一种高玻纤含量的长玻纤增强半芳香族尼龙母粒及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种尼龙母粒及其制备方法方法，属于材料科学领域。
【背景技术】
[0002] 尼龙IOT为耐高温半芳香族尼龙，是由脂肪族二胺或二酸与带芳香环的二酸或二 胺，经缩聚而制得，是芳香族尼龙的一种。由于在尼龙分子主链段中导入了芳香环，从而提 高了耐热性和力学性能，降低了吸水率等，并且有较好的性价比，是介于通用工程塑料尼龙 和耐高温工程塑料PEEK之间的耐热性高的树脂，主要用于汽车和电气电子工业。半芳香族 尼龙主要有尼龙6T、尼龙9T、尼龙10T、尼龙12T、尼龙MXD6 (是间苯二甲胺和己二酸的缩 聚产物）和聚苯二酰胺（Polyphthamide，简称为PPA)类等。
[0003] 市场上流通的均为短玻纤增强高温尼龙，纤维长度在Imm以下，纤维在粒子中无 规排列，该材料缺口冲击低。国外只有瑞士 EMS公司生产的长玻纤增强高温尼龙材料，但是 基料为PA66+PA6I/X的混合物，热变形温度（1. 80 MPa)为255°C，且玻纤含量低于60%。目 前，还没有出现过高玻纤含量的长玻纤增强PAlOT母粒(玻纤含量大于60%。由于这类材料 的熔点和热分解温度比较接近，加工成型比较困难，这也是无法制备高玻纤含量的长玻纤 增强半芳香族尼龙母粒的原因。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于：提供：一种高玻纤含量的长玻纤增强半芳香族尼龙母粒及其 制备方法，它能大幅度提高现有玻纤增强半芳香族尼龙复合材料的玻纤含量，尤其是玻纤 增强尼龙IOT复合材料的玻纤含量，可作为母粒添加，扩展其应用范围，以克服现有技术的 不足。
[0005] 本发明的方案如下：一种高玻纤含量的长玻纤增强半芳香族尼龙母粒，按质量百 分比，所述母粒中包含10?40%的半芳香族尼龙、60?90%的长玻璃纤维、0. 1?0. 2%的流 动改性剂以及〇. 1?〇. 4%热稳定剂，所述半芳香族尼龙为PA6T或PA9T或PAlOT或PA12T。
[0006] 优选地，所述的流动改性剂为长链多官能团酯，热分解温度多350°C。
[0007] 上述半芳香族尼龙母粒的制备方法如下：按上述母粒中各成分的质量百分含量， 取所述半芳香族尼龙，长玻璃纤维，流动改性剂，热稳定剂，首先将半芳香族尼龙、流动改性 剂和热稳定剂利用双螺杆挤出机共混挤出，同时，在长玻璃纤维上接枝所述半芳香族尼龙， 再通过连续生产长玻纤的模具对玻璃纤维进行浸渍，即将挤出机挤出的混料包覆在接枝有 半芳香族尼龙的长玻璃纤维的表面，冷却后切粒成8?12 mm的颗粒即完成制备，获得高含 量长玻纤增强半芳香族尼龙母粒。
[0008] 优选地，所述长玻璃纤维表面接枝所述半芳香族尼龙的具体步骤为：玻璃纤维纱 在150?200°C温度条件下保温5?10分钟；然后，将玻璃纤维纱在含有所述半芳香族尼龙 的浓硫酸溶液中浸泡5?10分钟；之后，用去离子水对玻璃纤维纱进行喷雾，停留时间5? 10分钟；然后，用去离子水对玻璃纤维纱进行喷淋，直至表面PH多6. 5 ;最后，将玻璃纤维 纱烘干，将玻璃纤维纱缠绕成卷， 以长玻璃纤维表面接枝PAlOT为例，玻纤纤维纱浸泡后再用去离子水进行喷雾，使得 浓硫酸的浓度降低，PAlOT在玻纤表面析出；且利用浓硫酸吸水产生大量的热量来促进玻 纤表面产生接枝反应，再经过喷淋去除多余的硫酸，从而制备出表面接枝PAlOT的玻璃纤 维纱，同时，将含PAlOT的浓硫酸溶液替换为含PA6T、PA9T或PA12T的浓硫酸溶液，从而即 可制备表面接枝PA6T、PA9T或PA12T的玻璃纤维纱，。
[0009] 优选地，所述长玻璃纤维经过接枝处理后，纤维表面接枝的半芳香族尼龙含量大 于 0. 5%。
