CN105670280A - 一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料及其制备方法，其组分与重量份为：PA6：45-65份；玻璃纤维：25-35份；玻璃微珠：5-10份；POE-G：5-10份；硅酮粉：0.4-0.8份；润滑剂：0.3-0.5份；抗氧剂：0.1-0.2份；热稳定剂：0.2-0.4份。制备方法是将PA6、POE-G加入到混合机中进行初混，之后加入玻璃微珠、硅酮粉及助剂包进行共混，然后加入到双螺杆挤出机中进行混炼，在挤出过程中加入玻璃纤维进行挤出；挤出料条经过水槽冷却到室温，通过切粒机造粒。

Description

一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料及制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料及制备方法。
背景技术
随着社会的快速发展，家庭用车、公务用车和公交客车、出租车、物流用车等领域的大量普及，使具有良好耐磨性、耐热性、电性能与尺寸稳定性的玻纤增强尼龙，得以被广泛应用于汽车工业用品、纺织产品与电动工具等产品，尤其是车灯产品。车灯种类一般分外部灯、内部灯、大灯、小灯等。而尼龙属于聚酰胺，聚酰胺为韧性角质状半透明或乳白色结晶性树脂，常制成圆柱状粒料，作塑料用的聚酰胺分子量一般为1.5万-2万，一般用增强材料来提高尼龙性能，在尼龙树脂中加入一定量的玻璃纤维进行增强而得到玻纤增强尼龙。在尼龙中加入30％的玻璃纤维，PA的力学性能、尺寸稳定性、耐热性、耐老化性能有明显提高，耐疲劳强度是未增强的2.5倍。增强材料有玻璃纤维，石棉纤维，碳纤维，钛金属等，其中以玻璃纤维为主，提高尼龙的耐热性，尺寸稳定性，刚性，机械性能(拉伸强度和弯曲强度)，特别是机械性能提高明显，成为性能优良的工程塑料。
现有技术中相近似实施方案：如申请号：2012104373670，发明名称：不露纤的玻纤增强尼龙6及其制作工艺，是由以下成分按重量比组成，尼龙6：49.5-95％，无碱玻纤：5-50％；热稳定剂：0.1-3.0％，玻纤处理剂：0.1-3.0％，其他助剂：0.3-5.5％，材料中玻纤和尼龙6两相界面良好结合，产品表面玻纤不外露，大大提高了产品表面的光洁度，使产品美观大方，从而可以将这种原材料用于对表面光洁度或美观程度要求较高的产品上。再如申请号：2012105722768，发明名称：水表水泵专用玻纤增强尼龙6材料及其制备方法，包括以下按重量份数计的各组分：尼龙6为42.4-53份，玻璃纤维为40份，增韧剂为5-15份，相容剂为0.8份，抗氧剂为0.3份，偶联剂1.0份，润滑剂为0.3-0.5份，所述增韧剂为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺接枝物(TAF)，采用了一种特殊的增韧剂—EVA，解决了尼龙材料韧性差问题的同时有效地增加了复合材料的耐水性能，并且降低了工业生产成本，同时找到了一种高性能润滑剂TFA，在起到润滑作用的同时还具有防止玻纤外漏的功能，且产品综合性能好，外观好，表面无浮纤现象。
上述两个专利公开的技术都会有一定的局限性，不露纤的玻纤增强尼龙6及其制作工艺仅仅达到了表面不露纤的效果，但是对于装配要求严格的车灯来说其强度可能会有一定的局限性；而水表水泵专用玻纤增强尼龙6材料及其制备方法相比较而言它的强度应该可以达到，但其达到不露纤的同时其流动性改善不大，不利于加工。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料及制备方法，具有良好外观、高强度的玻纤增强尼龙，不仅达到了装配所要求的高强度、良好的产品外观，另外解决了不露纤问题的同时还提高了产品的流动性，有助于产品的加工。
一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其组分与重量份为：PA6：45-65份；玻璃纤维：25-35份；玻璃微珠：5-10份；POE-G：5-10份；硅酮粉：0.4-0.8份；润滑剂：0.3-0.5份；抗氧剂：0.1-0.2份；热稳定剂：0.2-0.4份。
进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种混合物。
进一步的，所述热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或两种混合物。
进一步的，所述润滑剂为聚乙烯蜡或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或两种混合物。
为了使玻璃纤维与尼龙6相容性更好，使玻璃纤维能在尼龙6材料中起到更好的增强效果，故对所述玻璃纤维进行预处理，方法为：以无水乙醇为溶剂，配制硅烷偶联剂溶液，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的体积比为1:1-2，随后将玻璃纤维放置在配置好的硅烷偶联剂溶液中处理，玻璃纤维与偶联剂的质量之比为95-98:2-5，随后将其装于容器中放置干燥烘箱内于115℃-120℃下干燥80-85分钟，至玻璃纤维干燥，冷却至常温备用。
