[发明专利]一种玻璃纤维增强尼龙66复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于玻纤增强聚酰胺及其制备领域，具体涉及由尼龙66、玻璃纤维和磷酸盐玻璃制成的高填充、高流动性复合材料及其制备方法。

背景技术

尼龙是五大工程塑料中产量最大、品种最多、应用领域最广的一种高分子材料，主要涉及机械制造业，电子电器和交通运输等领域。其中，尼龙6和尼龙66的产量最大，约占尼龙总产量的90%。这主要是因为尼龙树脂具有较高的机械强度、耐热性、自润滑性、优良的阻隔性能和耐化学腐蚀等优异的综合性能。但是纯尼龙也存在明显的缺陷：如吸水率大，制品尺寸稳定性差，阻燃性能一般。随着汽车工业、电子工业的发展，人们对尼龙制品的强度和稳定性提出了更高的要求。尤其要求提高尼龙制品的机械强度，以取代工业应用中金属材料作为结构制件，增强尼龙的研究层出不穷。

目前，以玻璃纤维增强尼龙66复合材料最具代表性。使用玻璃纤维填充尼龙66可以大幅提高材料的强度、模量、耐热性，但由于填充量很大，造成熔体流动性差，增加功耗和设备损耗，降低生产效率，增加制品成型难度。人们开始关注提高玻璃纤维的填充含量的同时增强尼龙66复合材料的加工流动性能。中国授权专利公告号为CN101230192B，公开了一种提高玻璃纤维增强聚酰胺复合材料流动性的方法：通过处理可膨胀石墨，降低膨胀石墨的温度，使得在加工过程中膨胀石墨进行连续膨胀，促进纤维在基质树脂中的分散和熔融效果，使得材料熔体流动速率提高了1-2.5倍。但是，此发明提高玻纤增强尼龙66体系的流动性主要体现在造粒阶段，对二次成型时熔体流动性的改善有限。虽然玻纤的最高填充量达到了50%，但材料的流动性会明显降低，并且处理膨胀石墨使用了有毒的小分子物质，不适于当前对环保材料的要求。

1983年美国专利US4379070通过一步熔融法制得了一系列的磷酸盐玻璃。近些年来Otaigbe等研究者开始了关于锌碱金属磷酸盐玻璃（zinc alkali phosphate glasses，Tg：270-330℃），铅磷酸盐玻璃（lead pyrophosphate glasses，Tg：390℃左右），锡氟磷酸盐玻璃（tin fluorophosphates glasses，Tg：55-150℃）与聚合物（LDPE、PP、PS、PEI、PEEK、PPS等）形成的杂化材料的研究，并发现许多优异的性能。而目前尤其以锡氟磷酸盐玻璃/聚合物杂化材料的研究最为突出，这类特殊的磷酸盐玻璃的具有较低的玻璃化转变温度，且在很宽广的频率和温度范围内表现近似牛顿流体,它的粘度有强烈的温度依赖性。由于低Tg的特点，使得它们在许多聚合物的加工温度范围内呈流体状态，避免了高填充量带来的加工问题。因此，可以通过将磷酸盐玻璃加入到玻纤填充尼龙66的体系中，制备一种具有高玻纤填充量、高流动性的尼龙66复合材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高填充、高流动性的玻璃纤维增强尼龙66复合材料及其制备方法。

本发明提供的玻璃纤维增强尼龙66复合材料的组成和重量份数如下：

其中，磷酸盐玻璃参照了美国专利US4379070以氟化亚锡53份，氧化亚锡18份，五氧化二磷29份为主要原料并通过一步熔融法制得的锡氟磷酸盐玻璃粉末。

所述尼龙66是选自己二胺和己二酸通过直接或间接法缩聚生成的熔体流动速率大于10.0g/10min的共聚物。

所述玻璃纤维是经过偶联剂表面处理的玻璃纤维。所使用的偶联剂是硅烷类偶联剂，如：γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷。

所述抗氧剂是针对于聚酰胺的氧化降解的抗氧剂，可采用酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂，其中酚类抗氧剂是抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂330、抗氧剂300中的一种或两种；亚磷酸酯类抗氧剂是抗氧剂168。

一种玻璃纤维增强尼龙66复合材料的制备方法，包括如下制备步骤：

A、尼龙66粉末的制备：

将15-20重量份尼龙66溶解于50-100重量份60-100℃81-88wt%的甲酸溶液重，将尼龙66溶液边倾倒、边搅拌加入到60-100份乙醇的水溶液，抽滤。

将抽滤后得到的产品继续在60-100℃蒸馏水中水洗、抽滤，如此重复3-7次，于80-120℃干燥3-24h，得到尼龙66粉末；

B、玻璃纤维增强尼龙66复合材料的制备：

按上述重量份配比将粉末原料混合均匀，经过双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，工艺参数：熔体温度为260-290℃，螺杆转速为50rap/min，从而制得玻璃纤维增强尼龙66复合材料。