一种高玻纤含量尼龙66玻璃纤维复合材料及其制备方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 105802206 A(43)申请公布日 2016.07.27

(21)申请号 201610240137.3(22)申请日 2016.04.15

(71)申请人 浙江亚太机电股份有限公司

地址 311203 浙江省杭州市萧山区蜀山街

道亚太路1399号申请人 华东理工大学(72)发明人 唐颂超　李文振　施正堂　李远　

王石雄　王丽　王婷兰　潘泳康　张来胜　王论　董亮　刘竹霖　陈智　(74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公

司 33200

代理人 林超(51)Int.Cl.

C08L 77/02(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页

C08L 77/06(2006.01)C08K 13/04(2006.01)C08K 7/20(2006.01)C08K 7/14(2006.01)

CN 105802206 A(54)发明名称

一种高玻纤含量尼龙66玻璃纤维复合材料及其制备方法(57)摘要

本发明公开了一种高玻纤含量尼龙66玻璃纤维复合材料及其制备方法。该复合材料以尼龙为基体、高含量玻璃纤维为增强材料，空心玻璃微珠为辅助填充剂，添加界面结合剂及其他助剂；其中，辅助填充剂为滚珠状，能提高复合材料流动性，改善加工性能；界面结合剂是由两部分组成一端锚固并吸附于玻璃纤维表面，另一端向外可以与尼龙分子链相互缠绕，并且具有有效的空间稳定作用。本发明改善了玻璃纤维与尼龙的界面结合性又提高了其在尼龙基体中的分散性，更有利于玻璃纤维在尼龙基体中取向，提高复合材料的性能。

CN 105802206 A

权　利　要　求　书

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1.一种高玻纤含量尼龙66玻璃纤维复合材料，其特征在于：成分包括超高含量的玻璃纤维，改善玻璃纤维的辅助填充剂，以长溶剂化链为扩散链、端基为结合基团的界面结合剂以及尼龙、抗氧剂和润滑剂。

2.根据权利要求1所述复合材料的制备方法，其特征在于：合成复合材料的工艺条件为：

1)将尼龙在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，辅助填充剂在80℃下干燥8小时，

2)将除玻璃纤维外的其他助剂与尼龙按照配比在高速混合机中混合3～5min获得混合物，再从双螺杆挤出机的主料口加入混合物，从侧喂料口加入玻纤，然后在235～280℃下熔融共混后挤出造粒，料筒转速为15r/min，螺杆转速为150～200r/min，最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时，获得所述复合材料产物。

3.根据权利要求1或2所述的材料或其制备方法，其特征在于：所述复合材料的原料组分及重量组分为：尼龙36～46份；玻璃纤维50～60份；辅助填充剂0～3份；界面结合剂0～2份；抗氧剂1份；润滑剂1份。

4.根据权利要求3所述的材料或其制备方法，其特征在于：所述的尼龙是尼龙6或者尼龙66。

5.根据权利要求3所述的材料或其制备方法，其特征在于：所述的玻璃纤维是短切玻璃纤维、连续玻璃纤维或者玻璃纤维无捻粗纱。

6.根据权利要求3所述的材料或其制备方法，其特征在于：所述的辅助填充剂为粒径100～800目的空心玻璃微珠。

7.根据权利要求3所述的材料或其制备方法，其特征在于：所述的界面结合剂采用CH-1、CH-2或者CH-3型号的界面结合剂。

8.根据权利要求3所述的材料或其制备方法，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的组合，抗氧剂1010和抗氧剂168分别作为主抗氧剂和辅抗氧剂。

9.根据权利要求3所述的材料或其制备方法，其特征在于：所述的润滑剂为EBS和硬脂酸钙的组合。

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说　明　书

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一种高玻纤含量尼龙66玻璃纤维复合材料及其制备方法

技术领域

[0001]本发明涉及了一种高玻纤含量尼龙66玻璃纤维复合材料及其制备方法。背景技术

[0002]聚酰胺(PA，俗称尼龙)是美国Du Pont公司最先开发用于纤维的树脂，具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工。其中产量最高、应用最广的是脂肪族聚酰胺，主要有尼龙6和尼龙66。

