[发明专利]一种高强度低冰覆盖的尼龙复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种高强度低冰覆盖的尼龙复合材料及其制备方法与应用，包括如下重量份的组分：脂肪族聚酰胺树脂10‑65份、聚丙烯树脂10‑25份、相容剂5‑10份、玻璃纤维45‑60份、防覆冰助剂2‑10份；所述防覆冰助剂包括如下重量份的组分：聚倍半硅氧烷40‑60份、硅酮20‑30份、聚四氟乙烯20‑30份。本发明提供的高强度低冰覆盖的尼龙复合材料具有机械强度高、冰覆盖率低的优点。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高强度低冰覆盖的尼龙复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

防覆冰技术一直以来得到人们的广泛关注，多集中于通过外部加热、震动等方式，或者通过对部件外表面进行微观结构修饰例如荷叶结构等方法的研究，关于对材料本身基材优化达到防覆冰的研究较少。

玻纤增强尼龙材料以其优异的强度和刚性，在诸多结构部件中有着重要应用。无人机是近年兴起的智能化科技产品，广泛应用在地形测绘、电力巡检、火灾抢险以及高空摄影等方面。随着应用的不断拓展，在高纬度、高海拔或者低温下飞行时，无人机桨叶、机身等极容易凝结水汽，导致表面覆冰，覆冰后引起机器故障。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种高强度低冰覆盖的尼龙复合材料及其制备方法与应用。

为达到其目的，本发明所采用的技术方案为：一种高强度低冰覆盖的尼龙复合材料，包括如下重量份的组分：脂肪族聚酰胺树脂10-65份、聚丙烯树脂10-25份、相容剂5-10份、玻璃纤维45-60份、防覆冰助剂2-10份；所述防覆冰助剂包括如下重量份的组分：聚倍半硅氧烷40-60份、硅酮20-30份、聚四氟乙烯20-30份。

本发明发现通过加入所述防覆冰助剂能够实现所述尼龙复合材料具有低覆冰率的性能，在玻纤增强脂肪族尼龙和聚丙烯树脂合金体系中，通过调整所述脂肪族聚酰胺树脂、防覆冰助剂以及相容剂三者之间的配混比例，能够显著提高成品的拉伸强度和弯曲强度，而且降低覆冰率。所述防覆冰助剂无需预先混合，直接按照上述配方共混即可。

优选地，所述聚倍半硅氧烷为笼型聚倍半硅氧烷。或者，所述聚倍半硅氧烷为部分开裂的笼型聚倍半硅氧烷。发明人发现相比于梯形或者树枝型结构的聚倍半硅氧烷，笼型聚倍半硅氧烷疏水效果更佳，对所述尼龙复合材料的表面能有降低的帮助。

优选地，所述相容剂包括如下重量份的组分：聚丙烯20-80份、热塑性弹性体5-20份、马来酸酐1-8份、偶联剂0-5份。本发明提供的相容剂通过聚丙烯、热塑性弹性体和马来酸酐预混，可以在聚丙烯中接枝马来酸酐，热塑性弹性体有利于增加熔体弹性，方便生产制造。优选地，所述相容剂为通过双螺杆挤出机共混挤出得到。更佳地，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40～48:1，螺筒温度为240～300℃，螺杆转速为200～550rpm。

优选地，所述热塑性弹性体为甲基丙烯酸缩水甘油酯、三元乙丙橡胶、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物、乙烯-丁烯共聚物和乙烯-辛烯共聚物中的一种或组合；；所述偶联剂为环氧硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或组合。

优选地，所述脂肪族聚酰胺为尼龙66、尼龙6、尼龙46和尼龙56中的一种或组合。

优选地，所述聚丙烯树脂为共聚聚丙烯或/和均聚聚丙烯。

优选地，所述玻璃纤维为非圆形横截面的玻璃纤维。需要说明的是，非圆形横截面是指具有长轴和短轴的横截面，所述长轴位于垂直于该玻璃纤维纵向并且对于在该横截面中的最长的直线距离，所述短轴对应于在横截面内垂直于长轴的方向上的直线距离。所述非圆形横截面可以具有多种形状，包括茧型形状、矩形形状、椭圆形状、多边形形状、长方形形状等。

优选地，所述非圆形横截面的长轴与短轴的长度比为2:1～5:1。当长轴与短轴的长度比＜2:1时，所述尼龙复合材料的强度及模量性能下降较快；当长轴与短轴的长度比＞5:1时，所述尼龙复合材料的流动性下降较快。