专利名称：一种玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于改性聚酰胺技术领域，涉及一种玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合 材料及其制备方法。该复合材料主要应用于汽车、机械、电器等行业中的汽车水室、发动机 部件、轴承、齿轮等，在长期具有较高湿度和高温环境下使用，接触水、醇、脂肪、有机溶剂， 且对成型制件对翘曲变形和尺寸稳定性有高要求的零部件。
背景技术：
尼龙66是一种用途广泛的工程塑料，由己二胺、己二酸缩聚而成，其熔点为 252-265°C，与其他工程塑料相比具有优异的机械性能和较好的热性能，如高强度、高模量、 高硬度；相对较高的热变形温度，加入玻璃纤维增强后，热变形温度可达250°C (0. 45MPa)； 此外还表现出优异的自润滑耐磨性、抗疲劳、耐蠕变性；良好的耐油和溶剂性。但是由于酰 胺基的亲水性，尼龙66的吸水性高，导致其尺寸稳定性较差，在高湿度环境下性能下降明 显。通过填充办法可大幅提高其综合性能，改善不足，所以玻璃纤维填充成为一个非常常见 的尼龙66改性方法。随着汽车、机械、电器等行业的不断发展，对材料的使用也不断的提出新的要求， 轻量化、高性能、环保成为了新的趋势，大量的金属材料被工程塑料所取代，尼龙66作为其 中的代表占着很重要的地位。通用的玻璃纤维增强改性尼龙66作为一个很经典的方式为很多厂家使用生产， 在现阶段的市场上销量很大，不同厂家的产品在性能和稳定性上也存在一定差异，根据不 同要求填充量也有分别，国外的厂家如Dupont、BASF、Rhodia等，根据不同需求分为不同的 品级，如高刚性、抗紫外、耐磨、超韧等等。但还没有以玻纤增强为基础，兼具抗水解耐温功能，特别还具备了普通增强尼龙 所欠缺的低翘曲变形、尺寸稳定性好的特点的产品，本发明正是为了填补这一空白，满足特 定产品的要求。
发明内容
本发明涉及一种玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料及其制备方法，在玻璃 纤维增强的基础上，兼具抗水解耐温性，特别还具备了普通增强尼龙所欠缺的低翘曲变形、 尺寸稳定性好，既保持了材料应有的优异机械性能，并且满足了制件在特殊领域的使用要 求，保持良好的尺寸稳定性和表观。为实现上述要求，本发明引入了低粘度、高流动性的尼龙66、玻璃纤维、抗水解和 热稳定剂、翘曲变形改善剂、相容剂和其他助剂等。其中低粘度、高流动性尼龙66基料保证 了材料整体的流动性和加工型，抗水解无碱玻璃纤维除了提供一定的抗水解功能外，其直 径更细，在加工中分散更均勻，能有更好的性能表现，适量的翘曲变形改善剂在保持材料优 异的机械性能同时，大大改善了传统玻纤增强尼龙66材料翘曲变形严重和尺寸稳定性差的缺点，抗水解和热稳定剂为材料提供一般材料所没有的长期抗水解性和长期耐温性，相 容剂有效的提高了尼龙66基料和各其他组分之间的结合性，保证材料的韧性，其他助剂对 材料的加工性、脱模性、抗氧化性和良好的制件表观可提供保障。各组分在增强材料某一 方面性能的同时也会对其他性能产生影响，所以各组分的使用量和不同类别相互之间的配 合、协效性就成为了本发明中另一个核心内容。这种玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料的重量配比如下
尼龙6650-85重量份
玻璃纤维10-40重量份
翘曲变形改善剂2-10重量份
抗水解和热稳定剂0. 5-2重量份
相容剂1-4重量份
其他助剂1-2重量份，
所述的其他助剂是硅氧烷偶联剂、抗氧剂或脱模剂中的--种或多种混合。
上述复合材料优选由以下量份的原料组成
尼龙6655-65重量份
玻璃纤维20-30重量份
翘曲变形改善剂2-5重量份
抗水解和热稳定剂0. 5-2重量份
相容剂1-4重量份
其他助剂1-2重量份，
所述的其他助剂是硅氧烷偶联剂、抗氧剂或脱模剂中的--种或多种混合。
所述的抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类复合、脱模剂为脂肪酸盐(优选硬脂
