公开专利CN17775515等通过预浸渍聚酰胺预聚体，然后进一步进行反应聚合的方法来制备长纤维增强热塑性PA66复合材料。这些技术方案的缺点是生产工艺复杂，需要进行聚合反应、固相缩聚增粘等步骤，导致生产操作的可控性差，生产时间和成本大幅度增加，生产效率低，这些原因导致用这种方法生产的长纤维增强聚酰胺复合材料产品成本过高。

另外，中国公开专利CN1777633公开了一种采用高熔点、低粘度的特殊星型聚酰胺作为浸渍基体来长纤增强聚酰胺复合材料的方法，这种方法的缺陷是需要预先采用聚合方法制备特殊的星型聚酰胺树脂，聚合反应时间较长、生产工艺复杂，使这种技术的使用受到局限。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备工艺简单、各项力学性能优异的高光泽、高流动长玻璃纤维增强聚酰胺的复合材料，以克服现有技术在改善玻璃纤维增强聚酰胺制件表观质量同时所导致的材料原有力学和热学性能受损害的缺点。

本发明的另一个目的是提供上述高光泽、高流动长玻璃纤维增强聚酰胺材料的制备方法。

本发明目的是这样实现的：一种高光泽、高流动长玻璃纤维增强聚酰胺复合材料，其组成按重量百分比，包括30～60％与颗粒长度平行的方式排列的长玻璃纤维和70～40％改性星型聚酰胺树脂。

所述改性星型聚酰胺树脂是对已有的商品化的线性聚酰胺树脂通过双螺杆等熔融捏合设备进行反应挤出制备，所述改性星型聚酰胺树脂含有如下组分，以下均为重量百分数：

聚酰胺树脂                                      94～99％

1，4-二氨基丁烷-N，N’-四-1-丙基胺              0.05～5％

热稳定剂                                        0.1～2％

所述聚酰胺树脂的相对粘度指数为2.0～4.0。

所述的长玻璃纤维增强聚酰胺材料，其特征在于所述热稳定剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098、抗氧剂DSTDP中的一种或几种的混合物。

上述长玻璃纤维增强聚酰胺材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备改性星型聚酰胺树脂：使用带有侧向喂料口的(L/D＝48)双螺杆挤出机生产，在主喂料口(加料筒用氮气保护)加入聚酰胺6树脂和1，4-二氨基丁烷-N，N’-四-1-丙基胺，在侧向喂料口加入热稳定剂和小部分聚酰胺。同时，调整挤出机相应螺杆组合及加工温度、螺杆转速等工艺参数设定以保证物料停留时间等工艺稳定性。(2)制备长玻璃纤维增强聚酰胺材料：熔融改性星型聚酰胺树脂熔体浸渍连续长玻璃纤维，制备长玻璃纤维增强聚酰胺材料。