为了进一步提高玻璃微珠在材料中的内润滑作用，提高制品的表面光洁度，所述玻璃微珠的粒径为5-9μm。
为了进一步提高材料的综合力学性能，本发明同时添加材料总质量30％-35％的玻璃纤维和材料总质量5％-10％的增韧剂。
为了进一步解决表面的浮纤、提高产品流动性，本发明同时添加材料总质量5％-10％的玻璃微珠和材料总质量0.4％-0.8％的硅酮粉。
一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料的制备方法，将PA6、POE-G按照比例加入到混合机中进行初混，之后加入玻璃微珠、硅酮粉、及助剂包进行共混，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中进行混炼，在挤出过程中加入玻璃纤维进行挤出；挤出料条经过水槽冷却到室温，通过切粒机造粒。
进一步的，所述双螺杆挤出机各区温度为：一段：170-185℃；二段：230-250℃；三段：250-265℃；机头255-265℃。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明制得了一种高性能、具有良好外观的玻纤增强尼龙6材料。在尼龙6中添加玻璃纤维、增韧剂等来提高材料的力学性能，加入玻璃微珠与硅酮粉来解决表面的浮纤、提高产品流动性、改善产品的加工工艺。结果表明随玻纤含量的增加，材料的拉伸强度、弯曲强度有大幅度的提高，冲击强度则较为复杂，增韧剂加入，材料的韧性大幅度的提高，添加30％-35％的玻纤及5％-10％的增韧剂，材料的综合力学性能最佳。而加入5％-10％的玻璃微珠与0.4％-0.8％的硅酮粉完全解决了表面浮纤。
附图说明
图1.本发明的用于车灯的玻纤增强尼龙6材料的制备流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
近年来，人们对玻璃纤维增强尼龙6(PA6)材料研究日益加深，尼龙6材料具有优良的耐磨性、耐热性及电性能，机械强度高，能自熄，尺寸稳定性良好，广泛应用于汽车工业产品、纺织产品、泵叶轮和一级精密工程部件。
本发明的一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其组分与重量份为：PA6：45-65份；玻璃纤维：25-35份；玻璃微珠：5-10份；POE-G(马来酸酐接枝POE，作为增韧剂使用)：5-10份；硅酮粉：0.4-0.8份；润滑剂：0.3-0.5份；抗氧剂：0.1-0.2份；热稳定剂：0.2-0.4份。
为了使玻璃纤维与尼龙6之间的相容性更好，使玻璃纤维在尼龙6材料中起到更好的增强效果，本发明对所述玻璃纤维进行预处理，方法为：以无水乙醇为溶剂，配制硅烷偶联剂溶液，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的体积比为1:1-2，优选为1:1，随后将玻璃纤维放置在配置好的硅烷偶联剂溶液中处理，玻璃纤维与硅烷偶联剂的质量之比为95-98:2-5，优选为98:2，随后将其装于容器中放置干燥烘箱内于115℃-120℃下干燥80-85分钟，至玻璃纤维干燥，冷却至常温备用。
所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或几种混合物。
所述热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或两种混合物。
所述润滑剂为聚乙烯蜡(1105A)或季戊四醇硬脂酸酯(PETS)中的一种或两种混合物。
尼龙6(PA6)属于聚酰胺，在它的主链上有氨基，氨基具有极性，会因氢键的作用而相互吸引，所以尼龙容易结晶。
马来酸酐接枝POE(POE-G)是经反应挤出接枝马来酸酐制得，是在非极性的分子主链上引入了强极性的侧基，马来酸酐接枝POE可以成为增进极性材料与非极性材料粘接性和相容性的桥梁，故在玻纤增强尼龙中POE-G作为增韧剂和相容剂来使用。
在本发明的玻纤增强尼龙中加入玻璃微珠与硅酮粉来解决材料表面的浮纤。所述玻璃微珠的粒径为5-9μm，其主要成分为二氧化硅，在材料中起到内润滑的作用，提高制品的表面光洁度。所述硅酮粉具有良好的热稳定性和耐迁移性；能够显著改善产品的润滑性、脱模性和流动性、明显降低制品表面的摩擦系数，提高滑爽性，增进表面丝质触感，提高增强体系制品的表面光泽度属高效润滑剂，能够在工程塑料中起到内外润滑作用的同时，其最大的优点是能防止玻璃纤维外露，提高加工流动性降低螺杆扭矩，提高制品表面光洁度的作用，在玻纤增强材料中大大的改善了玻纤外露及制品表面粗糙、机械加工设备磨损严重的问题。当添加材料总质量的5％-10％的玻璃微珠与0.4％-0.8％的硅酮粉时，改善表面浮纤效果最佳。
