专利名称：玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙及其制备的制作方法
技术领域：
本发明属高分子纳米复合材料领域，特别是涉及一种玻璃纤维、弹性体和无机纳米微 粒协同改性尼龙及其制备方法。
技术背景尼龙具有力学强度高、熔点高、耐磨、耐油等优点，被广泛用于汽车、机电、电子、 纺织、家电等领域。随着应用领域的不断拓展，对它的韧性提出了更高的要求。通常的增 韧方法是加入增韧剂如PP (聚丙烯)、PE (聚乙烯)等非极性聚合物，这类非极性聚合物 能有效降低尼龙的吸水性，从而达到增韧的目的，但这往往使尼龙的强度降低幅度较大。 因此开发能同时增强增韧的尼龙十分重要。玻璃纤维的强度和杨氏模量比尼龙6大10~20 倍，玻璃纤维与尼龙6复合强度高有可能代替金属使用。中国专利"一种玻璃纤维增强材 料的制备方法"(申请号200310112780.0)公开了玻璃纤维增强尼龙6具有优良的力学强 度和较好的成型加工性的研究成果，同时也发现采用增韧剂POE改性的尼龙6能满足摩托 车头盔的韧性要求。近年来，聚合物基有机/无机纳米复合材料己引起人们的广泛关注。与传统的聚合物 增强增韧改性方法相比，纳米材料能较全面地改善聚合物的综合性能，但是要达到好的改 性效果必须使无机纳米微粒在聚合物中分散良好。目前增强尼龙或者增韧尼龙的研究已取得了一定成果，但是同时达到较好的增强增 韧效果的改性尼龙的研究报道较少。发明内容本发明的目的是提供一种玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙及其制备， 采用玻璃纤维、弹性体、用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒来多元协同改性尼龙，可以同 时实现增强增韧的目的，满足不同领域应用的需要。本发明的一种玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙，是由尼龙6、玻璃纤 维、弹性体和用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒为原料经熔融共混制备，其各原料的组成 (质量份数)为45 60份尼龙6、玻璃纤维15 20份、弹性体10 30份、用硅垸偶联剂改 性的无机纳米微粒2 20份。所述弹性体选自乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-a烯烃聚合物、它们(乙丙橡胶、三 元乙丙橡胶、乙烯-a烯烃聚合物)的马来酸酐接枝产物中的一种或几种混合物；所述无机纳米微粒选自纳米CaC03、纳米Si02、纳米八1203中的一种或几种混合物；所述硅垸偶联剂选自四甲氧基硅垸、乙烯基三甲氧基硅烷、N- (p-氨乙基)-Y-氨丙 基三甲氧基硅垸、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种混合物。本发明的玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙的制备方法，是以两步熔融 共混法制备改性尼龙的工艺，具体歩骤如下(1) 用硅烷偶联剂将无机纳米微粒进行表面改性，将无机纳米微粒和硅烷偶联剂按照1:1 3:1的摩尔比加入三颈瓶中，经超声分散10min 30min后，加入乙醇和水，在60 80°C 的水浴中搅拌l 2h，再用氨水调节pH值到8.5 9.5，冷却、过滤、洗涤、100 120'C干燥后，得到用硅垸偶联剂改性的无机纳米微粒；(2) 第一步熔融共混将尼龙和玻璃纤维熔融共混挤出造粒，共混温度220 26(TC，共混压力为0.1 1.0Mpa;(3) 第二步熔融共混将第一歩所得颗粒、弹性体和用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒共混，共混温度 210~240°C，共混压力为O.l-l.OMpa，共混时间为5 15min，制得改性尼龙。 本发明的有益效果(1) 由于采用硅垸偶联剂对无机纳米微粒进行表面改性，较好地解决了无机纳米微粒易 团聚的问题，提高了无机纳米微粒在聚合物基体中的分散性能，同时硅烷偶联剂的亲水基 团与无机纳米微粒相连，亲油基团与聚合物基体相容，有效地提高了无机纳米微粒和聚合 物基体的相容性；(2) 采用两歩熔融共混工艺，有效地改善了玻璃纤维、弹性体和尼龙混合的均匀性，提 高了多元复合体系的分散性和稳定性，因而能同时实现增强增韧的目的，熔融共混工艺简 便易行，有利于工业上实际应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术 人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例11)、将纳米(^(:03和^ (P-氨乙基)-Y-氨丙基三甲氧基硅垸按照l:l的摩尔比加入 三颈瓶中，经超声分散10min后，加入乙醇和水，在8(TC的水浴中搅拌2h，再用氨水调 节pH值为9.0，冷却、过滤、洗涤、12(TC干燥后，得到用硅烷偶联剂改性的纳米CaC03;2) 、各原料的组成(质量份数)为60份尼龙6、玻璃纤维20份、三元乙丙橡胶弹 性体(EPDM) 15份、用N- (j3-氨乙基)-￥-氨丙基三甲氧基硅烷改性的纳米(^(:035份；3) 、第一步共混，将尼龙和玻璃纤维熔融共混挤出造粒，共混温度220 260°C，压力 为0.1 1.0Mpa;4) 、第二步共混，将步骤3)中制得的样品、弹性体和用N- (p-氨乙基)-Y-氨丙基 三甲氧基硅烷改性的纳米CaC03熔融共混，共混温度210 240。