CN112266607A - 一种耐热玻纤增强尼龙材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及材料制备方法，尤其涉及一种耐热玻纤增强尼龙材料及其制备方法。一种耐热玻纤增强尼龙材料，其组成物的重量配比如下：尼龙6或者尼龙66树脂55.9‑67.4份；玻璃纤维30‑40份；相容剂0‑1份；热稳定剂0.4‑1份；偶联剂0.1‑0.3份；润滑剂0.6‑1份；黑色母1‑1.5份。该材料具有高强度，尺寸稳定性和高表观的基础上，对材料的长期热稳定性有很大的改进，可以在180℃甚至200℃以上的高温环境下长期使用，能够大量使用在比如进气歧管，油底壳，汽缸盖、中冷器等等零件上，具有良好的性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料制备方法，尤其涉及一种耐热玻纤增强尼龙材料及其制备方法。
背景技术
尼龙6和尼龙66材料具有良好的机械性能，同时也有良好的耐油性和耐化学药品性能。广泛应用于汽车零部件，特别是汽车发动机周边零部件。汽车发动机周边零部件作为汽车动力以及安全的核心部件，对于其机械性能，和尺寸稳定性有较高的要求，而且长期工作在高温环境下，所以对于长期耐热性能也有很高的要求。目前发动机周边部件仍然以金属材料为主，普通的尼龙6和尼龙66材料满足不了发动机舱内高温环境长期使用，特别是在180℃以上的高温下长期使用后性能下降比较多。CN103030972A公布了一种高耐热低翘曲尼龙66复合材料，由于其所用的耐热体系长时间耐热温度为150℃，满足不了发动机周边更高的180℃以上耐热温度条件,更满足不了发动机周边其他零件更高温度的需求,即便适用在相关零件，使用寿命也不长。
技术方案
本发明的目的是提供一种耐热玻纤增强尼龙材料，该材料具有高强度，尺寸稳定性和高表观的基础上，对材料的长期热稳定性有很大的改进，可以在180℃甚至200℃以上的高温环境下长期使用，能够大量使用在比如进气歧管，油底壳，汽缸盖、中冷器等等零件上，具有良好的性能。
一种耐热玻纤增强尼龙材料，其组成物的重量配比如下：
更进一步的，所述的尼龙6或者尼龙66树脂，为流动性较高的低粘尼龙6，相对粘度为2.0-2.4。
更进一步的，所述的玻璃纤维为无碱的短玻璃纤维，其纤维长度为3.0-3.5mm，直径为7-10μm。
更进一步的，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝POE、丙烯酸酯共聚物、氢化SBS和乙烯－辛烯共聚物等中的一种或一种以上的混合物；所述的偶联剂为硅烷偶联剂；所述的润滑剂为硅酮母粒、硬脂碳酸钙、乙撑双脂肪酸酰胺中的一种或一种以上的混合物。
更进一步的，所述的相容剂为马来酸酐接枝POE；所述的偶联剂硅烷偶联剂KH560或KH550；所述的润滑剂为硅酮母粒。
更进一步的，所述的热稳定剂为碘化亚铜、非对称受阻酚、磷酸盐、胺类一种或一种以上的混合物；所述的黑色母为尼龙6载体的炭黑母粒、尼龙6载体的有机黑母粒、无载体的炭黑母粒中的一种或一种以上的混合物。
更进一步的，所述的热稳定剂为非对称受阻酚和磷酸盐的混合物；所述的黑色母为尼龙6载体的炭黑母粒。
更进一步的，一种耐热玻纤增强尼龙材料优选配比为
尼龙66树脂，相对粘度2.0-2.4，65.4重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，直径为7-10μm，30重量份；马来酸酐接枝POE，1重量份；热稳定剂为非对称受阻酚和磷酸盐按照重量比1：1的混合物，1重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH550，0.3重量份；润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺，0.8重量份；黑色母为尼龙6载体的有机黑母粒和无载体的炭黑母粒按照重量比2：1的混合物，1.5重量份。
更进一步的，一种耐热玻纤增强尼龙材料的制备方法如下：
(1)原料混合均匀：将上述按重量配比好的尼龙6或者尼龙66树脂、相容剂、热稳定剂、偶联剂、润滑剂和黑色母充分混匀；
(2)双螺杆挤出机混炼：将步骤(1)制备得到的混合原料和短玻璃纤维用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，所述的玻璃纤维从双螺杆挤出机侧厢喂料口加入；