盐，如硬脂酸钙、硬脂酸酰胺)、有机硅或蜡中的一种。所述的尼龙66树脂特征粘度为-.2. 3-3. 2 ；玻璃纤维为无碱抗水解玻璃纤维，玻纤 直径为9-13 μ m;翅曲变形改善剂为超细空心、实心玻璃微珠、陶瓷微珠中的一种或几种混 合；抗水解和热稳定剂属于铜化合物类的抗氧剂和增效剂的混合物或者聚碳化二亚胺，例 如助剂H3337、StabaX0l-P ；相容剂为马来酸酐接枝物，接枝物基材可以为乙烯-辛烯共聚 物、三元乙丙橡胶、PE和SEBS中的一种或几种，接枝率控制在0. 8-1. 0%。玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料的制备方法，其步骤为步骤一按照重量要求称取原料；步骤二 将尼龙66、翘曲变形改善剂、抗水解和热稳定剂、相容剂和其他助剂在高 混机中混合均勻，混料时间3-5min ；步骤三将混合好的原料加入双螺杆挤出机中，在温度245-285°C，螺杆转速 300-500rpm下与玻璃纤维一起熔融共混，挤出造粒，即获得本发明的玻纤增强抗水解低翘 曲尼龙66复合材料。与现有技术比较本发明的有益效果本发明产品具有高强度、高刚度的同时，很好的改善了由于加入玻纤后产品易翘 曲变形、尺寸变化大的问题，兼具优异长期抗水解耐温性，并且有良好的加工性和外观表 现。主要应用于汽车、机械、电器等行业中的汽车水室、发动机部件、轴承、齿轮等有特殊要求的产品，在长期具有较高湿度和高温环境下使用，接触水、醇、脂肪、有机溶剂等，且对成 型制件对翘曲变形和尺寸稳定性有高要求的零部件。
图1为汽车水室示意图。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明进行进一步说明下面结合具体实施例对本发明一种玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料做进 一步详细说明。生产主要使用的设备高混机将物料均勻混合3-5min ；双螺杆挤出机机筒温 度245-285°C，螺杆转速300-500rpm ；水槽、切粒机。实施例1尼龙66的树脂特征粘度为2. 3-3. 2，65重量份；无碱抗水解玻璃纤维，玻纤直径为9-13 μ m，30重量份；空心陶瓷微珠1100目，2重量份；抗水解和热稳定剂=Stabaxol-P (聚碳化二亚胺，德国Bayer公司生产)，0. 5重量 份；相容剂接枝率0. 8%的MAH(马来酸酐)接枝EPDM(三元乙丙橡胶)，1重量份；其他助剂氧烷偶联剂KH560，抗氧剂1098和168复配，脱模剂硬脂酸钙，按照 (1:1: 1的重量比)共1.5重量份。实施例2尼龙66的树脂特征粘度为2. 3-3. 2,60.5重量份；无碱抗水解玻璃纤维，玻纤直径为9-13 μ m，30重量份；实心玻璃微珠1600目，2重量份；抗水解和热稳定剂=Stabaxol-P, 2重量份；相容剂1 % MAH接枝Ρ0Ε，4重量份其他助剂氧烷偶联剂KH560，抗氧剂1098和168复配，脱模剂硬脂酸钙，按照 (1:1: 1的重量比)共1.5重量份。实施例3尼龙66的树脂特征粘度为2. 3-3. 2,62.5重量份；无碱抗水解玻璃纤维，玻纤直径为9-13 μ m，30重量份；超细空心玻璃微珠彡3000目，3重量份；抗水解和热稳定剂Stabaxol-P，1重量份；相容剂1 % MAH接枝Ρ0Ε，2重量份其他助剂氧烷偶联剂KH560，抗氧剂1098和168复配，脱模剂蜡，按照(1:1:1的重量比)共1. 5重量份。实施例4尼龙66的树脂特征粘度为-.2. 3-3. 2,64.5重量份；
