一种长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201610288368.1 | 申请日 | 2016-05-04 | 公开(公告)号 | CN107345062A | 公开(公告)日 | 2017-11-14 |
| 申请人 | 黑龙江鑫达企业集团有限公司; | 发明人 | 李鸣珏; 崔成杰; 谢众; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种长 纤维 增强尼龙 复合材料 及其制备方法，属于复合材料领域，本发明的工艺是，组成（重量比）为：尼龙：69~79份，连续 碳 纤维：16~26份， 液晶 高分子：5~10份，抗 氧 剂：0.1~1份 润滑剂 0.5~2份。本发明将尼龙、液晶高分子、抗氧剂和润滑剂高速搅拌后经 喂料 器加到双螺杆 挤出机 中，同时将长纤维经侧加料口加到双 螺杆挤出机 中，加工 温度 为200~270℃。本发明制得的长纤维和液晶高分子增强尼龙复合材料具有 力 学性能好，制品尺寸 稳定性 高，易加工，轻重量的特点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种长纤维增强尼龙复合材料，其特征在于由以下组分组成，以质量份数计：尼龙： |
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| 说明书全文 | 一种长纤维增强尼龙复合材料及其制备方法技术领域背景技术[0002] 聚酰胺（以下简称PA），俗称尼龙，是四大工程塑料之一，具有高强度、耐磨、耐油、耐弱酸碱、自润滑、绝缘、抗震吸音、易成型加工等优良的综合性能，大多应用在汽车行业、电子电器工业、机械设备、建筑业、包装行业及其他消费用品等领域。但是PA吸湿性大，制品尺寸稳定性低，强度和刚性也远远不如金属。为克服这些缺点，人们采用纤维（如玻璃纤维（GF）、碳纤维（CF）和矿物质来增强PA，其中碳纤维的增强效果优于玻璃纤维和矿物质。液晶高分子在一定的条件下能在聚合物基体中形成微小纤维状，具有增强聚合物的能力，但增强能力有限。可通过碳纤维等宏观纤维和液晶高分子混杂增强聚合物，形成原位混杂复合材料，碳纤维增强主要作用，液晶高分子微纤增强起次要作用，阻断微裂纹的扩展，通过这种混杂效应，复合材料的力学性能往往优于碳纤维或液晶高分子单独增强聚合物。液晶高分子还能改善聚合物/碳纤维复合材料的加工流变性能。 [0003] 中国专利02143127.2公开了一种含有短纤维和液晶高分子的混杂增强尼龙6复合材料，克服了尼龙6/玻璃纤维复合材料熔体流动性差的缺点，使得该增强材料具有很好的流动性能，可用于制备大型薄壁制件及结构精细制件。 [0004] 中国专利200810104253.8公开了一种用尼龙/热致性液晶聚酰胺/短纤维复合材料制备的汽车进气歧管专用料。 [0005] 但这两个专利用的都是短纤维，短纤维增强聚合物的效果有限。而且目前混杂效应研究中的纤维也只限于短纤维。 [0006] 长纤维增强热塑性塑料（LFRT）是近年来发展迅速的一类高性能热塑性复合材料，由于在制备过程中纤维的损伤、断裂程度被降低到最低，LFRT具有比常规短纤维增强热塑性塑料更优异的力学性能和热性能，而且长纤维相互缠绕，形成了一种纤维骨架，能限制各向异性收缩，显著降低翘曲，提高制品尺寸稳定性。 [0007] 通过本发明可以确定长纤维和液晶高分子同样具有混杂增强效应，在使用过程中还能满足高强度结构部件的要求，特别是对力学性能和尺寸稳定性要求较高的汽车工业和航空航天领域。 发明内容[0008] 本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种力学性能好，尺寸稳定性高的长纤维和液晶高分子增强尼龙复合材料。 [0009] 本发明的另一目的是提供一种长纤维和液晶高分子增强尼龙复合材料的制备方法。 [0010] 为实现本发明的第一目的，本发明的技术方案是：一种长纤碳纤维和液晶高分子增强尼龙复合材料，其组成（重量比）为：尼龙：69~79份，长纤维：16~26份，液晶高分子：5~10份，抗氧剂：1份，润滑剂2份。 [0011] 所述的尼龙为尼龙6。 [0012] 所述的长纤维为连续碳纤维。 [0013] 所述的液晶高分子为对羟基苯甲酸和对苯二甲酸乙二醇酯共聚酯液晶高分子。 [0015] 所述的润滑剂为防纤维外露的光亮润滑剂。 [0016] 本发明的另一个目的是提供一种长纤维和液晶高分子增强尼龙复合材料的制备方法。