[0003]但是纯尼龙硬度差，吸水性高，拉伸强度低，并且存在干摩擦时摩擦因数较高,易产生严重的粘着磨损,尤其不适合高载、高速摩擦环境的缺点,这些缺点限制了尼龙66的使

对尼龙进行增强改性是赋予其高性能的有效方法，其用，因此必须要对尼龙进行增强改性。

中采用最多、应用最广的是玻璃纤维增强。

[0004]对玻璃纤维增强PA66的研究已非常广泛和深入，实现了工业化生产，但是玻纤在基体PA66树脂中的分散问题会直接影响到复合材料的增强效果，因为玻纤的加入，使PA66原有的光滑表面变的很粗糙，进而影响到产品的表面质量，同时由于玻纤和PA66的界面结合比较差，以至于制品的物理力学强度较低。此外玻纤对加工设备的磨损也十分严重，在很大程度上增加了机器方面的损耗费用，严重的限制了它的应用。因此，目前玻璃纤维改性尼龙复合材料体系中玻璃纤维的含量基本在40％以内，性能不能满足一些零件的要求。发明内容

[0005]为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提出了一种高玻纤含量尼龙66玻璃纤维复合材料及其制备方法，利用滚珠状的辅助填充剂做润滑剂，改善体系的加工性能，利用具有一定长度溶剂化链的界面结合剂提高尼龙/玻纤体系的界面结合性，使玻纤更好的分散，提高该高玻纤含量复合体系的力学性能。[0006]本发明所采用的技术方案如下：[0007]一、一种高玻纤含量尼龙66/玻璃纤维复合材料：[0008]是包括如下组分和重量份数的原料：尼龙36～46份；玻璃纤维50～60份；辅助填充剂0～3份；界面结合剂0～2份；抗氧剂1份，润滑剂1份。[0009]所述的尼龙可以是尼龙6、尼龙66，其在复合材料中的组分为36～46份。[0010]所述的玻璃纤维可以是短切玻璃纤维、连续玻璃纤维、玻璃纤维无捻粗纱，其在在复合材料中的组分为50～60份。

[0011]所述的辅助填充剂为粒径100～800目的空心玻璃微珠，其在在复合材料中的组分为1～3份。

[0012]所述的界面结合剂采用CH-1、CH-2或者CH-3型号的界面结合剂，该三种界面结合剂其锚固基团不同，极性溶剂化链长度不同，分子量不同，数均分子量在1500～2500 Daltons。

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所述的抗氧剂为主抗氧剂1010、辅抗氧剂168的组合，其添加组分为1份。

[0014]所述的润滑剂为EBS、硬脂酸钙的组合，其添加组分为1份。

[0015]所述的合成复合材料的设备是带有侧向喂料的双螺杆挤出机。[0016]二、一种高玻纤含量尼龙66/玻璃纤维复合材料的制备方法：[0017]1)将尼龙在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，辅助填充剂在80℃下干燥8小时，

[0018]2)将除玻璃纤维外的其他助剂与尼龙按照上述和成分和配比在高速混合机中混合3～5min获得混合物，再从双螺杆挤出机的主料口加入混合物，从侧喂料口加入玻纤，然后在235～280℃下熔融共混后挤出造粒，料筒转速为15r/min，螺杆转速为150～200r/min，最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时，获得所述复合材料产物。[0019]为制备高强度玻璃纤维改性尼龙材料，本发明选择加入超高50％的玻璃纤维，并同时加入辅助填充剂和界面结合剂以克服玻璃纤维的缺点。填充空心玻璃微珠等填充剂可

改善流动性能，降低收缩变形率，使加工方便、克服以改善浮纤外露，提高制品表面光洁度，

制品后翘曲现象、提高制品的耐热温度及耐磨、耐划伤性，并且辅助填充剂较低的价格可以大大降低生产成本。

[0020]本发明的界面结合剂是由两部分组成一端是可以与玻璃纤维表面发生物理、化学作用的基团，锚固并吸附于玻璃纤维表面，一端是与尼龙具有亲和性的极性长溶剂化链，长溶剂化链向外可以与尼龙分子链相互缠绕，并且具有一定的长度使得其具有有效的空间稳定作用，改善了玻璃纤维与尼龙的界面结合性又提高了其在尼龙基体中的分散性，更有利于玻璃纤维在尼龙基体中取向，提高复合材料的性能。[0021]本发明具有以下优点：

