玻纤增强聚酰胺复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种玻纤增强聚酰胺复合材料，由以下组分复合而成，包括：聚酰胺40～60重量份；低分子量聚酰胺5～15重量份；玻璃纤维20～40重量份；增韧剂2～10重量份；润滑剂0.5～2重量份。与现有技术相比，本发明在玻纤增强聚酰胺复合材料中加入低分子量聚酰胺，其在加工过程中流动性好，在物料流程过程中因剪切作用会浮到材料表面，从而赋予材料好的光泽，另外，使用的具有提高材料表面光洁度的润滑剂，不仅能够防止原料熔体与设备的粘附，而且由于该润滑剂树枝状的分子聚集在一起时具有独特的球状结构，这种球状结构存在材料表面宏观上表面为表面光洁；同时，在增韧剂与玻璃纤维的共同作用下，也使复合材料具有高强度的特点。
【专利说明】
玻纤増强聚酰胺复合材料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及玻纤增强聚酰胺复合材料及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 玻纤增强复合材料，是以聚合物为基体，以玻璃纤维为增强材料而制成的复合材 料，综合了聚合物和玻璃纤维的性能。玻纤增强复合材料按纤维的长度分类，可分为长纤维 复合材料和短纤维复合材料;玻璃纤维按照化学组分可分为无碱铝硼硅酸盐(简称无碱纤 维)和有碱无硼硅酸盐(简称中碱纤维）。
[0003] 玻纤增强塑料是目前塑料改性的主要方法与手段，能将通用塑料的性能大幅度的 提高，达到工程塑料的性能水平，所以玻纤增强塑料技术得到了广泛的应用。
[0004] 目前国内生产玻纤增强热塑性塑料的主流技术是通过连续玻纤纱在挤出机的适 当位置进入挤出机的料筒，在料筒中被啮合的螺杆旋转时搅断而获得，其生产流程示意图 如图1所示。对于聚酰胺(PA)类塑料的玻纤增强塑料的生产，PA树脂在进入挤出机前还需要 干燥处理，以除去树脂中的水分，防止在高温的挤出机中发生水解而影响玻纤增强聚酰胺 复合材料的质量。
[0005] 玻纤增强塑料中的玻纤增强聚酰胺复合材料具有优良的力学性能及尺寸稳定性， 但是，玻纤增强聚酰胺复合材料在注射成型时玻纤易浮在制件的表面，给制品的外观来了 不利影响，从而影响其在外观要求较高的场所的应用。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种表面光泽的玻纤增强聚酰胺复 合材料及其制备方法。
[0007] 本发明提供了一种玻纤增强聚酰胺复合材料，由以下组分复合而成，包括：
[0008] 聚酰胺 40~60重量份； 低分子量聚酰胺 5~15重量份； 破璃纤維 20~40重量份；
[0009] 增軔剂 2~10重量份； 润滑剂 0.5~2重量份;
[0010]所述润滑剂为树枝状聚合物。
[0011] 优选的，所述聚酰胺为PA66。
[0012] 优选的，还包括0.05~0.2重量份的抗氧剂。
[0013] 优选的，还包括0.05~0.2重量份的助抗氧剂。
[0014] 优选的，还包括0.5~2重量份的色母料。
[0015]本发明还提供了一种玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括：
[0016] A)将40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增 韧剂与〇. 5~2重量份的润滑剂混合加热，然后再加入20~40重量份的玻璃纤维，熔融共混， 得到玻纤增强聚酰胺复合材料;所述润滑剂为树枝状聚合物。
[0017] 优选的，所述步骤A)具体为：
[0018] 将40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韧 剂与0.5~2重量份的润滑剂混合加热至熔融，然后加入一部分玻璃纤维，混合后，再加入余 下的玻璃纤维，熔融共混，得到玻纤增强聚酰胺复合材料;所述一部分玻璃纤维与余下的玻 璃纤维共20~40重量份。
[0019] 优选的，所述一部分玻璃纤维与余下的玻璃纤维的质量比为1: (0.5~2)。
[0020] 优选的，所述步骤A)具体为：
[0021] 将40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韧 剂与0.5~2重量份的润滑剂混合加入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机的第3~6节加 料口加入一部分玻璃纤维，再在第7~9节加料口加入余下的玻璃纤维，熔融共混，得到玻纤 增强聚酰胺复合材料;所述一部分玻璃纤维与余下的玻璃纤维共20~40重量份。
[0022] 优选的，所述双螺杆挤出机中螺杆的规格为T48/48、64/64、48/48、32/32、30° /7/ 64、45° /5/48、90° /5/48 与 32/16L 中的一种。
