[发明专利]一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法。

背景技术

随着材料技术的快速发展，很多新的材料被应用到了生活的各方面。硅灰石是一种链状偏硅酸盐矿物，通常为针状或纤维状集合体，其微小颗粒仍能保持纤维状结构。针状硅灰石结构与短玻璃纤维相似，对塑料有明显的增强效果，而价格与碳酸钙、滑石粉等填料相当，因此在塑料行业中具有广阔的应用前景。硅灰石填充增强在通用塑料中应用最多的是聚丙烯，在工程塑料中应用最多的是尼龙(PA)6和PA66。由于硅灰石是化学惰性无机材料，未经表面改性处理的硅灰石针状纤维与有机高分子的相容性差，在应用中易导致制品性能降低，影响了其在相关领域的发展。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法。

一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法，其特征在于：在高混机中加入硅灰石，然后在低速下加入用无水乙醇稀释后的偶联剂，处理20min，将硅灰石取出放入烘箱烘干，得到预处理的硅灰石；将PA66，润滑剂和抗氧剂混合均匀后经双螺杆挤出机主喂料口加入，硅灰石经主喂料口或侧喂料口加入；将挤出粒料在烘干箱中干燥，然后用注塑机注射成型。

本发明所述的一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法，其特征在于所述硅灰石的干燥温度为110℃，干燥时间为2h。

本发明所述的一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法，其特征在于所述双螺杆挤出机各区温度范围为240～265℃。

本发明所述的一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法，其特征在于所述粒料的干燥温度为110℃，干燥时间为4h。

本发明所述的一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法，其特征在于所述硅烷偶联剂为KH560。

本发明所述的一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法，通过对原材料的重新选择及制备工艺的调整，使得所制备的复合材料的力学性能更好，拉伸强度和弯曲强度得到提高，制备工艺稳定，且过程简单，易于操作，具有较大的市场价值。

具体实施方式

一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法，其特征在于：在高混机中加入硅灰石，然后在低速下加入用无水乙醇稀释后的偶联剂，处理20min，将硅灰石取出放入烘箱烘干，得到预处理的硅灰石；将PA66，润滑剂和抗氧剂混合均匀后经双螺杆挤出机主喂料口加入，硅灰石经主喂料口或侧喂料口加入；将挤出粒料在烘干箱中干燥，然后用注塑机注射成型。

本发明所述的一种尼龙硅灰石复合材料的制备方法，所述硅灰石的干燥温度为110℃，干燥时间为2h。所述双螺杆挤出机各区温度范围为240～265℃。所述粒料的干燥温度为110℃，干燥时间为4h。所述硅烷偶联剂为KH560。随KH550含量的增加，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度整体呈增加趋势，在KH550质量分数为0.5%和1.0%时，复合材料的弯曲强度比硅灰石未处理时的弯曲强度略低。随着KH560含量的增加，复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度先增加后降低，但力学性能都高于硅灰石未处理时的力学性能。用1%KH560预处理硅灰石，制备的PA66／硅灰石复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度最佳。KH560比KH550处理硅灰石的效果好，说明硅烷偶联剂有机端的化学结构对PA66和硅灰石界面间的粘接有比较大的影响。随着硅灰石粒径的减小，复合材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度都有明显提高。由于硅灰石是一种纤维状集合体，共混时受双螺杆挤出机的剪切作用，粒径大的硅灰石结构破坏严重，长径比变小，从而导致复合材料的力学性能较低。双螺杆挤出机螺杆转速为100r／min、硅灰石以侧喂料加入时，制备的PA66／硅灰石复合材料的力学性能较好。由于硅灰石本身具有一定长径比，在复合材料中硅灰石长径比越大，对PA66的增强效果越好，所以在加工过程中要尽量使硅灰石长径比不被破坏，这样才会得到力学性能较好的复合材料。而硅灰石以主喂料加入和在高螺杆转速下，都对其长径比破坏很大。经过挤出机以后，硅灰石的长径比发生变化，以主喂料加入的硅灰石长径比很小；以侧喂料加入的硅灰石，低螺杆转速时硅灰石的长径比较高，有助于提高PA66／硅灰石复合材料的力学性能，这也说明了在螺杆转速为100r／min，采用侧喂料加入的硅灰石制备的PA66／硅灰石复合材料的力学性能最好的原因。未经处理的硅灰石与PA66的界面结合差，当复合材料受到外力时，硅灰石与PA66发生分离经处理的硅灰石与PA66的界面结合较好，这使得经过偶联剂处理的PA66／硅灰石复合材料的强度高于未处理的PA66／硅灰石复合材料的强度。