[發明專利]高流動性玻璃纖維增強聚酰胺復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200710019484.4
• 申請日: 2007-01-26
• 公開（公告）號: CN101230192A
• 公開（公告）日: 2008-07-30
• 發明（設計）人: 溫原;楊坤;任東方;王巖
• 申請（專利權）人: 南京聚隆化學實業有限責任公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L77/06;C08K7/14;B29B9/12;B29C47/40;C08K3/04;C08K5/54;C08K5/521
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 徐冬濤;劉成群

技術領域

本發明涉及一種高流動性聚酰胺復合材料，特別涉及聚酰胺與玻璃纖維制成的高流動性的聚合物復合材料。本發明還涉及該聚酰胺復合材料的制備方法。

背景技術

聚酰胺樹脂由于其良好的強度、剛性、耐油、耐磨等優良性能，在工程塑料領域得到廣泛應用。聚酰胺存在吸水率高、熱變形溫度低和模量偏低等缺點，這限制了它的應用。使用玻璃纖維填充聚酰胺可以提高材料的強度、模量、耐熱性，由于填充量很大，造成加工流動性差，增加功耗與設備損耗，降低生產效率。

將石墨分散到以聚酰胺為基體的復合材料中，可制備得到流動性好，具有較高機械性能和較高模量的玻纖增強復合材料。

天然鱗片石墨是具有層狀結構的晶體，每一層的碳原子以強有力的共價健組合成網狀平面大分子，而層與層之間以很弱的范德華力結合。天然鱗片石墨經氧化處理，網狀平面大分子變成帶有正電荷的平面大分子，極性分子和離子插入石墨層中形成可膨脹石墨。可膨脹石墨在高溫條件下可以迅速膨脹到原來體積的幾百倍乃至上千倍，形成具有多孔結構的蠕蟲狀物質，即膨脹石墨。

通常的方法是將膨脹后的石墨加入到聚合物的熔體中，在熔融混合的過程中，聚合物的分子插入石墨的層間形成納米復合材料。但是在實際的操作過程中，由于膨脹石墨的比容積高達100-400ml/g，加工過程中很容易引起蓬松的膨脹石墨塌陷，因而很難得到具有理想分散效果的復合材料。

日本專利(特開平7-286103)公開了一種用人造鉛黑和/或膨脹石墨與聚丙烯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚苯硫醚等熱塑性樹脂機械共混的方法來制備導電材料的專利。該專利中膨脹石墨沒有進行處理，在制造過程中石墨不易分散，不能起到提高流動性的作用；中國專利文獻授權公告號為CN?1091115C，公開日2000年12月20日，發明名稱為《聚酰胺/石墨導電納米復合材料及其制法》中，通過用聚酰胺單體等插入石墨層間，而后在250-260℃原位聚合而成，其特點在于制備的復合材料具有導電功能，同時保持了優秀的機械性能。該專利先將膨脹石墨進行高溫膨脹，再利用聚合生成目標產品，過程復雜，不易工業化；中國專利文獻授權公開號為CN1827553A，公開日2006年9月6日，發明的名稱為《聚合物/納米導電復合材料的制備方法》中，公布了一種納米導電復合材料，其特點在于將膨脹后的石墨用小分子助劑處理之后，將制得的復合膨脹石墨與聚合物進行熔融混合以制備得到聚合物/石墨納米導電復合材料。此方法得到的聚合物基復合材料包含了以聚酰胺為基體的聚合物材料，其特點在于制備的復合材料具有導電功能。這些專利主要在材料的導電性能上進行改進和提高，但在實際應用過程中，膨脹后的石墨體積密度很低，加工十分困難，也不能起到流動性增加的作用，例如在加工薄壁或者復雜制件上存在很大注塑困難等問題，這在很大程度上限制了其應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種添加劑用量少且材料性能優異、成品成本低的高流動性玻璃纖維增強聚酰胺復合材料。

本發明的另一個目的在于提供上述復合材料的制備方法。

本發明的目的是通過下列技術方案實現的：通過處理可膨脹石墨，降低了石墨膨脹的溫度，使得在加工目標產品時，可膨脹石墨在加工過程中進行連續的膨脹，促進玻璃纖維在基體樹脂中的分散和熔融效果，達到了提高材料流動性的目的。

本發明高流動性高模量聚酰胺復合材料，該聚酰胺復合材料包含下列質量百分比的組分：

(A)質量百分比33.9-94.3％的聚酰胺；

(B)質量百分比5-50％的玻璃纖維；

(C)質量百分比0.5-15％的可膨脹石墨；

(D)質量百分比0.1-0.6％的抗氧劑；

(E)質量百分比0.1-0.5％的潤滑劑。

本發明所使用的聚酰胺是聚酰胺6和聚酰胺66中的一種或者兩種。所使用的聚酰胺6或聚酰胺66是從生產廠家購得直接使用，本發明不對其作任何處理。

所述聚酰胺復合材料，其中可膨脹石墨是經過偶聯劑表面處理或小分子助劑插層處理的可膨脹石墨；該可膨脹石墨的制備原料是含碳質量分數大于90wt％的鱗片石墨，其鱗片大小為30-350目；處理后的可膨脹石墨在200-1000℃的溫度范圍發生膨脹，膨脹容積為100-400ml/g。

本發明所使用的偶聯劑可以是硅烷類偶聯劑，如：γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-縮水甘油醚丙基三甲氧基硅烷等；也可以是鈦酸酯類偶聯劑，如：三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、異丙基三(二辛基焦磷酰氧基)鈦酸異丙酯、三(二辛基磷酰氧基)鈦酸異丙酯。