通过增加玻纤含量，材料的拉伸强度、弯曲强度有大幅度的提高，冲击强度则较为复杂。加入增韧剂(POE-G)，材料的韧性大幅度的提高。在尼龙6中同时添加玻璃纤维、增韧剂可以提高材料的力学性能，制成强度很高的玻纤增强材料。当添加材料总质量的30％-35％的玻纤，5％-10％的增韧剂时，材料的综合力学性能最佳。
本发明的一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料的制备方法，如图1所示。将PA6、POE-G按照比例加入到高速混合机混料进行初混，低速混炼2-3min，之后加入玻璃微珠、硅酮粉、及助剂包(包括润滑剂、抗氧剂、热稳定剂)进行共混，低速混炼2-3min，高速混炼3-4min，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中进行混炼，在挤出过程中加入玻璃纤维进行挤出。所述低速混炼时转速为400-500rpm，所述高速混炼时转速为800-900rpm，所述双螺杆挤出机各区温度为：一段：170-185℃；二段：230-250℃；三段：250-265℃；机头255-265℃。挤出料条经过水槽冷却到室温，通过切粒机造粒。
本发明中添加物质与原材料相容，先通过物理共混的方式在高混锅中混料，之后通过挤出过程将PA6、POE-G与玻璃微珠和硅酮粉等通过化学改性以及热稳定剂和抗氧剂来达到耐老化的效果，通过玻纤增强再利用玻璃微珠、硅酮粉等改善材料的加工性能、提高产品的流动性，使材料达到增强、具有良好外观的产品要求，改善材料的加工工艺，使玻纤增强尼龙的制备方法更加简单并得到更广泛的应用。本发明的复合材料主要是采用共混增强的方法制备，可以利用双螺杆挤出机的生产线生产，并且加入玻璃微珠与硅酮粉不仅改善了加工工艺还使产品外观得到很大的改善、提高了产品的流动性，玻璃纤维的加入在改善了尺寸稳定性的同时还大大降低了生产成本。
实施例1
一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其组分与重量份为：PA6：65份；玻璃纤维：25份；玻璃微珠：5份；增韧剂POE-G：5份；硅酮粉：0.4份；润滑剂聚乙烯蜡1105A：0.3份；抗氧剂1010：0.2份；热稳定剂硬脂酸锌：0.3份；所述玻璃微珠的粒径为5-7μm。
制备方法如图1所示，将PA6、POE-G按照比例加入到高速混合机混料进行初混，低混2分钟，之后加入玻璃微珠、硅酮粉、及助剂包进行共混，低混2分钟，高混3分钟，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中进行混炼，在挤出过程中加入玻璃纤维进行挤出。所述双螺杆挤出机各区温度为：一段：170-185℃；二段：230-250℃；三段：250-265℃；机头255-265℃。挤出料条经过水槽冷却到室温，通过切粒机造粒。
实施例2
一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其组分与重量份为：PA6：63份；玻璃纤维：25份；玻璃微珠：6份；增韧剂POE-G：6份；硅酮粉：0.4份；润滑剂季戊四醇硬脂酸酯：0.3份；抗氧剂1076：0.2份；热稳定剂硬脂酸锌：0.3份；所述玻璃微珠的粒径为5-7μm。
制备方法，如图1所示。将PA6、POE-G按照比例加入到高速混合机混料进行初混，低混2分钟，之后加入玻璃微珠、硅酮粉、及助剂包进行共混，低混2分钟，高混3分钟，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中进行混炼，在挤出过程中加入玻璃纤维进行挤出。所述双螺杆挤出机各区温度为：一段：170-185℃；二段：230-250℃；三段：250-265℃；机头255-265℃。挤出料条经过水槽冷却到室温，通过切粒机造粒。
实施例3
一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其组分与重量份为：PA6：55份；玻璃纤维：30份；玻璃微珠：7份；增韧剂POE-G：8份；硅酮粉：0.6份；润滑剂聚乙烯蜡1105A：0.3份；抗氧剂1010：0.2份；热稳定剂硬脂酸钙：0.3份；所述玻璃微珠的粒径为6-9μm。
制备方法，如图1所示。将PA6、POE-G按照比例加入到高速混合机混料进行初混，低混2分钟，之后加入玻璃微珠、硅酮粉、及助剂包进行共混，低混2分钟，高混3分钟，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中进行混炼，在挤出过程中加入玻璃纤维进行挤出。所述双螺杆挤出机各区温度为：一段：170-185℃；二段：230-250℃；三段：250-265℃；机头255-265℃。挤出料条经过水槽冷却到室温，通过切粒机造粒。
实施例4
一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其组分与重量份为：PA6：49份；玻璃纤维：35份；玻璃微珠：8份；增韧剂POE-G：8份；硅酮粉：0.8份；润滑剂季戊四醇硬脂酸酯：0.4份；抗氧剂168：0.2份；热稳定剂硬脂酸钙：0.3份；所述玻璃微珠的粒径为6-8μm。