[0023] 本发明提供了一种玻纤增强聚酰胺复合材料，由以下组分复合而成，包括:聚酰胺 40~60重量份；低分子量聚酰胺5~15重量份;玻璃纤维20~40重量份；增韧剂2~10重量 份;润滑剂0.5~2重量份。与现有技术相比，本发明在玻纤增强聚酰胺复合材料中加入低分 子量聚酰胺与润滑剂，低分子量聚酰胺在加工过程中流动性好，在物料流程的过程中因剪 切作用会浮到材料的表面，从而赋予材料好的光泽，另外，使用的具有提高材料表面光洁度 的润滑剂，不仅能够防止原料熔体与设备的粘附，而且由于该润滑剂树枝状的分子聚集在 一起时具有独特的球状结构，这种球状结构存在材料表面宏观上表面为表面光洁；同时，在 增韧剂与玻璃纤维的共同作用下，也使玻纤增强复合材料具有高强度的特点。
[0024] 由实验可知，本发明制备的玻纤增强聚酰胺复合材料表面光泽且强度较高。
【附图说明】
[0025] 图1为目前国内生产玻纤增强热塑性塑料生产流程示意图；
[0026] 图2为本发明玻纤增强聚酰胺复合材料的制备流程示意图。
【具体实施方式】
[0027] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述， 显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都 属于本发明保护的范围。
[0028] 本发明提供了一种玻纤增强聚酰胺复合材料，由以下组分复合而成，包括： 聚醜胺 40~60重量份； 低分子量聚酰胺 5~15:重量粉;：
[0029] 玻璃纤維 20~40重量份； 增韧剂 2~10重量份； 润滑剂 0.5~2重量份；
[0030]所述润滑剂为树枝状聚合物。
[0031]本发明对所有原料的来源并没有特殊的限制，为市售即可。
[0032] 其中，聚酰胺为玻纤增强聚酰胺复合材料的主体。所述聚酰胺的含量优选为45~ 55重量份，更优选为50~55重量份，再优选为50~53重量份;在本发明提供的一些实施例 中，所述聚酰胺的含量优选为50重量份;在本发明提供的另一些实施例中，所述聚酰胺的含 量优选为51.8重量份;所述聚酰胺的种类为本领域技术人员熟知的聚酰胺即可，并无特殊 的限制，本发明中优选为尼龙66;所述聚酰胺的分子量优选为1~3万，更优选为1.5~2.5 万，再优选为1.5~2万，最优选为1.8万;所述聚酰胺的粘度比优选为1.5~3.5,更优选为2 ~3，再优选为2.4~2.8，最优选为2.55。
[0033] 所述低分子量聚酰胺的含量优选为7~15重量份，更优选为8~15重量份，再优选 为8~12重量份，最优选为10重量份;所述低分子量聚酰胺的种类为本领域技术人员熟知的 低分子量聚酰胺即可，并无特殊的限制，本发明中所述低分子量聚酰胺的分子量优选为 8500~9000。在本发明提供的玻纤增强聚酰胺复合材料中，低分子量聚酰胺可作为增塑剂， 提高材料的流动性及表面光洁度。
[0034] 所述玻璃纤维的含量优选为25~40重量份，更优选为25~35重量份，再优选为30 重量份;所述玻璃纤维的种类为本领域技术人员熟知的玻璃纤维即可，并无特殊的限制，本 发明中优选为普通无碱玻璃纤维。玻璃纤维可增强复合材料的强度。
[0035] 所述增韧剂的含量优选为4~8重量份;更优选为6~8重量份;所述增韧剂的种类 为本领域技术人员熟知的增韧剂即可，并无特殊的限制，本发明中优选为热塑性弹性体，更 优选包括热塑性弹性体TPE与马来酸酐接枝Ρ0Ε两种增韧性;所述热塑性弹性体TPE与马来 酸酐接枝Ρ0Ε的质量比优选为2: (0.5~2)，更优选为2: (0.5~1.5)，最优选为2:1。其中，马 来酸酐接枝Ρ0Ε可提高复合材料的韧性，与聚酰胺相容性好;而热塑性弹性体TPE也可提高 复合材料的韧性，同时价格低，可降低复合材料的成本。
[0036] 所述润滑剂的含量优选为0.8~1.5重量份，更优选为0.8~1.2重量份，再优选为 0.9~1.1重量份，最优选为1重量份;所述润滑剂为本领域技术人员熟知的树枝状聚合物即 可，并无特殊的限制，本发明中优选为树枝状聚合物CYD-PR121。树枝状聚合物作为润滑剂 可防止物料与设备粘结，提高复合材料表面光洁度。
[0037] 为提高玻纤增强聚酰胺复合材料的抗氧化性，防止材料加工及使用过程中发生氧 化，优选还加入0.05~0.5重量份的抗氧剂，更优选加入0.05~0.3重量份的抗氧剂，再优选 加入0.08~0.2重量份的抗氧剂，最优选加入0.1重量份的抗氧剂;所述抗氧剂优选为受阻 酚类抗氧剂，更优选为烷基多酚类抗氧剂，再优选为抗氧剂1〇98(Ν，Ν'_双-(3-(3,5-二叔丁 基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺）。
[0038]在本发明中，优选还加入0.05~0.2重量份的助抗氧剂，更优选加入0.05~0.3重 量份的助抗氧剂，再优选加入ο. 08~0.2重量份的助抗氧剂，最优选加入0.1重量份的助抗 氧剂;所述助抗氧剂优选为紫外线吸收剂，更优选为紫外线吸收剂UV327。
