专利名称：：一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料及其制备方法
技术领域：
：本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及到一种良好表观质量的增軔增强尼龙6复合材料及其制备方法。
背景技术：
：通常说来，尼龙6具有优异的机械性能、热性能、抗冲击性能和耐化学性能，所以被广泛的应用到汽车部件、电子电器部件、家庭用品部件和其他的一些领域。在这其中，无机矿物增强尼龙6，尤其是坡璃纤维增强尼龙6，因为其具有高强度、高耐热、高抗疲劳、低成形收缩等良好性能，而被广泛应用于汽车、机械、家电、航空及军用部件等领域。然而在实际的应用过程中，有些材料需要更好的韧性和表观质量，同时在价格和加工方面能有更省钱和更方便的产品。单纯在尼龙6中添加坡璃纤维能大幅度的提高材料的机械性能，刚度，热性能，但是这会导致制件的表观质量差，表面玻璃纤维外露严重，同时也会导致制件翘曲严重，变形厉害，不利于制件的装配。针对上面出现的情况，人们已经做了相当多的研究探讨。USP6756439提出在制备矿物增强尼龙6的过程中添加接枝的ASA物质，能有效的改善表观质量，性能相对没加ASA的矿物增强尼龙6降低了10~20%。USP6534583提出用尼龙6T/6I或是尼龙TMD-T/6添加到无机矿物增强尼龙6中，表观质量好，光泽也很高，性能方面与没添加的基本相同。USP5013786中提出用乙烯、n-丁基丙烯酸酯、丙烯酸共聚物添加到无机矿物增强尼龙6中，表观质量好，Izod冲击最高可达到86J/m。USP4528304提出了使用一种稀土矿物组分，通过在玻纤增强热塑性塑料体系中引入该种组分也可以使得材料的表观质量问题得到解决。上述这些专利所提供的技术从不同的角度解决了无机矿物外露所造成的制件表观质量恶化问题。然而，可以明显看出，这些专利技术也都还存在其不足之处。它们要么对制备这些无机矿物增强尼龙6复合材料的原料提出很多特殊的要求，要么它们是以牺牲一定的玻璃纤维增强材料优异的力学和热学性能作为代价，虽然从中可取得制件相应良好的表观质量，但材料的力学性能和热学性能不可避免的受到较大损失。
发明内容本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中存在的上述不足，用比较简便的方法和低廉的成本，提供一种良好表观质量的增軔增强尼龙6复合材料及其制备方法。本发明通过添加增韧母粒的方法，改变熔融树脂的流动特性，抑制玻璃纤维和无机矿物在制件表面外露，同时也解决了制件翘曲问题。其发明目的可以通过以下技术方案得以实现。一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料，包括以下组分(重量比)尼龙6树脂10~75%相容剂1~10%玻璃纤维10~40%增韌母粒10~40%其他助剂0.5~3%所述的尼龙6树脂的相对粘度为2.0~3.5，优选为2.4~3。所述的相容剂为聚烯烃与不饱和酸、酸酐的接技物。其中，聚烯烃为聚丙烯、聚乙烯或乙烯-辛烯共聚物；不饱和酸为丙烯酸或甲基丙烯酸；酸酐是马来酸酐。所述的接技聚丙烯、聚乙烯或乙烯-辛烯共聚物的接技率，一般在0.5-3%(重量比)，优选在0.8~1.5%(重量比)。所述的相容剂的重量百分比为1~10%，优选在3-8%。所述的玻璃纤维是无碱坡璃纤维、中碱玻璃纤维或高强玻璃纤维。其中，玻璃纤维直径为5~24nm;重量百分比为10~40%。所述的聚烯烃是聚丙烯、聚乙烯或乙烯-辛烯共聚物。所述的无机矿物粉料是滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、玻璃微珠、髙岭土、白泥或煤渣粉。所述的增韧母粒是无机矿物粉料和聚烯烃通过捏合造粒得到，它们在母粒中的重量百分比分别是60~90%、10~40%。所述的捏合过程中，温度是50~10(TC，时间0.5~3小时。增軔母粒的用量在10~40%(重量百分比)。所述的其他助剂为硅烷偶联剂、抗氧剂、颜色助剂或阻燃剂，所述的硅烷偶联剂是Y-氨丙基三乙氧基硅烷、Y-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和g-U，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；所述的抗氧剂是四[P-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N，N'-六亚甲基双(3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺)和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯。制备良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料的具体步骤如下按上述组份配比称取各种材料(玻璃纤维除外)，在混料机混合均勻，混合时间一般为3~5分钟，然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机(玻璃纤维从第一个排气口加入)，温度分别是(自喂料口至挤出模头)160~180°C，190~220。C,210~240°C，220~25(TC，210~240°C。主机转速是20~50赫兹。然后用塑料注塑机制得各种所需产品。本发明所述的良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料，表观性能好，无玻璃纤维外露，无翘曲耐热性能优良，易加工。具体实施例方式下面通过实施例和对比例进一步说明本发明的技术特征。实施例所用原材料如下PA6树脂，YH800，中国岳阳巴陵石化化工化纤有限公司；坡璃纤维，ER13-2000-988，桐乡巨石集团；马来酸酐接枝PP,MAPP，熔指(230匸,2.16KG)30g/10min，上海森择公司；滑石粉，1250目，海城精华矿产有限公司；P0E-8180，乙烯-辛烯共聚物，美国杜邦公司；硅烷偶联剂，KH-550，南京曙光化工有限公司；抗氧剂，168和1010,瑞士汽巴精化公司。制备增韧母粒A:滑石粉、POE-8180按比例70,30，(重量)加入密炼机中，温度是8(TC。时间2小时，切粒。制备增韧母粒B:滑石粉、POE-8180按比例80，20，(重量)加入密炼机中，温度是8(TC。时间2小时，切粒。实施例1PA6树脂重量比为57.3%，MAPP重量比为2。/。，增韧母粒A重量比为20%，KH550重量比为0.4%，1010/168重量比为0.1/0.2%,在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为20%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是nO。