制备方法，如图1所示。将PA6、POE-G按照比例加入到高速混合机混料进行初混，低混2分钟，之后加入玻璃微珠、硅酮粉、及助剂包进行共混，低混2分钟，高混3分钟，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中进行混炼，在挤出过程中加入玻璃纤维进行挤出。所述双螺杆挤出机各区温度为：一段：170-185℃；二段：230-250℃；三段：250-265℃；机头255-265℃。挤出料条经过水槽冷却到室温，通过切粒机造粒。
实施例5
一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其组分与重量份为：PA6：45份；玻璃纤维：35份；玻璃微珠：10份；增韧剂POE-G：10份；硅酮粉：0.8份；润滑剂聚乙烯蜡1105A：0.5份；抗氧剂1076：0.2份；热稳定剂硬脂酸锌和硬脂酸钙混合物：0.3份；所述玻璃微珠的粒径为7-9μm。
制备方法，如图1所示。将PA6、POE-G按照比例加入到高速混合机混料进行初混，低混2分钟，之后加入玻璃微珠、硅酮粉、及助剂包进行共混，低混2分钟，高混3分钟，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中进行混炼，在挤出过程中加入玻璃纤维进行挤出。所述双螺杆挤出机各区温度为：一段：170-185℃；二段：230-250℃；三段：250-265℃；机头255-265℃。挤出料条经过水槽冷却到室温，通过切粒机造粒。
对上述实施例所制备的玻纤增强尼龙6材料进行性能测试，结果如表1所示：伴随玻纤含量的增加，若要达到性能优异、良好外观效果的产品，需要同时提高增韧剂、玻璃微珠与硅酮粉的用量。
表1本发明中实施例和对比例制备的玻纤增强尼龙6材料的性能测试结果
以上实施例仅是本发明若干种优选实施方式中的几种，应当指出，本发明不限于上述实施例；对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，其组分与重量份为：PA6：45-65份；玻璃纤维：25-35份；玻璃微珠：5-10份；POE-G：5-10份；硅酮粉：0.4-0.8份；润滑剂：0.3-0.5份；抗氧剂：0.1-0.2份；热稳定剂：0.2-0.4份。
2.根据权利要求1所述的一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述的一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，所述热稳定剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种或两种混合物。
4.根据权利要求1所述的一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，所述润滑剂为聚乙烯蜡或季戊四醇硬脂酸酯中的一种或两种混合物。
5.根据权利要求1所述的一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，所述玻璃纤维的预处理方法为：以无水乙醇为溶剂，配制硅烷偶联剂溶液，所述无水乙醇与所述硅烷偶联剂的体积比为1:1-2，随后将玻璃纤维放置在配置好的硅烷偶联剂溶液中处理，玻璃纤维与偶联剂的质量之比为95-98:2-5，随后将其装于容器中放置干燥烘箱内于115℃-120℃下干燥80-85分钟，至玻璃纤维干燥，冷却至常温备用。
6.根据权利要求1所述的一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，所述玻璃微珠的粒径为5-9μm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，同时添加材料总质量30％-35％的玻璃纤维和材料总质量5％-10％的增韧剂。
8.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料，其特征在于，同时添加材料总质量5％-10％的玻璃微珠和材料总质量0.4％-0.8％的硅酮粉。
9.一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料的制备方法，其特征在于，将PA6、POE-G按照比例加入到混合机中进行初混，之后加入玻璃微珠、硅酮粉、及助剂包进行共混，混合均匀后加入到双螺杆挤出机中进行混炼，在挤出过程中加入玻璃纤维进行挤出；挤出料条经过水槽冷却到室温，通过切粒机造粒。
10.根据权利要求9所述的一种用于车灯的玻纤增强尼龙6材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各区温度为：一段：170-185℃；二段：230-250℃；三段：250-265℃；机头255-265℃。
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