[发明专利]一种高性能长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料及其成型加工领域，涉及一种尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(Polyamide，简称PA)俗称尼龙，PA作为第五类通用工程塑料，具有优良的力学性能、化学性能、机械性能，耐腐蚀性、自润滑性、电绝缘性良好，比重小、易于加工成型，被广泛应用于汽车、电子电器、机械仪器仪表等领域，成为国际上产量最大、应用最广的工程塑料之一。PA虽然具有较高的拉伸强度、良好的耐磨性和耐腐蚀性、自润滑性等优点，但也存在吸水性大、耐酸性差、干态和低温冲击强度低以及吸水后变形等缺点，使应用范围受到了一定的限制。因此，PA的改性研究已成为工程塑料以及复合材料研究领域的一个重要课题，其中，高性能长纤维增强尼龙复合材料及其生产工艺开发与应用也已经成为极具潜力的发展方向。这种材料在汽车、机械、电器、军工等领域均有巨大的发展潜力，可用于制造汽车保险杠、发动机隔噪罩、座椅骨架、车头灯、风扇、散热器格栅、仪表盘托架等，还可用作机械部件等，符合减轻质量和节能环保的要求，适合当前国际能源短缺和供应紧张下对汽车轻量低能耗化的未来发展要求和可回收再利用的绿色环保要求。

长纤维增强热塑性复合材料(简称LFT)的制备技术有原位浸渍技术、粉末浸渍技术和熔体浸渍包覆技术。目前，已经有人采用原位固相缩聚反应制备长玻纤增强PET复合材料，以及悬浮溶液法和粉末浸渍工艺制备长玻纤增强的PPS复合材料；但在采用熔体浸渍包覆工艺制备长纤维增强热塑性复合材料的研究很少，尤其采用熔体浸渍包覆工艺制备长纤维增强尼龙复合材料的研究更少。

目前，影响长纤维增强尼龙复合材料综合性能的主要因素是：1)纤维与尼龙树脂之间界面粘结力较差，界面粘结力有待改善；2)尼龙树脂熔体的粘度导致树脂与纤维浸渍不充分等。中国授权专利CN 100355808C采用尼龙及尼龙盐溶解于溶剂中，在与纤维浸渍过程中发生聚合反应，制备得到高强度、高抗冲的长纤增强反应型尼龙树脂，该法大大改善尼龙树脂粘度较大、浸渍不充分的问题；专利CN 102010590A为了克服上述方法溶剂对环境和生产的危害、以及成型过程进行在线反应过程难于控制等不足之处，直接采用低粘度尼龙6树脂熔融与长纤维浸渍，制备长纤维增强尼龙粒料。为了克服纯PA树脂吸水率大，尺寸稳定性较差的缺陷，CN 100372855C采用长纤维增强聚烯烃树脂母粒和尼龙树脂掺混成长纤维增强尼龙/聚烯烃复合材料，但是这种方法存在两种树脂粒料混合时由于不相容出现分层现象的问题，不能获得优异的机械性能。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种高性能长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种尼龙复合材料，由包含以下重量份的组分制成：

尼龙      40-70份，

长纤维    30-60份，

相容剂    5-10份，

抗氧剂    0.5-5份，

尼龙合金  20-100份。

所述的尼龙为尼龙6或尼龙66中的一种或两种。

所述的长纤维为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维。

所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)或马来酸酐接枝乙丙橡胶(EPDM-g-MAH)。

所述的抗氧剂选自丙烯酸酯类抗氧剂、主抗氧剂1010(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)和辅抗氧剂168(三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯)复配形成的三元抗氧体系，其中三者按照重量比(2-4)∶1∶(0.5-1.5)的混合物，优选三者质量比为3∶1∶1的混合物。

所述的丙烯酸酯类抗氧剂选自3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯、3-(3-叔丁基-4-羟基苯基)丙烯酸酯或3-(3，5-二叔丁基-2羟基苯基)丙烯酸酯中的一种或一种以上。

所述的尼龙合金为PA/PO合金(尼龙/聚烯烃合金)、PA/PPO合金(尼龙/聚苯醚合金)或PA/ABS(尼龙/丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物合金)合金中的一种。

一种尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照上述配比称取上述各种原料，将尼龙、长纤维、尼龙合金在90-120℃真空烘箱中干燥3-4小时，然后将干燥处理后的40-70份尼龙、5-10份相容剂、0.5-5份抗氧剂加入到高速混料机中充分混合均匀；