[发明专利]一种改性玻璃纤维及利用多巴胺对玻璃纤维进行改性的方法与增强聚酰胺6复合材料

说明书

本发明提供了一种改性玻璃纤维及利用多巴胺对玻璃纤维进行改性的方法与增强聚酰胺6复合材料。该改性方法是采用多巴胺对玻璃纤维进行改性，其中，所述多巴胺与玻璃纤维的质量比例为0.01‑0.3。本发明还提供了由此制备的改性玻璃纤维以及基于该改性玻璃纤维制备的增强聚酰胺6复合材料及其制备方法。本发明利用多巴胺对玻璃纤维包覆改性，能够提高玻璃纤维与聚酰胺6的界面相互作用，从而提高玻璃纤维对聚酰胺6基体的增强效果。

技术领域

本发明涉及一种改性玻璃纤维及利用多巴胺对玻璃纤维进行改性的方法与增强聚酰胺6复合材料，属于高分子材料技术领域。

背景技术

聚酰胺6(PA6)具有力学性能高、自润滑性、耐磨以及加工流动性好的特点，是一种重要的工程塑料，在汽车工业、电子电气、机械设备等各个领域有着广泛的应用。通过低成本、高性能的玻璃纤维补强后，聚酰胺6的力学性能、尺寸稳定性、耐热性能可得到显著的提高，可以替代金属材料用于各种机械部件，从而减轻重量。然而，未经表面改性的玻璃纤维与聚酰胺6基体具有较弱的界面相互作用，补强效果并不理想。目前最常用的玻纤表面改性剂为硅烷偶联剂，比如γ-氨丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)，而硅烷偶联剂在改性过程中会产生挥发性有机化合物(VOC)，如甲醇、乙醇，对环境产生不利影响。CN106674593 A公布了一种采用聚氧乙烯醚基团部分代替硅烷偶联剂中的烷氧基团，以减少VOC的产生，但该过程涉及较为复杂的化学改性工艺，并且会降低偶联剂与填料的反应活性。CN108948247A公布了一种低分子量环氧基封端的聚丁二烯来代替硅烷偶联剂，从而避免VOC的产生，该方法涉及条件比较严苛的阴离子聚合方法，另外环氧基团与填料上的羟基反应需要较高温度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种改性玻璃纤维以及增强聚酰胺6复合材料，通过多巴胺对玻璃纤维进行改性，并利用多巴胺改性玻璃纤维对聚酰胺6进行增强，能够使制备得到的玻璃纤维/聚酰胺6复合材料具有良好的力学性能。

为达到上述目的，本发明提供了一种利用多巴胺对玻璃纤维进行改性的方法，其是采用多巴胺对玻璃纤维进行改性，其中，所述多巴胺与玻璃纤维的质量比例为0.01-0.3；优选为0.015-0.15。

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述改性方法包括将玻璃纤维、多巴胺混合得到分散液，然后进行包覆反应；

其中，在所述分散液中，所述多巴胺的浓度为0.1-3mg/mL；优选为0.2-2.0mg/mL。

根据本发明的具体实施方案，优选地，上述改性方法包括以下步骤：

(1)配制Tris-HCl缓冲水溶液，并将pH值调整为8-10；

(2)将玻璃纤维原丝加入到所述Tris-HCl缓冲水溶液中，并进行搅拌超声分散成单丝状态；

(3)加入多巴胺并进行搅拌超声处理，再继续进行搅拌超声处理，得到分散液；

(4)将所述分散液放置到摇床中，并在摇晃状态下进行包覆反应；

(5)将反应结束后的分散液进行过滤、洗涤、90-100℃干燥，得到改性玻璃纤维。

根据本发明的具体实施方案，优选地，所述包覆反应的时间为12-24h，摇床转速为100-130r/min。

本发明还提供了一种改性玻璃纤维，其是由本发明所提供的利用多巴胺对玻璃纤维进行改性的方法制备的。

本发明还提供了一种增强聚酰胺6复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

将本发明提供的多巴胺改性玻璃纤维与聚酰胺6混合，得到所述增强聚酰胺6复合材料。

根据本发明的具体实施方案，优选地，以改性玻璃纤维与聚酰胺6的总质量计，所述改性玻璃纤维的添加量为30％。