[发明专利]一种碳纤维增强PA6组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种碳纤维增强PA6组合物及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(PA，俗称尼龙)是美国DuPont公司最先开发用于纤维的树脂，于1939年实现工业化。聚酰胺于20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。PA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，还有一定的阻燃性，易于加工。

其中PA6是PA中最主要的一个，目前为了加强PA6的韧性并降低其生产成本，大都在尼龙材料里面加入适当的碳纤维来对其进行改性，但加入碳纤维后则容易出现浮纤的问题。浮纤现象一般是由碳纤维外露造成，白色碳纤维在塑料熔体充模流动过程中浮露于外表，待冷凝成型后便在塑件表面形成放射状白色痕迹，当塑件为黑色时会因色泽差异加大而更加明显。所以浮纤现象不仅影响PA制件的外观美观性，还影响其作为耐压制件的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纤维增强PA6组合物及其制备方法，改善了碳纤维外露的现象。

本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种碳纤维增强PA6组合物，由以下组分按重量份制备而成：

所述的PA6切片的特性粘度范围为0.6-1.0dl/g。

所述的碳纤维为短切碳纤维，其横截面为矩形、长度为2-5mm。

所述的增韧剂选自马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物或乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的一种或几种。

所述的成核剂为苯甲酸钠。

所述的表面改善剂为改性乙撑双脂肪酸酰胺(TAF)和硅油的混合物，其中TAF的最低添加量为2份。

本发明还提供了上述碳纤维增强PA6组合物的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将PA6和PA11分别进行干燥；

(2)按配比，将干燥后的PA6和PA11，以及碳纤维、增韧剂、成核剂和表面改善剂，一起加入高速混合机中搅拌3-5min；

(3)将混合均匀的物料从双螺杆挤出机的加料口加入，经双螺杆挤出机熔融挤出、造粒，制备得改性碳纤维增强PA6组合物。

进一步方案，所述步骤(1)中PA6是在温度为110-140℃条件下干燥4-5h；PA11是在温度为110-120℃条件下干燥4-5h；

所述步骤(3)中双螺杆挤出机一区温度220-250℃、二区温度225-265℃、三区温度235-275℃、四区温度245-285℃、五区温度240-280℃、六区温度245-285℃，机头温度245-285℃，主机转速是15-35HZ。

本发明同现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明采用了横截面为矩形的短切碳纤维，本身可以减少浮纤现象；其与尼龙11、表面改善剂相互配合，共同改善了碳纤维增强PA6材料注塑后表面浮纤。

2、表面改善剂中TAF是在乙撑双脂肪酸酰胺的基础上引进极性基团，其与硅油混合后增强了与碳纤维之间的相容性；TAF的溶剂化链段与基体树脂有一定的相溶性，在此TAF起了相溶剂作用。这样，表面改善剂在碳纤维、基本树脂之间形成了类似锚固结点，即交联点，改善了碳纤维与树脂的粘结状态，减少碳纤维与树脂的分离。

3、由于碳纤维的表面与基体树脂之间的力学作用层厚度增加，使处于碳纤维表面附近的基体更易于发生剪切屈服，增加对冲击能的吸收和耗散效果，促使碳纤维对基体树脂之间的增韧效果。从而使碳纤维在树脂中得到很好地包覆，在加工过程中碳纤维与树脂同步流动，不易扯开，大大地减少碳纤维的外露。

4、表面改善剂减少了碳纤维外露，从而相应地减少了碳纤维与螺杆的磨擦，使螺杆的扭矩也随之降低，易于加工。

5、由于PA11有较高的熔点，耐干旱、严寒(-40℃以下)、酷暑(达70℃)等恶劣环境，故其在较高温度也能保持较强的强度和刚度，所以本发明中加入PA11来提高PA6组合物的机械强度。

6、本发明制备的改性碳纤维增强PA6组合物具有优异的力学性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

机械性能测试方法：