[0022]本发明获得的玻璃纤维含量较高，各项力学性能比较优异。[0023]本发明通过辅助填充剂的加入，提升了复合材料流动性，改善了体系的加工性能。[0024]本发明通过界面结合剂的加入，改善了玻璃纤维的分散性，更有利于其在尼龙基体中取向，提高了复合材料的性能。具体实施方式

[0025]现结合具体实施例对本发明的内容进行详细的说明。[0026]实施例1

[0027]由以下原料按重量比例配制而成：

[0028]

[0029]

将尼龙在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，辅助填充剂在

80℃下干燥8小时，将除玻璃纤维外的其他助剂与尼龙在高速混合机中混合3min，并分别按照配比，在双螺杆挤出机主料口加入混合物，侧喂料口加入玻纤，然后在235℃下熔融共混

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说　明　书

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后挤出造粒。料筒转速为15r/min，螺杆转速为150r/min。最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时。

[0030]实施例2

[0031]由以下原料按重量比例配制而成：

[0032]

将尼龙在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，辅助填充剂在

80℃下干燥8小时，将除玻璃纤维外的其他助剂与尼龙在高速混合机中混合5min，并分别按照配比，在双螺杆挤出机主料口加入混合物，侧喂料口加入玻纤，然后在280℃下熔融共混后挤出造粒。料筒转速为15r/min，螺杆转速为200r/min。最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时。

[0034]本实施例制备获得的复合材料经检测，其拉伸强度为187.4MPa，与35％玻璃纤维改性尼龙66复合材料相比提高了20.6％，弯曲模量为11.77GPa，提高了8.1％，但275℃下的熔体流动指数(MVR)为8.73ccm/10min，降低了66.7％，说明该复合材料力学性能较35％玻璃纤维改性尼龙66复合材料力学性能有所提高，但流动性能大幅度下降，加工性能较差。[0035]实施例3

[0036]由以下原料按重量比例配制而成：

[0037]

[0033]

将尼龙66在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，将除玻璃纤

维外的其他助剂与尼龙在高速混合机中混合4min，并分别按照配比，在双螺杆挤出机加纤口加入玻纤，主料口加入混合物，然后在275℃下熔融共混后挤出造粒。料筒转速为15r/min，螺杆转速为170r/min。最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时。[0039]本实施例制备获得的复合材料经检测，其拉伸强度为215.1MPa，与35％玻璃纤维改性尼龙66复合材料相比提高了38.7％，弯曲模量为12.4GPa，提高了13.8％，275℃下的熔体流动指数(MVR)为21.17ccm/10min，降低了21.6％，说明该复合材料力学性能较35％玻璃纤维改性尼龙66复合材料力学性能有大幅度提高，并且流动性能下降幅度不大，技术效果显著突出。

[0040]实施例4

[0041]由以下原料按重量比例配制而成：

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[0038]

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说　明　书

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[0043]

将尼龙在80℃的真空烘箱中干燥10小时，玻纤在60℃下干燥8小时，辅助填充剂在

80℃下干燥8小时，将除玻璃纤维外的其他助剂与尼龙在高速混合机中混合3.5min，并分别按照配比，在双螺杆挤出机主料口加入混合物，侧喂料口加入玻纤，然后在275℃下熔融共混后挤出造粒。料筒转速为15r/min，螺杆转速为180r/min。最后将粒料在80℃烘箱中干燥10小时。

[0044]本实施例制备获得的复合材料经检测，其拉伸强度为212.8MPa，与35％玻璃纤维改性尼龙66复合材料相比提高了37.3％，弯曲模量为12.3GPa，提高了12.8％，275℃下的熔

降低了23.3％，说明该复合材料力学性能较35％玻璃体流动指数(MVR)为20.69ccm/10min，

纤维改性尼龙66复合材料力学性能有大幅度提高，并且流动性能下降幅度不大，并且尺寸稳定性有提升，技术效果显著突出。

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