更进一步的，所述的所述的工艺条件为：一区220～260℃，二区230～280℃，三区230～285℃，四区240～280℃，螺杆转速为200～600转/分钟；所述的短玻璃纤维采用失重法从双螺杆挤出机侧喂料口加入。
有益效果
与现有技术比较本发明的有益效果：本发明采用新的配方制备得到的一种耐热玻纤增强尼龙材料具有长期热稳定性能，高刚性，尺寸稳定性和表观好等性能。尤其是在耐受温度上较现有技术有较大的突破，能够达到200℃以上仍然维持很好的性能。特别是本发明在原材料的选择上有新的突破，热稳定剂选择碘化亚铜、非对称受阻酚、磷酸盐、胺类一种或一种以上的混合物，材料在长期的高温环境下，热老化后性能保持率有了很大提高，另外选用低粘度的尼龙6树脂(相对粘度在2.0-2.4)和短玻璃纤维(纤维长度在3.0-3.5mm)，较以往的中高粘度(相对粘度在2.4-2.8)尼龙6或者尼龙66树脂和以往较粗的玻璃纤维直径(10-104μm)来比在产品的表观上有很大改进，消除了以往产品存在的玻纤外露，产品翘曲等问题。
具体实施方式
实施例1
配方：
尼龙6树脂，相对粘度2.0-2.4，67.4重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，直径为7-10μm，30重量份；马来酸酐接枝聚乙烯，0.5重量份；热稳定剂为碘化亚铜0.4重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH550，0.1重量份；润滑剂为硅酮粉，0.6重量份；黑色母为尼龙6载体的炭黑母粒，1重量份。
实施例2
配方：
尼龙6树脂，相对粘度2.0-2.4，66.3重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，直径为7-10μm，30重量份；马来酸酐接枝POE，0.5重量份；热稳定剂为非对称受阻酚和磷酸盐按照重量比1：1的混合物，1重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH550，0.2重量份；润滑剂为硅酮母粒，1重量份；黑色母为尼龙6载体的有机黑母粒和尼龙6载体的炭黑母粒按照重量比1：1的混合物，1.2重量份。
实施例3
配方：
尼龙6树脂，相对粘度2.0-2.4，55.7重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，直径为7-10μm，40重量份；马来酸酐接枝POE，1重量份；热稳定剂为碘化亚铜和磷酸盐按照重量比1：1的混合物，0.8重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH550，0.3重量份；润滑剂为硅酮母粒和乙撑双脂肪酸酰胺按照重量比1：1的混合物，1重量份；黑色母为尼龙6载体的有机黑母粒和无载体的炭黑母粒按照重量比1：1的混合物，1重量份。
实施例4
配方：
尼龙66树脂，相对粘度2.0-2.4，65.4重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，直径为7-10μm，30重量份；马来酸酐接枝POE，1重量份；热稳定剂为非对称受阻酚和磷酸盐按照重量比1：1的混合物，1重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH550，0.3重量份；润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺，0.8重量份；黑色母为尼龙6载体的有机黑母粒和无载体的炭黑母粒按照重量比2：1的混合物，1.5重量份。
实施例5
配方：
尼龙66树脂，相对粘度2.0-2.4，62重量份；无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，直径为7-10μm，35重量份；热稳定剂为胺类，0.6重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH550，0.2重量份；润滑剂为硅酮母粒和硬脂碳酸钙按照重量比1：1的混合物，1重量份；黑色母为尼龙6载体的有机黑母粒和无载体的炭黑母粒按照重量比1：1的混合物，1.2重量份。
实例1-5物料总结
上述材料的制造方法包括下述步骤：
步骤一：将上述将按重量份配比好的尼龙6或者尼龙66树脂、相容剂、热稳定剂、偶联剂、润滑剂和黑色母(组份A)通过中速搅拌机充分混匀；
