[发明专利]一种高玻纤含量增强尼龙66材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程塑料材料技术领域，尤其涉及一种高玻纤含量增强尼龙66材料及其制备方法。

背景技术

尼龙66(PA66)为聚已二酰已二胺，耐疲劳和刚性强度高，耐热性好，摩擦系数低、耐磨性好，且化学性能稳定，但对温度敏感且吸湿性大，导致尺寸稳定性差，且干态和低温冲击强度低。因此通常应用于中等载荷，使用温度100-120℃无润滑或少润滑条件下工作的耐磨受力传动零件。为提高尼龙66的拉伸强度、冲击强度、模量、耐磨性和尺寸稳定性等性能，常在尼龙66的聚合物基体中加入增强剂，如玻纤、纳米二氧化硅、碳纤维和石墨纤维等；而由于玻纤的优异性能，工业中一般都选用玻纤作为增强剂。

玻纤又称玻璃纤维(GF)，是一种性能优异的无机非金属材料，主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙等，它是将高温状态下的玻璃液经拉丝冷却固化而成，一般单丝的直径为5-30微米，每一束纤维原丝均由数百根甚至上千根单丝组成，目前已经成为非常好的金属替代材料，其添加在尼龙66材料中，与尼龙66的官能团反应，增加了界面结合力，提高复合材料的机械性能。

随着工业发展水平的提升和产品品质要求的提高，通用工程塑料高性能化逐步提上日程，并成为当今改性塑料发展的前沿和重点研究方向。其中质量分数大于或等于50％的玻璃纤维改性尼龙具有极高的力学强度、优异的长期耐热性、尺寸稳定性和高刚性，可替代比如铝合金等金属材料。而目前的大部分玻纤增强尼龙66材料的玻纤添加量都在10-45wt％之间；在高玻纤含量如大于50wt％下尼龙66材料会在高温注塑过程中会产生明显的模垢与白茬，模垢和白茬的形成一方面是由于尼龙66材料本身引起的，另一方面是由于高玻纤含量导致加工温度会相应提高，而遗留在玻纤中的一些沸点较低的小分子物质在温度升高后更容易挥发或分解引起；且玻璃纤维含量大于50wt％时，玻纤在尼龙66材料中不易均匀分散，导致制作时体系流动性较差且流动不均匀在制备表面极易引起GF外露(即浮纤)，同时，不均匀流动使得挤出生产困难，并有严重的断条现象发生。而为了解决高玻纤含量的表面问题，目前国外如巴斯夫、杜邦、旭化成等企业均采用添加矿物质取代部分玻纤方法，这些企业已有60wt％玻纤和矿物质混合增强改性尼龙材料，并已成熟应用于众多产品上，而国内对此的研究还很少。

因此，如何改善上述情况并消除高GF含量改性制品的表面白斑和浮纤，成为各大塑料改性企业研究的难点和热点之一；开发出具有更加优异综合性能的高玻纤含量增强尼龙66材料，市场前景广阔，且有着非常重要的实际意义。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种高玻纤含量增强尼龙6材料。得到刚性和韧性较好的复合材料

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种高玻纤含量增强尼龙66材料，按质量百分数计，包括：

其中，所述星形支化剂的结构为：

其中，R为芳香族链段、脂肪族链段或脂环族链段，R′为能与尼龙66的端胺基发生反应的氨基、羧基、环氧基或羟基官能团，R′官能团数量≥3。

较优地，所述玻璃纤维的含量为56％-61％，优选60％。

本发明的尼龙66中加入了尼龙共聚物、封端剂和星形支化剂来破坏PA66的结构规整性，形成星形支化尼龙，降低结晶度，提高尼龙66的流动性，显著地降低材料的后结晶温度，促使玻璃纤维在尼龙材料中更好的分散，便于加工；制得的高玻纤含量增强尼龙66材料的拉伸强度显著提高，且弹性模量和弯曲模量显著提高，其拉伸强度达到240MPa以上，弯曲模量超过20GPa以上。

所述玻璃纤维的直径为5～30μm，所述玻璃纤维为无碱短玻纤；具体地，所述玻璃纤维为经玻璃纤维表面处理剂浸泡后的无碱短玻纤，所述玻璃纤维表面处理剂为硅烷偶联剂，具体为KH560。所述无碱短玻璃纤维，表面涂覆有硅烷型浸润剂，经过这种特殊处理的无碱短玻璃纤维与尼龙树脂相溶性好，具有良好的分散性和流动性，有利于尼龙对玻璃纤维的包覆融合，保证产品尺寸稳定性和机械强度。

所述尼龙共聚物为尼龙6和尼龙66反应脱水聚合而成含有酰胺基团的PA6/66共聚物，可全面改善普通PA66玻纤增强材料综合性能及制品的表面光洁度，优选地，尼龙共聚物的按质量百分数计，含量为6％～10％。