C,200°C，215°C,220'C，230°C，主机转速是30赫兹，在表1中列出了测试结果。实施例2PA6树脂重量比为51.3%，MAPP重量比为8。/。，增韧母粒A重量比为20%,KH550重量比为0.4%,1010/168重量比为0.1/0.2%，在高速混合器中将上述组分在室温下混勾(重量比为20%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170°C,200°C，215°C，220°C，230°C，主机转速是30赫兹，在表1中列出了测试结果。实施例3PA6树脂重量比为59.3%，MAPP重量比为51增韧母粒A重量比为15%，KH550重量比为0.4%,1010/168重量比为0.1/0.2%,在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为20%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170'C，200°C，215°C，220X:，230°C,主机转速是30赫兹，在表1中列出了测试结果。实施例4PA6树脂重量比为54.3%,MAPP重量比为5。/。，增韧母粒A重量比为20%，KH550重量比为0.4%，1010/168重量比为0.1/0.2%，在髙速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为20%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170°C，200。C，215°C，220。C，230°C，主机转速是30赫兹，在表1中列出了测试结果。实施例5PA6树脂重量比为44.3%，MAPP重量比为5%，增韧母粒A重量比为30%,KH550重量比为0.4%，1010/168重量比为0.1/0.2%，在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为20%的坡璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是17(TC，20(TC,215°C，220。C，23(TC，主机转速是30赫兹，在表1中列出了测试结果。实施例6PA6树脂重量比为44.1%,MAPP重量比为5。/。，增辆母粒A重量比为20%，KH550重量比为0.6%,1010/168重量比为0.1/0.2%,在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为30%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/DH8)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170。C，200。C，215。C,220。C，230°C，主机转速是30赫兹，在表1中列出了测试结果。实施例7PA6树脂重量比为54.3%，MAPP重量比为5%，增韧母粒B重量比为20%,KH550重量比为0.4%,1010/168重量比为0.1/0.2%,在高速混合器中将上述组分在室温下混勻(重量比为20%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D=48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170°C,200°C，215°C，220°C，230°C,主机转速是30赫兹，在表1中列出了测试结果。实施例8PA6树脂重量比为44.3%，MAPP重量比为5%，增韧母粒B重量比为30%,KH550重量比为0.4%，1010/168重量比为0.1/0.2%，在高速混合器中将上述组分在室温下混勻(重量比为20%的坡璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170°C，200°C，215°C，220。C，230°C，主机转速是30赫兹，在表1中列出了测试结果。对比例1PA6树脂重量比为60.3%,MAPP重量比为5%，滑石粉重量比为14%,KH550重量比为0.4%,1010/168重量比为0.1/0.2%,在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为20%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D=48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170°C,200°C，215°C,220°C，230°C，主机转速是30赫兹，在表2中列出了测试结果。对比例2PA6树脂重量比为54.3%，MAPP重量比为5%，滑石粉重量比为14%,POE-8180重量比为6%，KH550重量比为0.4%，1010/168重量比为0.1/0.2%，在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为20%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170'C,200°C，215°C,220°C，230'C,主机转速是30赫兹，在表2中列出了测试结果。对比例3PA6树脂重量比为44.1%，MAPP重量比为5%，滑石粉重量比为14%,POE-8180重量比为6%，KH550重量比为0.4%,1010/168重量比为0.1/0.2%,在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为30%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170°C,200°C，215°C，220°C，230°C，主机转速是30赫兹，在表2中列出了测试结果。对比例4PA6树脂重量比为44.3%,MAPP重量比为5%，滑石粉重量比为21%,POE-8180重量比为9%,KH550重量比为0.4%,1010/168重量比为0.1/0.2%，在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为20%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170°C，200°C,215°C，220°C，230°C，主机转速是30赫兹，在表2中列出了测试结果。