一种聚酰胺复合材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高分子材料，具体涉及一种聚酰胺复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着工业技术的发展，具备轻质、耐温、高强度、尺寸稳定、阻燃等性能的功能材料越来越受到产业界的重视。其中，耐高温聚酰胺是较为理想的备选材料之一。耐高温聚酰胺的发展使产品微型化、轻量化和动力强劲化成为可能，甚至在部分零件上实现了以塑代钢的产业升级。

2、目前增强聚酰胺复合材料主要使用玻璃纤维或碳纤维作为增强体，其高刚性的特征导致加工工艺的难度提升，控制纤维保留长度对纤维复合材料的综合性能有直接影响。同时纤维表面的惰性使界面粘结强度弱化，通常需要进行纤维表面预处理才能改善纤维/尼龙的基体粘结性，但是表面处理往往会导致局部缺陷集中，使纤维增强性能大幅受限。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种兼具高热变形温度和优异力学性能的耐高温聚酰胺复合材料。

2、本发明的另一目的在于提供上述聚酰胺复合材料的制备方法。

3、本发明是通过以下技术方案实现的：

4、一种聚酰胺复合材料，按重量份数计，包括以下组分：

5、聚酰胺树脂                         100份；

6、特种聚合物纤维                     20-60份；

7、扩链剂                             1-10份。

8、所述特种聚合物纤维选自聚苯并咪唑纤维、聚酰亚胺纤维或聚芳醚酮纤维中的任意一种或几种，优选为聚酰亚胺纤维。更优选的，所述特种聚合物纤维选自直径为1-5μm的连续纤维。

9、优选的，本发明所述聚酰胺树脂的熔点不低于290℃；更优选的，所述聚酰胺树脂的熔点为295-315℃。

10、所述聚酰胺树脂优选为pa46、pa6t、pa9t、pa10t、pa66t、pa610t或pa12t中的任意一种或几种。

11、本发明所述扩链剂优选为多元环氧官能团类扩链剂、乙烯马来酸酐间规共聚树脂类扩链剂、马来酸酐接枝聚酰胺类扩链剂、马来酸酐接枝乙烯共聚物扩链剂、噁唑啉接枝聚苯乙烯扩链剂或chem cord cm-3020中的任意一种或几种。

12、进一步的，所述多元环氧官能团类扩链剂选自basf（巴斯夫）的adr系列扩链剂，具体可选自adr-4400、adr-4468或adr0-4370等中的任意一种或几种。

13、进一步的，所述乙烯马来酸酐间规共聚树脂类扩链剂选自vertellus（凡特鲁斯）的zemac系列扩链剂，具体可选自zemac-e60p、zemac-l65或zemac-l68等中的任意一种或几种。

14、进一步的，所述马来酸酐接枝聚酰胺类扩链剂选自马来酸酐接枝聚酰胺66、马来酸酐接枝聚酰胺1010或马来酸酐接枝聚酰胺1212中的任意一种或几种。

15、所述扩链剂chem cord cm-3020产自余姚市凯姆立华塑料科技有限公司。

16、优选的，所述特种聚合物纤维与扩链剂的重量比为1:2~1:30，优选为 1:5~1:28。

17、根据材料性能需求，所述的聚酰胺复合材料，按重量份数计，还包括0.3-1.5份抗氧剂；优选的，所述抗氧剂选自亚磷酸脂类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂或硫代酯类抗氧剂中的任意一种或几种。

18、所述的亚磷酸脂类抗氧剂可选自三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯或四(2，4-二叔丁基苯基 -4，4-联苯基)双磷酸酯。

19、所述的受阻酚类抗氧剂可选自n,n'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、3-(3,5-二叔丁基 -4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯或二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)-丙酸酯。