无碱抗水解玻璃纤维，玻纤直径为9-13 μ m，30重量份；空心陶瓷微珠1100目，2重量份；抗水解和热稳定剂H3337(尼龙抗水解剂，德国Bruggemarm H系列)，0. 5重量 份；相容剂0. 8% MAH接枝EPDM，1. 5重量份；其他助剂氧烷偶联剂KH560，抗氧剂1098和168复配，脱模剂硬脂酸钙；按照(1:1:1的重量比)共1. 5重量份。实施例5尼龙66的树脂特征粘度为2. 3-3. 2,60.5重量份；无碱抗水解玻璃纤维，玻纤直径为9-13 μ m，30重量份；实心玻璃微珠1600目，2重量份；抗水解和热稳定剂H3337，2重量份；相容剂MAH接枝P0E，4重量份其他助剂氧烷偶联剂KH560，抗氧剂1098和168复配，脱模剂硬脂酸钙；共 1.8重量份，(氧烷偶联剂、抗氧剂、脱模剂按照1 1 1的重量比)。实施例6尼龙66的树脂特征粘度为2. 3-3. 2,62.5重量份；无碱抗水解玻璃纤维，玻纤直径为9-13 μ m，30重量份；超细空心玻璃微珠彡3000目，3重量份；抗水解和热稳定剂H3337，1重量份；相容剂1% MAH接枝Ρ0Ε, 1. 5重量份；其他助剂氧烷偶联剂KH560，抗氧剂1098和168复配，脱模剂有机硅润滑剂 按照(1 1 1的重量比)共1.5重量份。采用上述实施例的配方具体生产复合材料的方法为步骤一按照重量要求称取原料；步骤二 将尼龙66、翘曲变形改善剂、抗水解和热稳定剂、相容剂和其他助剂在高 混机中混合均勻，混料时间3-5min ；步骤三将混合好的原料加入双螺杆挤出机中，在温度245-285°C，螺杆转速 300-500rpm下与玻璃纤维一起熔融共混，挤出造粒，即得。上述实施例制备得到的产品性能测试结果如下表所示 表中，抗水解性能测试方法将样条放置在的沸水中蒸煮IOOh后，测试弯曲强度 保持率，使用抗水解玻纤，并且加入抗水解剂后，弯曲强度保持率最高可提升到69. 5%。热老化性能测试方法将样条放置在通风烘箱内，在120°C下，IOOOh后，测试拉伸 强度和缺口冲击强度保持率，加入热稳定剂后，材料的热老化性能拉伸强度保持率最高可 提升到87. 4%，缺口冲击强度保持率最高可提升到83. 3%。实施例1-6给出了各个不同比例下性能的差异，通过配方中各组分比例的调整， 优化了各组分对产品各性能的增进和影响，使材料保持了很好的原始机械性能的同时，在 抗水解热老化和低翘曲的测试当中也表现出了优异的结果。本发明在汽车水室和齿轮等制件生产中，反馈产品加工性能和表观较好，制件收 缩均勻性有很大提高，整体平整度好，未出现其他同类材料明显的翘曲变形现象，产品合格 率上升，后加工成本显著降低。尺寸稳定性测试对比水室设计长(1)和宽(b)为635mmX45mm，长(1)尺寸要求(635士2)mm ；宽(b) 尺寸要求(45士0. 25)_。以30%玻璃纤维尼龙66为例A为按照本发明实施例6方法制备得到的玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材 料，B为普通玻纤增强尼龙66。尺寸测试宽(b)，分别取汽车水室1、2、3、4四个点为对比点。尺寸如表3 表3两种材料水室尺寸对比
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注以上数据为之间注塑成型尺寸稳定后测量结果，模具设计时已考虑材料收缩率。由表3中可以看出，宽度尺寸(b)方面，A的尺寸偏差范围-0. 24% 0. 22%，最 大偏差值为0. 24%,b的最大差值为0. 46%;B的尺寸偏差范围-0. 71% 0. 36%，最大偏 差值为0. 71%，b的最大差值为1. 07%。其中B的点2位置超出了制件尺寸要求值。长度尺寸(1)方面，A的尺寸偏差值为-0.11% ；B的尺寸偏差值为-0.29%，接近 偏差下限。B在长度方向发生明显弯曲变形，注塑成型后需要夹具进行固定以保证长度方向 的平直性和平整度，A则无此现象，制件平直无翘曲变形，无需再用夹具后固定，表面光亮无 浮纤。
权利要求
一种玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料，其特征在于该复合材料由以下重量份的原料组成尼龙6650 85重量份玻璃纤维 10 40重量份翘曲变形改善剂2 10重量份抗水解和热稳定剂 0.5 2重量份相容剂1 4重量份其他助剂 1 2重量份所述的其他助剂是硅氧烷偶联剂、抗氧剂或脱模剂中的一种或多种混合。