C，压力为0.1 1.0Mpa，共 混时间9min，取出样品在240 250'C， 1.0 2.5Mpa下压片，静态保压5 10min，制得改性 尼龙。实施例2本实施例中，各原料的组成(质量份数)为60份尼龙6、玻璃纤维20份、EPDM10 份、用硅烷偶联剂改性的纳米CaCO3l0份，其它如同实施例l。实施例3本实施例中，各原料的组成(质量份数)为60份尼龙6、玻璃纤维20份、三元乙 丙橡胶接枝马来酸酐弹性体(EPDM-g-MAH) 15份、用硅烷偶联剂改性的纳朵CaC035 份，其它如同实施例1。实施例4本实施例中，各原料的组成(质量份数)为60份尼龙6、玻璃纤维20份、 EPDM-g-MAH10份、用硅烷偶联剂改性的纳米CaCO3l0份，其它如同实施例l。实施例5本实施例中，各原料的组成(质量份数)为60份尼龙6、玻璃纤维20份、EPDM10 份、EPDM-g-MAH5份、用硅烷偶联剂改性的纳米CaC035份，其它如同实施例1。实施例6本实施例中，各原料的组成(质量份数)为45份尼龙6、玻璃纤维15份、EPDM15 份、EPDM-g-MAH15份、用硅烷偶联剂改性的纳米CaCO310份，其它如同实施例1。实施例7本实施例中，各原料的组成(质量份数)为45份尼龙6、玻璃纤维15份、EPDM15 份、EPDM-g-MAH10份、用硅垸偶联剂改性的纳米CaC03l5份，其它如同实施例l。
权利要求
1.一种玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙，其特征在于该改性尼龙是由尼龙6、玻璃纤维、弹性体和用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒为原料经熔融共混制备所得。
2. 根据权利要求1所述的玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙，其特征在于 所述改性尼龙的各原料质量份数组成为45~60份尼龙6、玻璃纤维15~20份、弹性体10 30 份、用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒2~20份。
3. 根据权利要求1或2所述的玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙，其特征 在于所述弹性体选自乙丙橡胶、三元乙丙橡胶、乙烯-a烯烃聚合物、它们的马来酸酐接 枝产物中的一种或几种混合物。
4. 根据权利要求1或2所述的玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙，其特征 在于所述无机纳米微粒选自纳米CaC03、纳米Si02、纳米Al203中的一种或几种混合物。
5. 根据权利要求1或2所述的玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙，其特征 在于所述硅烷偶联剂选自四甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅垸、N- (P-氨乙基)-Y-氨 丙基—三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅垸中的一种或几种混合物。
6. —种玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙的制备方法'，包括步骤(1) 用硅烷偶联剂将无机纳米微粒进行表面改性，将无机纳米微粒和硅烷偶联剂按照1:1 3:1的摩尔比加入反应瓶中，超声分散，加乙醇和水，水浴搅拌，再用氨水调节pH值， 冷却、过滤、洗涤、干燥后，得到用硅垸偶联剂改性的无机纳米微粒；(2) 第一步熔融共混将尼龙和玻璃纤维熔融共混挤出造粒，共混温度220 26(TC，共混压力为0.1 1.0Mpa;(3) 第二步熔融共混将第一步熔融共混所得颗粒、弹性体和用硅垸偶联剂改性的无机纳米微粒共混，共混 温度210 240'C，共混压力为0.1-1.0Mpa，共混时间为5 15min，制得改性尼龙。
7. 根据权利要求6所述的玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙的制备方法， 其特征在于所述歩骤(1)中的超声分散10min 30min， 60 80°C的水浴中搅拌l~2h，氨 水调节pH值到8.5 9.5， 100 120。C干燥。
全文摘要
本发明涉及一种玻璃纤维、弹性体和无机纳米微粒协同改性尼龙及其制备，该改性尼龙是由尼龙6、玻璃纤维、弹性体和用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒为原料经熔融共混制备所得；制备(1)用硅烷偶联剂将无机纳米微粒进行表面改性；(2)将尼龙和玻璃纤维熔融共混挤出造粒；(3)将尼龙和玻璃纤维熔融共混所得颗粒、弹性体和用硅烷偶联剂改性的无机纳米微粒共混制得改性尼龙。本发明有效地改善了玻璃纤维、弹性体和尼龙混合的均匀性，提高了多元复合体系的分散性和稳定性，因而能同时实现增强增韧的目的，熔融共混工艺简便易行，有利于工业上实际应用。
文档编号C08L77/00GK101225228SQ20081003290
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月22日 优先权日2008年1月22日
发明者俞豪杰, 立 王, 王建军, 胡惠祥, 贺财霖, 贺频艳 申请人:宁波雪龙集团有限公司