CN109762327A - 一种竹纤维增强尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种竹纤维增强尼龙复合材料及其制备方法，该竹纤维增强尼龙复合材料，由以下重量百分比的原料制成：PA6 33～72％；PA1212 0‑35％；竹纤维10～40％；赖氨酸基异氰酸酯1～6％；增韧剂2‑10％；POE‑g‑MAH 1～8％。本发明的制备方法，包括：利用混合机将PA6、PA1212、竹纤维、赖氨酸基异氰酸酯、增韧剂和POE‑g‑MAH混合均匀，然后利用双螺杆挤出机熔融共混挤出、拉条、风冷、造粒后，得到竹纤维增强尼龙复合材料。本发明材料力学性能优异，制备成本低，制备工艺简单。

Description

一种竹纤维增强尼龙复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及尼龙复合材料技术领域，具体涉及一种竹纤维增强尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

竹纤维是一种真正意义上的天然环保型绿色纤维，竹纤维由于其成本低廉、密度小，可加工性好，成为继棉、麻、毛、丝之后的第五大天然纤维。它是一种高强低伸型纤维，有较高的耐磨性和良好的染色性。除此之外，竹纤维又具有来源丰富、绿色环保、负离子保健、天然抗菌、抑菌、除螨、防臭、吸湿放湿性和透气性好和抗紫外线等其他纤维无法比拟的天然特性，是环境友好型材料的一大热点。另外，竹纤维的大量使用有利于缓解石油资源短缺和促进绿色、低碳及可持续性经济的发展。因此，竹纤维增强尼龙在汽车领域的应用前景广阔。

申请公布号为CN 106675005A(申请号为201611223225.9)的中国发明专利申请公开了一种绿色天然长竹纤维增强尼龙树脂复合材料及制备方法，该复合材料包括以下重量份数计的原料：尼龙6 40～80份、尼龙66 10～30份、长竹纤维20～60份、润滑剂0.5～1份、抗氧剂0.1～1.5份，该技术方案将长竹纤维与尼龙共混，制备出流动性好、刚韧平衡的改性尼龙。但没有用相容剂和偶联剂改性竹纤维。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明以赖氨酸基异氰酸酯为反应相容剂，提供了一种竹纤维增强尼龙复合材料及其制备方法，材料力学性能优异，制备成本低，制备工艺简单。

一种竹纤维增强尼龙复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

本发明中，赖氨酸基异氰酸酯能够反应性增容尼龙及竹纤维的界面相容性，POE-g-MAH有利于改善尼龙和植物纤维的相容性，并具有润滑剂及促进纤维分散的作用，从而保证了此复合材料具有优异的力学性能及加工性能。

所述的尼龙为PA6(即尼龙6)和PA1212(即尼龙1212)，可采用市售通用的型号。

所述的竹纤维为小毛竹纤维、慈竹纤维、毛竹纤维、绿竹纤维、丹竹纤维中的一种或两种以上(包括两种)，竹纤维能够起到增强尼龙，并改善其抗冲击性。

赖氨酸基异氰酸酯兼具相容剂、润滑剂和分散剂的作用，对改善尼龙和竹纤维的相容性、竹纤维的均匀分散以及加工性能具有显著的作用。

所述的增韧剂为三元乙丙橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、PP-g-MAH(马来酸酐接枝聚丙烯)、聚烯烃弹性体(POE)中一种或两种以上(包括两种)。

所述的POE-g-MAH(马来酸酐接枝聚烯烃弹性体)为相容剂。

作为优选，所述的竹纤维增强尼龙复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

进一步优选，所述的竹纤维增强尼龙复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

所述的竹纤维为毛竹纤维；

所述的赖氨酸基异氰酸酯为L-赖氨酸乙酯二异氰酸酯；

所述的增韧剂为聚烯烃弹性体(POE)或PP-g-MAH(马来酸酐接枝聚丙烯)。

最优选，所述的竹纤维增强尼龙复合材料，由以下重量百分比的原料制成：

所述的竹纤维为毛竹纤维，毛竹纤维的直径为5mm-10mm；

所述的赖氨酸基异氰酸酯采用苏州甫路生物科技有限公司生产的L-赖氨酸乙酯二异氰酸酯产品；

所述的增韧剂为聚烯烃弹性体(POE)。

一种竹纤维增强尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：

利用混合机将PA6、PA1212、竹纤维、赖氨酸基异氰酸酯、增韧剂和POE-g-MAH混合均匀，然后利用双螺杆挤出机熔融共混挤出、拉条、风冷、造粒后，得到竹纤维增强尼龙复合材料；

所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1～50:1，熔融共混的温度为220℃～250℃。

与现有技术相比，本发明具有如下突出优势：

一、本发明竹纤维增强尼龙复合材料中的竹纤维来源于可再生的生物质，具有更小的密度，可以有效的促进材料的轻量化从而实现节能减排。

二、本发明竹纤维增强尼龙复合材料中选用的赖氨酸基异氰酸酯可以改善纤维与尼龙的相容性，在POE-g-MAH的增韧相容作用下，可以实现反应性增容尼龙与竹纤维的界面相容性，同时兼具分散剂和润滑剂的作用，对改善尼龙和植物纤维的相容性、植物纤维的均匀分散以及加工性能具有显著的作用。