[0039] 本发明玻纤增强聚酰胺复合材料优选还包括0.5~2重量份的色母料，其可赋予复 合材料以需要的颜色，更优选包括〇 . 8~1.8重量份的色母料，再优选包括0.8~1.4重量份 的色母料，最优选包括1重量份的色母料。
[0040] 本发明在玻纤增强聚酰胺复合材料中加入低分子量聚酰胺与润滑剂，低分子量聚 酰胺在加工过程中流动性好，在物料流程的过程中因剪切作用会浮到材料的表面，从而赋 予材料好的光泽，另外，使用的具有提高材料表面光洁度的润滑剂，不仅能够防止原料熔体 与设备的粘附，而且由于该润滑剂树枝状的分子聚集在一起时具有独特的球状结构，这种 球状结构存在材料表面宏观上表面为表面光洁；同时，在增韧剂与玻璃纤维的共同作用下， 也使玻纤增强复合材料具有高强度的特点。
[0041] 本发明还提供了一种上述玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括:A)将40~ 60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韧剂与0.5~2重量 份的润滑剂混合加热，然后再加入20~40重量份的玻璃纤维，熔融共混，得到玻纤增强聚酰 胺复合材料;所述润滑剂为树枝状聚合物。
[0042]其中，所述聚酰胺、低分子量聚酰胺、增韧剂、润滑剂与玻璃纤维菌同上所述，在此 不再赘述。
[0043]在本发明中，优选先将40~60重量份的聚酰胺干燥;所述干燥的温度优选为100°C ~120°C，更优选为100°C~110°C，再优选为105°C~110°C，最优选为105°C ;所述干燥的时 间优选为1 〇~20h，更优选为10~18h，再优选为12~14h，最优选为12h。
[0044] 再将干燥后的40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重 量份的增韧剂与〇. 5~2重量份的润滑剂混合加热至熔融状态，然后再加入20~40重量份的 玻璃纤维。
[0045] 所述20~40重量份的玻璃纤维优选分成两部分加入，即先将40~60重量份的聚酰 胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韧剂与0.5~2重量份的润滑剂混合 加热至熔融状态，然后加入一部分玻璃纤维，混合后，再加入余下的玻璃纤维，熔融共混;所 述一部分玻璃纤维与余下的玻璃纤维的质量比优选为1: (〇 . 5~2)，更优选为1: (0.5~ 1.5)，再优选为1: (0.5~1)，最优选为1: (0.5~0.8);在本发明提供的一些实施例中，所述 一部分玻璃纤维与余下的玻璃纤维的质量比优选为6:4。
[0046] 在本发明中，上述加热至熔融状态及熔融共混优选在双螺杆挤出机中进行，此时 所述步骤A)优选具体为:将40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10 重量份的增韧剂与〇. 5~2重量份的润滑剂混合加入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机 的第3~6节加料口加入一部分玻璃纤维，再在第7~9节加料口加入余下的玻璃纤维，熔融 共混，得到玻纤增强聚酰胺复合材料;所述一部分玻璃纤维与余下的玻璃纤维共20~40重 量份。所述双螺杆挤出机优选总共1 〇~12节料筒。
[0047] 其中，所述一部分玻璃纤维优选在第4~5节加料口加入，更优选在第4节加料口加 入;所述余下的玻璃纤维优选在第7~8节加料口加入，更优选在第8节加料口加入。
[0048]将玻璃纤维在其他的加料加入，是为了让玻璃纤维在材料中保持具有一定长度的 需要进行的工艺选择，先将物料从第一个加料口加入，让其混合剪切逐渐转变成熔体，再让 玻璃纤维进入进行混合，避免玻璃纤维受到过大的剪切导致玻璃纤维大量断裂成极小的纤 维，纤维长度尺寸过小会降低增强的效果。
[0049] 所述双螺杆挤出机中螺杆的规格优选为T48/48、64/64、48/48、32/32、30° /7/64、 45°/5/48、90°/5/48与32/161^中的一种，更优选螺杆组合为表1所示的1~22的组合。
[0050] 表1双螺杆挤出机的螺杆组合
[0052] 所述双螺杆挤出机的挤出温度优选为295°C~315°C，更优选为295°C~310°C，再 优选为295°C~305°C，最优选为295°C~300°C。
[0053] 熔融共混后，优选挤出造粒，得到玻纤增强聚酰胺复合材料。
[0054]图2为本发明玻纤增强聚酰胺复合材料的制备流程示意图，其中1为聚酰胺与除玻 璃纤维的其他原料混合、2为计量加料器、3为双螺杆挤出机、4为玻璃纤维、5为真空排气口、 6为挤出机头、7为冷却水槽、8为干燥装置、9为切粒机、10为包装。