对比例5PA6树脂重量比为44.3%,MAPP重量比为5%，滑石粉重量比为24%，POE-8180重量比为6%，KH550重量比为0.4%，1010/168重量比为0.1/0.2%,在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为20%的坡璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170°C,200°C，215°C，220°C，230°C,主机转速是30赫兹，在表2中列出了测试结果。对比例6PA6树脂重量比为44.3%,MAPP重量比为5°/,增韧母粒B重量比为20%，滑石粉重量比为8%，POE-8180重量比为2%,KH550重量比为0.4%,1010/168重量比为0.1/0.2%,在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为20%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D—8)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是1WC，200'C，2"°C，220°C,230°C，主机转速是30赫兹，在表2中列出了测试结果。对比例7PA6树脂重量比为44.3%，MAPP重量比为5%，增韧母粒B重量比为10%，滑石粉重量比为16。/。，POE-8180重量比为4。/。，KH550重量比为0.4%，1010/168重量比为0.1/0.2%,在高速混合器中将上述组分在室温下混匀(重量比为20%的玻璃纤维从第一个排气口加入)，用南京科亚公司生产的TE-35(L/D-48)双螺杆挤出机生产，其加工温度(从喂料口到模头)分别是170°C，200'C,215。C，220°C，230°C，主机转速是30赫兹，在表2中列出了测试结果。性能测试简支梁缺口和无缺口冲击强度按ISO179执行，测试设备为德国ZwickB5102.202冲击试验机；拉伸性能测试按ISO527执行，测试设备为德国ZwickZ010电子拉力机，拉伸速度为50mm/min;弯曲性能的测试按IS0178执行，测试设备为ZwickZ010电子拉力机，跨距为64咖，速度为2mm/min;热变形温度按测试标准ISO75执行，测试设备为意大利CEAST公司的维卡热变形温度测试仪，负荷l.8MPa,升温速度为120。C/小时。表观质量通过150xi00x3mm的平板目测。从表1实施例与表2对比例配方及性能比较的测试结果中可以看出，用了增韦l母粒的增韧增强尼龙6复合材料表观性能好，热性能稳定，强度与韧性得到很好的平衡。表1:<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>注O表示平板表面光滑，没有坡璃纤维外露；A表示平板表面一般，有很少的矿物或玻璃纤维外露；x表示平板表面粗糙，矿物和玻璃纤维外露严重。表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>权利要求1、一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料，其组分和配比为尼龙6树脂20～75％相容剂1～10％玻璃纤维10～40％增韧母粒10～40％其他助剂0.5～3％以上均为重量百分数。2、根据权利要求1所述的一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料，其特征在于所述的尼龙6树脂特征粘数为2.0~3.5。3、根据权利要求1所述的一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料，其特征在于所述的相容剂采用聚烯烃与不饱和酸、酸酐的接枝物。4、根据权利要求3所述的一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料，其特征在于所述聚烯烃是聚丙烯、聚乙烯或乙烯-辛烯共聚物；不饱和酸为丙烯酸或甲基丙烯酸；酸酐为马来酸酐。5、根据权利要求1所述的一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料，其特征在于所述的玻璃纤维是无碱玻璃纤维、中碱坡璃纤维、高强玻璃纤维中的一种或几种，其纤维直径为5~24)im。6、根据权利要求1所述的一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料，其特征在于所述的增韧母粒为无机矿物粉料、聚烯烃通过密炼机造粒而成；无机矿物和聚烯烃在增韧母粒所占重量百分数分别是60-90%、10~40%。7、根据权利要求6所述的一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料，其特征在于所述的无机矿物粉料是滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、玻璃微珠、髙岭土、白泥或煤渣粉中的一种或两种，其粉粒直径为l~100nim。8、根据权利要求6所述的一种良好表观质量的增軔增强尼龙6复合材料，其特征在于所述的密炼过程中，温度是50~100°C,时间为0.5~3小时。9、根据权利要求1所述的一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料，其特征在于所述的其他助剂是硅烷偶联剂、阻燃剂、抗氧剂或颜色助剂。10、一种制备权利要求1所述良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料的方法，具体步骤如下按权利要求1所述组份配比称取除玻璃纤维外的各种材料，在混料机混合3-5分钟，然后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机，其中玻璃纤维从第一个排气口加入，自喂料口至挤出模头温度分别是160~180°C，190~220°C，210~240°C,220~250°C,210~240°C，主机转速是20~50赫兹，用塑料注塑机制取。全文摘要本发明公开了一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料及其制备方法，按重量百分比包括以下组分尼龙6树脂20～75％，相容剂1～10％，玻璃纤维10～40％，增韧母粒10～40％，其他助剂0.5～3％；该方法具体步骤如下称取除玻璃纤维外的各种材料，在混料机混合3-5分钟，将混匀的物料加入双螺杆挤出机，其中玻璃纤维从第一个排气口加入，自喂料口至挤出模头温度分别是160～180℃，190～220℃，210～240℃，220～250℃，210～240℃，主机转速是20～50赫兹，然后用塑料注塑机制样。该复合材料表观质量好，无玻璃纤维外露，无翘曲，耐热性能优良，易加工。文档编号C08L77/00GK101191013SQ200610118559公开日2008年6月4日申请日期2006年11月21日优先权日2006年11月21日发明者刘正军,文周,张祥福申请人:上海普利特复合材料有限公司