20、所述的硫代酯类抗氧剂可选自3,3-硫代二丙酸双十四烷酯、7硫代二丙酸二硬脂醇酯或硫代二丙酸双十二烷酯。

21、本发明还提供上述聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：

22、按照配比，将除特种聚合物纤维外的其他各组分混合均匀，投入到双螺杆挤出机的主喂料口，将特种聚合物纤维引入螺杆挤出机下游长纤维加料口，经挤出牵条、造粒，制备得到聚酰胺复合材料，其中，双螺杆挤出机的加工温度为270-315℃，螺杆转速为100-300r/min。

23、作为优选的一种实施方式，先将聚酰胺树脂、特种聚合物纤维进行干燥处理。

24、本发明还提供上述聚酰胺复合材料的应用，具体可用于制造轻量结构件、支撑件的注塑和挤出成型。

25、本发明具有如下有益效果：

26、本发明的聚酰胺复合材料，通过引入特种聚合物纤维作为增强组份，同时加入一定量的扩链剂，利用扩链剂的环氧或酸酐基团对氨基或亚氨基或酮基的反应直接形成化学键合的界面层，实现基体树脂与增强纤维的强相互作用，有效改善材料的力学性能，同时保证材料较高的热变形温度。

27、实施方式

28、下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

29、对本发明实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：

30、聚酰胺树脂1：pa10t，熔点为310℃，金发科技股份有限公司；

31、聚酰胺树脂2：pa46，熔点为295℃，荷兰dsm公司；

32、聚酰胺树脂3：pa9t，熔点为306℃，日本可乐丽株式会社；

33、特种聚合物纤维1：聚苯并咪唑纤维，直径为3μm的连续纤维，celazole® pbi，美国pbi公司；

34、特种聚合物纤维2：聚苯并咪唑纤维，直径为8μm的连续纤维，celazole® u-6，美国pbi公司；

35、特种聚合物纤维3：聚酰亚胺纤维，直径为3μm的连续纤维，p84，德国赢创；

36、特种聚合物纤维4：聚芳醚酮纤维，直径为3μm的连续纤维，junhua®，江苏君华特塑；

37、丙纶纤维：直径为3μm的连续纤维，广东蒙泰高新。

38、扩链剂1：多元环氧官能团类扩链剂，adr-4468，basf ；

39、扩链剂2： 乙烯马来酸酐间规共聚树脂类扩链剂， vertellus® zemac-e60p；

40、扩链剂3：chem cord cm-3020，余姚市凯姆立华塑料科技有限公司；

41、扩链剂4：马来酸酐接枝eva扩链剂，exxelor va 1801，埃克森美孚；

42、扩链剂5： 噁唑啉接枝聚苯乙烯，epocros™ rps，日本触媒株式会社；

43、抗氧剂：二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)-丙酸酯（抗氧剂245），市购，各实施例和对比例均采用相同抗氧剂。

44、实施例和对比例的聚酰胺复合材料的制备方法：

45、将聚酰胺树脂置于干燥器中，干燥温度为100℃，干燥时间为8h；特种聚合物纤维置于100℃烘箱中干燥4小时；

46、按照配比，将干燥的聚酰胺树脂、扩链剂和抗氧剂投入到高速混合器中干混15min，混合好的原料投入到双螺杆挤出机的主喂料口，将纤维引入双螺杆挤出机下游长纤维加料口，经挤出牵条、造粒，制备得到聚酰胺复合材料；其中，双螺杆挤出机的温度为：一区270℃，二区280℃，三区290℃，四区300℃， 五区315℃，六区315℃，机头温度315℃，螺杆转速为200r/min。

47、聚酰胺组合物的相关性能测试方法：

48、（1）拉伸强度：参照标准gb/t1040.2-2006测试；

49、（2）悬臂梁缺口冲击强度：参照标准gb/t 1843-2008测试；

50、（3）热变形温度：参照标准gb/t 1634.2-2004测试。

51、表1：实施例1-12和对比例1-4各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果

52、

53、接表1：

54、

55、由上述实施例和对比例结果看出，本发明的聚酰胺复合材料，通过引入特种聚合物纤维作为增强组份，同时加入一定量的扩链剂，能够有效改善材料的力学性能，同时能够保证材料较高的热变形温度。