[0010] 优选地，双螺杆挤出机的螺杆加工温度为200?315°C，连续生产长玻纤的模具的 加工温度为305?315°C。
[0011] 本发明的有益效果：本发明选择熔融浸渍工艺来制备高玻纤含量长玻纤增强半芳 香族尼龙母粒，首先，玻纤通过热处理、浓硫酸预处理、喷雾、喷淋水洗、烘干等工艺使得玻 纤表面接枝包覆半芳香族尼龙材料，通过调整压杆使得玻纤在浸渍模具中得到了良好的分 散，并添加热稳定剂来控制半芳香族尼龙的分解时间，通过向该半芳香族尼龙中加入流动 性改性剂来改善基体树脂的流动性，最终调整连续生产长玻纤的模具的口模尺寸和牵引速 度来制备不同玻纤含量的长玻纤增强半芳香族尼龙母粒。本发明解决了现有技术的不足， 工艺简单，操作方便，效益极高，适合于进行工业化生产，可作为母粒添加到短玻纤增强高 温尼龙材料中，改善其力学性能。
【具体实施方式】
[0012] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细 描述， 实施例1 : 一种高性能长玻纤增强PAlOT复合材料，按质量份数计算，PAlOT (市售牌号为Vicnyl 600T) 10份，长玻璃纤维90份（PA10T接枝率为1. 53%)，2303(流动改性剂）0. 12份，抗 氧剂 ST-181、ST-181A0. 4 份。
[0013] 其制备方法，按上述的质量份数，取PA10T，长玻纤，流动改性剂，热稳定剂，将 PA10T、流动改性剂和热稳定剂共混挤出，通过实现连续长玻纤基础的装置(连续生产长玻 纤的模具）对玻璃纤维进行浸渍，冷却后切粒成8?12 mm的颗粒，获得长玻纤增强PAlOT 母粒。
[0014] 双螺杆挤出机的螺杆加工温度为200?315°C，实现连续长玻纤基础的装置的温 度为305?315°C。
[0015] 所述实现连续长玻纤基础的装置(连续生产长玻纤的模具）具体是采用申请人在 之前申请的申请号为"201220475794. 3"的实用新型专利申请中公开的装置，后续实施例中 所述实现连续长玻纤基础的装置与此相同。
[0016] 实施例2: 一种高性能长玻纤增强PAlOT复合材料，按质量份数计算，PAlOT (市售牌号为Vicnyl 600T) 20份，长玻璃纤维80份（PA10T接枝率为1. 53%)，2303(流动改性剂）0. 14份，抗 氧剂 ST-181、ST-181A0. 3 份。
[0017] 其制备方法，按上述的质量份数，取PA10T，长玻纤，流动改性剂，热稳定剂，将 PA10T、流动改性剂和热稳定剂共混挤出，通过实现连续长玻纤基础的装置对玻璃纤维进行 浸渍，冷却后切粒成8?12 mm的颗粒，获得长玻纤增强PAlOT母粒。
[0018] 双螺杆挤出机的螺杆加工温度为200?315°C，实现连续长玻纤基础的装置的温 度为305?315°C。
[0019] 实施例3 : 一种高性能长玻纤增强PAlOT复合材料，按质量份数计算，PAlOT (市售牌号为Vicnyl 600T) 30份，长玻璃纤维70份（PA10T接枝率为1. 53%)，2303(流动改性剂）0. 16份，抗 氧剂 ST-181、ST-181A0. 2 份。
[0020] 其制备方法，按上述的质量份数，取PA10T，长玻纤，流动改性剂，热稳定剂，将 PA10T、流动改性剂和热稳定剂共混挤出，通过实现连续长玻纤基础的装置对玻璃纤维进行 浸渍，冷却后切粒成8?12 mm的颗粒，获得长玻纤增强PAlOT母粒。
[0021] 双螺杆挤出机的螺杆加工温度为200?315°C，实现连续长玻纤基础的装置的温 度为305?315°C。
[0022] 实施例4 : 一种高性能长玻纤增强PAlOT复合材料，按质量份数计算，PAlOT (市售牌号为Vicnyl 600T) 39份，长玻璃纤维61份（PA10T接枝率为1. 53%)，2303(流动改性剂）0. 19份，抗 氧剂 ST-181、ST-181A0. 12 份。