1.一种玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料，其特征在于该复合材料由以下重量 份的原料组成尼龙6650-85重量份玻璃纤维10-40重量份翘曲变形改善剂2-10重量份抗水解和热稳定剂0. 5-2重量份相容剂1-4重量份其他助剂1-2重量份所述的其他助剂是硅氧烷偶联剂、抗氧剂或脱模剂中的一种或多种混合。
2.根据权利要求1所述的玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料，其特征在于该复合 材料由以下重量份的原料组成55-65重量份 20-30重量份 2-5重量份 0. 5-2重量份 1-4重量份 1-2重量份，所述的其他助剂是硅氧烷偶联剂、抗氧剂或脱模剂中的一种或多种混合。
3.根据权利要求1所述的玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料，其特征在于所述的 尼龙66的树脂特征粘度为2. 3-3. 2。
4.根据权利要求1所述的玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料，其特征在于所述的 玻璃纤维为无碱抗水解玻璃纤维，玻纤直径为9-13 μ m。
5.根据权利要求1所述的玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料，其特征在于所述的 翘曲变形改善剂为超细空心、实心玻璃微珠或陶瓷微珠中的一种或几种混合。
6.根据权利要求1所述的玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料，其特征在于所述的 抗水解和热稳定剂为铜化合物类的抗氧剂和增效剂的混合物或者聚碳化二亚胺。
7.根据权利要求1所述的玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料，其特征在于所述的 相容剂为马来酸酐接枝物，接枝物基材为乙烯-辛烯共聚物、三元乙丙橡胶、PE和SEBS中 的一种或几种，接枝率控制在0. 8-1. 0%。
8.根据权利要求1所述的玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料，其特征在于所述的 抗氧剂为受阻酚类和亚磷酸酯类复合。
9.根据权利要求1所述的玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料，其特征在于所述的 脱模剂为脂肪酸盐、有机硅或蜡中的一种。
10.权利要求1或2所述的玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料的制备方法，其步 骤为步骤一按照重量要求称取原料；步骤二 将尼龙66、翘曲变形改善剂、抗水解和热稳定剂、相容剂和其他助剂在高混机 中混合均勻，混料时间3-5min ；步骤三将混合好的原料加入双螺杆挤出机中，在温度245-285°C，螺杆转速300-500rpm下与玻璃纤维一起熔融共混，挤出造粒，即得。
全文摘要
本发明提供了一种玻纤增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料及其制备方法。该复合材料由下列各组分组成尼龙66，50-85重量份；玻璃纤维10-40重量份；翘曲变形改善剂2-10重量份；抗水解和热稳定剂0.5-2重量份；相容剂1-4重量份；其他助剂1-2重量份，所述的其他助剂是硅氧烷偶联剂、抗氧剂或脱模剂中的一种或多种混合。本发明产品具有高强度、高刚度的同时，很好的改善了由于加入玻纤后产品易翘曲变形、尺寸变化大的问题，兼具优异抗水解耐温性，并且有良好的加工性和外观表现。
文档编号B29B9/06GK101914289SQ20101026798
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者吴汾, 周勇, 徐亮, 成二国 申请人:南京聚隆科技股份有限公司