[发明专利]玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙及其制备

说明书

技术领域

本发明属高分子纳米复合材料领域，特别是涉及一种玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙及其制备方法。

背景技术

尼龙具有力学强度高、熔点高、耐磨、耐油等优点，被广泛用于汽车、机电、电子、纺织、家电等领域。随着应用领域的不断拓展，对它的韧性提出了更高的要求。通常的增韧方法是加入增韧剂如PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)等非极性聚合物，这类非极性聚合物能有效降低尼龙的吸水性，从而达到增韧的目的，但这往往使尼龙的强度降低幅度较大。因此开发能同时增强增韧的尼龙十分重要。玻璃纤维的强度和杨氏模量比尼龙6大10～20倍，玻璃纤维与尼龙6复合强度高有可能代替金属使用。中国专利“一种玻璃纤维增强材料的制备方法”(申请号：200310112780.0)公开了玻璃纤维增强尼龙6具有优良的力学强度和较好的成型加工性的研究成果，同时也发现采用增韧剂POE改性的尼龙6能满足摩托车头盔的韧性要求。

近年来，聚合物基有机/无机纳米复合材料已引起人们的广泛关注。与传统的聚合物增强增韧改性方法相比，纳米材料能较全面地改善聚合物的综合性能，但是要达到好的改性效果必须使无机纳米微粒在聚合物中分散良好。

目前增强尼龙或者增韧尼龙的研究已取得了一定成果，但是同时达到较好的增强增韧效果的改性尼龙的研究报道较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙及其制备，采用玻璃纤维、弹性体、用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒来多元协同改性尼龙，可以同时实现增强增韧的目的，满足不同领域应用的需要。

本发明的一种玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙，是由尼龙6、玻璃纤维、弹性体和用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒为原料经熔融共混制备，其各原料的组成(质量份数)为45～60份尼龙6、玻璃纤维15～20份、弹性体10～30份、用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒2～20份。

所述弹性体选自乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-α烯烃聚合物、它们(乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-α烯烃聚合物)的马来酸酐接枝产物中的一种或几种混合物；

所述无机纳米微粒选自纳米CaCO₃、纳米SiO₂、纳米Al₂O₃中的一种或几种混合物；

所述硅烷偶联剂选自四甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物。

本发明的玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙的制备方法，是以两步熔融共混法制备改性尼龙的工艺，具体步骤如下：

(1)用硅烷偶联剂将无机纳米微粒进行表面改性，将无机纳米微粒和硅烷偶联剂按照1∶1～3∶1的摩尔比加入三颈瓶中，经超声分散10min～30min后，加入乙醇和水，在60～80℃的水浴中搅拌1～2h，再用氨水调节pH值到8.5～9.5，冷却、过滤、洗涤、100～120℃干燥后，得到用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒；

(2)第一步熔融共混

将尼龙和玻璃纤维熔融共混挤出造粒，共混温度220～260℃，共混压力为0.1～1.0Mpa；

(3)第二步熔融共混

将第一步所得颗粒、弹性体和用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒共混，共混温度210～240℃，共混压力为0.1～1.0Mpa，共混时间为5～15min，制得改性尼龙。

本发明的有益效果：

(1)由于采用硅烷偶联剂对无机纳米微粒进行表面改性，较好地解决了无机纳米微粒易团聚的问题，提高了无机纳米微粒在聚合物基体中的分散性能，同时硅烷偶联剂的亲水基团与无机纳米微粒相连，亲油基团与聚合物基体相容，有效地提高了无机纳米微粒和聚合物基体的相容性；

(2)采用两步熔融共混工艺，有效地改善了玻璃纤维、弹性体和尼龙混合的均匀性，提高了多元复合体系的分散性和稳定性，因而能同时实现增强增韧的目的，熔融共混工艺简便易行，有利于工业上实际应用。

具体实施方式

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。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1