三、本发明植物纤维增强尼龙复合材料具有优异的力学性能、尺寸稳定性、着色性能以及颜色稳定性。添加通用型阻燃剂及抗氧剂后，该复合材料具有质量轻、强度高、抗冲击韧性强、尺寸稳定性好、耐腐蚀、成型加工性能优异、绿色环保等卓越性能，具备广阔的应用前景。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案以及有效效果更加清楚，以下通过实施例和对比例进一步描述本发明，但本发明并不限于这些实施例。

实施例1

配方如下：

称取以下重量的原料：PA6(新会美达，M2500I)85Kg，PA1212(山东东辰工程塑料有限公司，PA1212)60Kg毛竹纤维(直径为5mm-10mm，高碑店市梁家营胜利麻绳加工厂)40Kg，赖氨酸基异氰酸酯(L-赖氨酸乙酯二异氰酸酯,苏州甫路生物科技有限公司)4Kg，POE(三井化学DF740，东莞市岽宇塑胶原料有限公司销售)6Kg，POE-g-MAH(上海弘顺生物科技有限公司)5Kg。

制备过程如下：

首先，在环境温度25℃下，利用高速混合机将上述所称量原料混合均匀，得到混合均匀的物料；然后，将混合后的物料加入至双螺杆挤出机中熔融共混(混合后的物料依次经过温度分别为220℃，230℃,230℃,235℃，240℃，240℃，250℃，250℃的熔融共混区间)后拉条、风冷、切粒、密封包装，得到混合母粒，即竹纤维增强尼龙复合材料。选用的双螺杆挤出机的螺杆长径比为48:1。

实施例2

配方如下：

称取以下重量的原料：

PA6(新会美达，M2500I)60Kg，毛竹纤维(直径为5mm-10mm，高碑店市梁家营胜利麻绳加工厂)25Kg，赖氨酸基异氰酸酯(L-赖氨酸乙酯二异氰酸酯,苏州甫路生物科技有限公司)3Kg，POE(三井化学DF740，东莞市岽宇塑胶原料有限公司)5Kg，POE-g-MAH(上海弘顺生物科技有限公司)7Kg。

制备过程如实施例1所述。

实施例3

配方如下：

称取以下重量的原料：

PA6(新会美达，M2500I)60Kg，毛竹纤维(直径为5mm-10mm，高碑店市梁家营胜利麻绳加工厂)30Kg，赖氨酸基异氰酸酯(L-赖氨酸乙酯二异氰酸酯,苏州甫路生物科技有限公司)4Kg，PP-g-MAH(广东省河源市东源县梓亨塑料厂，9905B)5Kg，POE-g-MAH(上海弘顺生物科技有限公司)1Kg。

制备过程如实施例1所述。

对比例1

配方如下：

PA6 70份；

洋竹纤维 25份；

PP-g-MAH 5份；

称取以下重量的原料：

PA6(新会美达，M2500I)70Kg，毛竹纤维(直径为5mm-10mm，高碑店市梁家营胜利麻绳加工厂)25Kg，PP-g-MAH(广东省河源市东源县梓亨塑料厂，9905B)5Kg。

制备过程如实施例1所述。

对实施例1-3和对比例1制备的材料分别进行拉伸性能测试(GB/T1040-92)、弯曲性能测试(GB/T9341-2008)和悬臂梁冲击性能测试(GB/1843-1996)，结果如表1所示。

表1实施例1-3与对比例1的力学性能对比

实施例1-3相比于对比例1，增加了赖氨酸基异氰酸酯和POE-g-MAH，实施例1-3的力学性能要明显好于对比例1，可见，本发明中，赖氨酸基异氰酸酯能够反应性增容尼龙及竹纤维的界面相容性，有利于改善尼龙和植物纤维的相容性，并具有润滑剂及促进纤维分散的作用，而且在POE-g-MAH增韧相容作用下，保证了此复合材料具有优异的力学性能及加工性能。

Claims (7)

1.一种竹纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：

2.根据权利要求1所述的竹纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：

3.根据权利要求1或2所述的竹纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，所述的竹纤维为小毛竹纤维、慈竹纤维、毛竹纤维、绿竹纤维、丹竹纤维中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1或2所述的竹纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，所述的增韧剂为三元乙丙橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、PP-g-MAH、POE中一种或两种以上。

5.根据权利要求1所述的竹纤维增强尼龙复合材料，其特征在于，由以下重量百分比的原料制成：

所述的竹纤维为毛竹纤维；

所述的赖氨酸基异氰酸酯为L-赖氨酸乙酯二异氰酸酯；

所述的增韧剂为POE或PP-g-MAH。

6.根据权利要求1～5任一项所述的竹纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用混合机将PA6、PA1212、竹纤维、赖氨酸基异氰酸酯、增韧剂和POE-g-MAH混合均匀，然后利用双螺杆挤出机熔融共混挤出、拉条、风冷、造粒后，得到竹纤维增强尼龙复合材料。

7.根据权利要求6所述的竹纤维增强尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1～50:1，熔融共混的温度为220℃～250℃。