具体采用的技术方案如下：一种长纤维和液晶高分子增强尼龙复合材料的制备方法： （1）将经真空干燥处理的尼龙、液晶高分子、抗氧剂和润滑剂按照权利要求1所述的质量份数比在高速混合机中混合均匀； （2）按照权利要求1所述的质量分数比称取长纤维； （3）将步骤（1）得到的混料经喂料器加到双螺杆挤出机，同时将步骤（2）中的长纤维经双螺杆挤出机的侧加料口加到双螺杆挤出机中，控制加工温度为200~270℃； （4） 将步骤（3）得到的物质经牵引、冷却、切粒和干燥处理得到长纤维增强尼龙复合材料。 [0017] 本发明采用长纤维、液晶高分子对尼龙材料通过本发明的工艺进行增强复合，得到长纤维增强尼龙复合材料。采用液晶高分子能降低本发明产品的熔体粘度，部分分散高剪切对长纤维的损害，并结合双螺杆挤出机进行制备、制品尺寸稳定性好、制备工艺简单、高效。 [0018] 本发明采用长纤维和液晶高分子混杂增强尼龙复合材料，力学性能好，刚性大，制品尺寸稳定性好，并且本发明的制备方法简单。 具体实施方式[0019] 下面通过实施例对本发明进行具体的描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，该领域的技术工程师可根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。 [0020] 实施例1（1）将经真空干燥处理的尼龙6（84份）、抗氧剂（1份）和润滑剂（2份）按照权利要求1所述的质量份数比在高速混合机中混合均匀； （2）按照权利要求1所述的质量分数比称取连续碳纤维（16份）； （3）将步骤（1）得到的混料经喂料器加到双螺杆挤出机中，同时将步骤（2）中的连续碳纤维经双螺杆挤出机的侧加料口加到双螺杆挤出机中，控制加工温度为200~270℃； （4）将步骤（3）得到的物质经牵引、冷却、切粒和干燥处理得到长纤维增强尼龙复合材料。 [0021] 检测结果如下：PA6含量84%；CF含量16%；LCP含量0%；抗氧剂1；润滑剂2%； 测试得物理性能：拉伸强度 【 ISO 527-2:2012】177Mpa； 弯曲强度 【 ISO 178:2010】233 Mpa； 弯曲模量 【 ISO 178:2010】12.0 Mpa； 模具收缩率 【 ISO 178:2010】0.121%。 [0022] 实施例2（1）将经真空干燥处理的尼龙6（79份）、液晶高分子（5）、抗氧剂（1份）和润滑剂（2份）按照权利要求1所述的质量份数比在高速混合机中混合均匀； （2）按照权利要求1所述的质量分数比称取连续碳纤维（16份）； （3）将步骤（1）得到的混料经喂料器加到双螺杆挤出机中，同时将步骤（2）中的连续碳纤维经双螺杆挤出机的侧加料口加到双螺杆挤出机中，控制加工温度为200~270℃； （4）将步骤（3）得到的物质经牵引、冷却、切粒和干燥处理得到长纤维增强尼龙复合材料。 [0023] 检测结果如下：PA6含量79%；CF含量16%；LCP含量5%；抗氧剂1；润滑剂2%； 测试得物理性能：拉伸强度 【 ISO 527-2:2012】177Mpa； 弯曲强度 【 ISO 178:2010】279 Mpa； 弯曲模量 【 ISO 178:2010】16.6 Mpa； 模具收缩率 【 ISO 178:2010】0.113%。 [0024] 实施例3（1）将经真空干燥处理的尼龙6（74份）、液晶高分子（10）、抗氧剂（1份）和润滑剂（2份）按照权利要求1所述的质量份数比在高速混合机中混合均匀； （2）按照权利要求1所述的质量分数比称取连续碳纤维（16份）； （3）将步骤（1）得到的混料经喂料器加到双螺杆挤出机中，同时将步骤（2）中的连续碳纤维经双螺杆挤出机的侧加料口加到双螺杆挤出机中，控制加工温度为200~270℃； （4）将步骤（3）得到的物质经牵引、冷却、切粒和干燥处理得到长纤维增强尼龙复合材料。 [0025] 检测结果如下：PA6含量74%；CF含量16%；LCP含量10%；抗氧剂1；润滑剂2%； 测试得物理性能：拉伸强度 【 ISO 527-2:2012】164Mpa； 弯曲强度 【 ISO 178:2010】256 Mpa； 弯曲模量 【 ISO 178:2010】16.8 Mpa； 模具收缩率 【 ISO 294-4:2001】0.069%。 [0026] 在连续碳纤维增强PA6复合材料中添加液晶高分子能进一步提高复合材料的力学性能和尺寸稳定性。长纤维和液晶高分子同样具有混杂增强热塑性复合材料效应。 |
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