[发明专利]一种高含量玻纤增强尼龙66复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种高含量玻纤增强尼龙66复合材料及制备方法，属于高分子材料领域。所述复合材料包括以下质量百分比含量的组分，尼龙66：31.9～38％％，无碱玻纤：58～62％，相容剂：2～5％，主抗氧剂：0.3～0.5％，辅助抗氧剂：0.3～0.5％，润滑剂：0.5～1.0％，其中，所述无碱玻纤的表面包覆有增强层，增强层的材料为碳纳米管或碳化硅纳米管，使用双螺杆挤出机进行挤出造粒。本发明复合材料中玻纤含量较高，提高了复合材料机械性能和力学性能，并且在无碱玻纤的表面包覆了纳米管，选择合适的玻纤的长度和直径及尼龙66的分子量，增加了无碱玻纤与尼龙66的相容性，克服了以往随着尼龙中填充玻纤含量的增加材料外观变差的缺陷。

技术领域

本发明涉及一种高分子材料，具体涉及一种高含量玻纤增强尼龙66复合材料及制备方法。

背景技术

尼龙66，即聚已二酰已二胺，分子式为-[NH(CH₂)₆NHOC(CH₂)₄CO]n-，缩写为PA66，是聚酰胺家族中开发较早、产量最大、应用最广的品种之一。尼龙66是无色透明半结晶性热塑性聚合物，其大分子主链中含有酰胺官能团，能形成氢键，是一种多晶型的半结晶聚合物，具有优良的力学性能、耐磨性能、自润滑性能、耐腐蚀性能，成型加工性也较好，但吸水率大、模量低、尺寸稳定性和电性能较差，耐热性、耐光性、低温抗冲击性、染色性亦有待提高，从而限制了尼龙66的适用范围。为了扩大尼龙66的适用范围，通常要对尼龙66进行增强改性。玻璃纤维的化学组成为：Si0₂52.4％、(CaO+MgO)21.4％、(Al₂0₃+Fe₂0₃)14.4％、(B₂O₃+BaO)4.3％，(Na₂0+K₂0)＞0.8％，密度2.54g/cm3，拉伸强度3000MPa，拉伸模量7.5X10³MPa。玻璃纤维具有绝缘性、耐热性、耐候性、抗腐蚀性以及机械强度高等优点，其性能特点与尼龙66的互补，同时加工性佳、价格便宜，是常用的尼龙增强改性材料。

玻纤尼龙复合材料是由增强相玻纤、基体相尼龙和它们的中间相(界面相)组成，增强相主要起承载作用，基体相主要起连接增强相和传载作用，界面是增强相和基体相连接的桥梁，同时起应力传递的作用。当受到载荷时，在复合材料的薄弱处产生裂纹，并通过界面的作用，将基体所承受的应力传递给纤维，由于玻纤轴向传递，应力被迅速扩散，阻止裂纹增长，在载荷累积达到纤维的强度时，引起纤维断裂，复合材料也被破坏。由于玻纤的强度和杨氏模量比尼龙大10多倍，所以玻纤的加入大大提高了复合材料承受外力作用的能力，在宏观上显示出复合材料的拉伸强度、弯曲强度等力学性能大幅度提高。

因此，玻纤增强尼龙复合材料的性能不仅取决于增强纤维与尼龙基体的性能，而且在很大程度上取决于界面粘结的强弱。若界面粘接不好，玻纤就发挥不了增强作用，由于玻纤与尼龙基体之间的模量相差很大，二者间不易润湿，且尼龙基体本身缺乏可反应的活性官能团，很难与纤维产生良好化学键结合，所以其复合材料界面结合较弱。为了充分提高玻纤增强尼龙复合材料的性能，应提高玻纤与尼龙基体的相容性、浸润性和反应性，现有技术中常用偶联剂处理玻纤表面，以此提高玻纤的增强效果。

随着玻纤含量的增加，改性后的尼龙66的力学性能相应提高，另一方面改性材料的比重也在增加，外观变差，表面浮纤较严重，综合性能难以得到有效提高。如中国专利申请文件(公开号：CN 103087515A)和(公开号：CN 103436008A)中均公开了通过熔融聚合、偶联剂、界面相容剂和抗浮纤助剂改善浮纤现象，但这些技术方案还是无法使尼龙完全浸润玻纤，光泽度较低，无法用于制备表面要求高的产品。另外，随着玻璃纤维含量的增加，产品的流动性下降，因而为成型加工带来一定的不利影响。玻璃纤维强度和模量都较低，且脆性大，在加工过程中容易因强剪切而受损，玻璃纤维含量太高时，改性材料的冲击韧性下降，材料变脆，影响其使用。

发明内容