[0055] 为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种玻纤增强聚酰胺复 合材料及其制备方法进行详细描述。
[0056] 以下实施例中所用的试剂均为市售。
[0057] 实施例1
[0058]先将表2所示配方中的组份(GF除外，PA需在105°C干燥12小时)在高速混合机中混 合均匀得混合料。在295 °C~315 °C挤出温度下将混合料从双螺杆挤出机的第一节加入，玻 璃纤维分别从第四节与第八节加料口加入(第四节加入的量与第八节加入的质量比为6: 4)，熔融共混，挤出造粒，最后得到玻纤增强聚酰胺复合材料。
[0059]表2实施例1中玻纤增强聚酰胺复合材料原料种类及含量
[0061] 将实施例1中得到的玻纤增强聚酰胺复合材料加工成标准试样进行性能测试，测 试结果见表3。
[0062] 表3实施例1中玻纤增强聚酰胺复合材料性能测试结果
[0064] 实施例2
[0065] 先将表4所示配方中的组份(GF除外，PA需在105°C干燥12小时)在高速混合机中混 合均匀得混合料。在295 °C~315 °C挤出温度下将混合料从双螺杆挤出机的第一节加入，玻 璃纤维分别从第四节与第八节加料口加入(第四节加入的量与第八节加入的质量比为6: 4)，熔融共混，挤出造粒，最后得到玻纤增强聚酰胺复合材料。
[0066] 表4实施例2中玻纤增强聚酰胺复合材料原料种类及含量
[0068] 将实施例2中得到的玻纤增强聚酰胺复合材料加工成标准试样进行性能测试，测 试结果见表5。
[0069] 表5实施例2中玻纤增强聚酰胺复合材料与PA66性能测试结果
【主权项】
1. 一种玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于，由以下组分复合而成，包括： 聚酰胺 40~60重量份; 低分子量聚酰胺 5~15重量份； 玻璃纟f維 20~40重量份； 增韧剂 2~10重量份； 润滑剂 0.5~2重量份； 所述润滑剂为树枝状聚合物。2. 根据权利要求1所述的玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于，所述聚酰胺为PA66。3. 根据权利要求1所述的玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于，还包括0.05~0.2重 量份的抗氧剂。4. 根据权利要求1所述的玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于，还包括0.05~0.2重 量份的助抗氧剂。5. 根据权利要求1所述的玻纤增强聚酰胺复合材料，其特征在于，还包括0.5~2重量份 的色母料。6. -种玻纤增强聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括： A)将40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韧剂 与0.5~2重量份的润滑剂混合加热，然后再加入20~40重量份的玻璃纤维，熔融共混，得到 玻纤增强聚酰胺复合材料;所述润滑剂为树枝状聚合物。7. 根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体为： 将40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韧剂与 0.5~2重量份的润滑剂混合加热至熔融，然后加入一部分玻璃纤维，混合后，再加入余下的 玻璃纤维，熔融共混，得到玻纤增强聚酰胺复合材料;所述一部分玻璃纤维与余下的玻璃纤 维共20~40重量份。8. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述一部分玻璃纤维与余下的玻璃纤 维的质量比为1:(0.5~2)。9. 根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)具体为： 将40~60重量份的聚酰胺、5~15重量份的低分子量聚酰胺、2~10重量份的增韧剂与 0.5~2重量份的润滑剂混合加入双螺杆挤出机中，然后在双螺杆挤出机的第3~6节加料口 加入一部分玻璃纤维，再在第7~9节加料口加入余下的玻璃纤维，熔融共混，得到玻纤增强 聚酰胺复合材料;所述一部分玻璃纤维与余下的玻璃纤维共20~40重量份。10. 根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机中螺杆的规格为 丁48/48、64/64、48/48、32/32、30°/7/64、45°/5/48、90°/5/48与32/161中的一种。
【文档编号】C08K7/14GK106046777SQ201610487108
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】杨中文, 蒋建明
【申请人】长沙争明新材料有限公司