[0023] 其制备方法，按上述的质量份数，取PA10T，长玻纤，流动改性剂，热稳定剂，将 PA10T、流动改性剂和热稳定剂共混挤出，通过实现连续长玻纤基础的装置对玻璃纤维进行 浸渍，冷却后切粒成8?12 mm的颗粒，获得长玻纤增强PAlOT母粒。
[0024] 双螺杆挤出机的螺杆加工温度为200?315°C，实现连续长玻纤基础的装置的温 度为305?315°C。
[0025] 主要性能测试：生产出的产品高含量长玻纤增强PAlOT母粒与纯料PAlOT复配稀 释成玻纤含量为45%的长玻纤增强PA10T，经过注塑后按照标准制（ASTM)成标准测试样条， 进行各项测试，其性能测试结果如表1所示。
【主权项】
1. 一种高玻纤含量的长玻纤增强半芳香族尼龙母粒，其特征在于：按质量百分比，所 述母粒中包含10?40%的半芳香族尼龙、60?90%的长玻璃纤维、0. 1?0. 2%的流动改性 剂以及0. 1?0. 4%热稳定剂，所述半芳香族尼龙为PA6T或PA9T或PAlOT或PA12T。
2. 根据权利要求1所述一种高玻纤含量的长玻纤增强半芳香族尼龙母粒，其特征在 于：所述的流动改性剂为长链多官能团酯，热分解温度多350°C。
3. 如权利要求1所述半芳香族尼龙母粒的制备方法，其特征在于：按所述母粒中各成 分的质量百分含量，取所述半芳香族尼龙，长玻璃纤维，流动改性剂，热稳定剂，首先将半芳 香族尼龙、流动改性剂和热稳定剂利用双螺杆挤出机共混挤出，同时，在长玻璃纤维上接 枝所述半芳香族尼龙，再通过连续生产长玻纤的模具对玻璃纤维进行浸渍，冷却后切粒成 8?12 mm的颗粒即完成制备。
4. 根据权利要求3所述半芳香族尼龙母粒的制备方法，其特征在于：所述长玻璃纤 维表面接枝所述半芳香族尼龙的具体步骤为：玻璃纤维纱在150?200°C温度条件下保温 5?10分钟；然后，将玻璃纤维纱在含有所述半芳香族尼龙的浓硫酸溶液中浸泡5?10分 钟；之后，用去离子水对玻璃纤维纱进行喷雾，停留时间5?10分钟；然后，用去离子水对 玻璃纤维纱进行喷淋，直至表面PH多6. 5 ;最后，将玻璃纤维纱烘干，将玻璃纤维纱缠绕成 卷。
5. 根据权利要求3或4所述半芳香族尼龙母粒的制备方法，其特征在于：所述长玻璃 纤维经过接枝处理后，纤维表面接枝的半芳香族尼龙含量大于0. 5%。
6. 根据权利要求3或4所述半芳香族尼龙母粒的制备方法，其特征在于：双螺杆挤出 机的螺杆加工温度为200?315°C，连续生产长玻纤的模具的加工温度为305?315°C。
【专利摘要】本发明提供一种高玻纤含量的长玻纤增强半芳香族尼龙母粒及其制造方法，按质量百分比，所述母粒中包含10～40%的半芳香族尼龙、60～90%的长玻璃纤维、0.1～0.2%的流动改性剂以及0.1～0.4%热稳定剂，所述半芳香族尼龙为PA6T或PA9T或PA10T或PA12T。它能大幅度提高现有玻纤增强半芳香族尼龙复合材料的玻纤含量，尤其是玻纤增强尼龙10T复合材料的玻纤含量，可作为母粒添加，扩展其应用范围，以克服现有技术的不足。属于高分子材料领域。
【IPC分类】C08J5-04, B29C47-92, B29C70-10, C08L77-06, C08K7-14
【公开号】CN104559170
【申请号】CN201410848261
【发明人】郭建兵, 何敏, 秦舒浩, 刘渝, 张道海, 瞿进, 张翔, 明星星, 张峰, 雷振刚, 刘一春, 杨荣强, 粟多文, 高京, 吴俊 , 张家宝, 刘小柱, 杨廷国
【申请人】贵州凯科特材料有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月31日