步骤二：将步骤(1)制备得到的混合原料用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，同时在挤出过程中采用失重法从双螺杆挤出机侧厢喂料口加入短玻璃纤维(组份B)。
其PA6树脂的工艺为：一区220～230℃，二区230～240℃，三区230～255℃，四区240～260℃；螺杆转速为200-600转/分钟；PA66树脂的工艺为一区250～260℃，二区265～280℃，三区265～285℃，四区270～280℃；螺杆转速为200-600转/分钟。
各实例测试的性能如下：
Claims (10)
1.一种耐热玻纤增强尼龙材料，其特征在于，其组成物的重量配比如下：
尼龙6或者尼龙66树脂 55.9-67.4份
玻璃纤维 30-40份
相容剂 0-1份
热稳定剂 0.4-1份
偶联剂 0.1-0.3份
润滑剂 0.6-1份
黑色母 1-1.5份。
2.根据权利要求1所述的一种耐热玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述的尼龙6或者尼龙66树脂，为低粘尼龙6，相对粘度为2.0-2.4。
3.根据权利要求1所述的一种耐热玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为无碱的短玻璃纤维，其纤维长度为3.0-3.5mm，直径为7-10μm。
4.根据权利要求1所述的一种耐热玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝POE、丙烯酸酯共聚物、氢化SBS和乙烯－辛烯共聚物等中的一种或一种以上的混合物；偶联剂为硅烷偶联剂，优选硅烷偶联剂KH560,KH550；润滑剂为硅酮母粒、硬脂碳酸钙、乙撑双脂肪酸酰胺中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种耐热玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝POE；所述的偶联剂硅烷偶联剂KH560或KH550；所述的润滑剂为硅酮母粒。
6.根据权利要求1所述的一种耐热玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述的热稳定剂为碘化亚铜、非对称受阻酚、磷酸盐、胺类一种或一种以上的混合物；所述的黑色母为尼龙6载体的炭黑母粒、尼龙6载体的有机黑母粒、无载体的炭黑母粒中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求6所述的一种耐热玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述的热稳定剂为非对称受阻酚和磷酸盐的混合物；所述的黑色母为尼龙6载体的炭黑母粒。
8.根据权利要求1所述的一种耐热玻纤增强尼龙材料，其特征在于，由以下物料和重量份组成，尼龙66树脂，相对粘度2.0-2.4，65.4重量份；玻璃纤维为无碱的短玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，直径为7-10μm，30重量份；相容剂为马来酸酐接枝POE，1重量份；热稳定剂为非对称受阻酚和磷酸盐按照重量比1：1的混合物，1重量份；偶联剂为硅烷偶联剂KH550，0.3重量份；润滑剂为乙撑双脂肪酸酰胺，0.8重量份；黑色母为尼龙6载体的有机黑母粒和无载体的炭黑母粒按照重量比2：1的混合物，1.5重量份。
9.根据权利要求1所述的一种耐热玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述的其制备方法如下：
（1）原料混合均匀：将上述按重量配比好的尼龙6或者尼龙66树脂、相容剂、热稳定剂、偶联剂、润滑剂和黑色母充分混匀；
（2）双螺杆挤出机混炼：将步骤（1）制备得到的混合原料和短玻璃纤维用双螺杆挤出机熔融共混挤出造粒，所述的玻璃纤维从双螺杆挤出机侧厢喂料口加入。
10.根据权利要求9所述的一种耐热玻纤增强尼龙材料，其特征在于，所述的所述的工艺条件为：一区220～260℃，二区230～280℃，三区230～285℃，四区240～280℃，螺杆转速为200～600转/分钟；所述的玻璃纤维采用失重法从双螺杆挤出机侧喂料口加入。
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