一种适合于包胶的玻纤增强PA6复合材料及其制备方法与流程

一种适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及高分子材料加工技术领域，具体是涉及一种适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.pa6是工程塑料中开发最早的品种，也是目前聚酰胺塑料中产量排在前列的品种之一，具有优良的综合性能。由于pa6在加入玻纤改性后，其刚性强度可以得到很大的提升，目前电动工具市场，一般采用玻纤增强pa6材料做工具外壳，而为了提高外观制件的舒适性和美观性通常都会在塑料件外面包胶tpe等软胶，从而提升使用工具时的手感舒适性，而尼龙材料和tpe在材料物性上存在本质上的差异，属于不易相容的两款材料，包胶tpe牢固度一直不够理想，在工具使用时容易剥离脱落。
3.目前对tpe包胶尼龙材料的研究，一般局限在改善tpe胶体基料和包胶工艺上，要求包胶前对增强pa6材料注塑件进行烘干处理。然而，工具行业实际使用时往往会对增强pa6注塑件进行水煮加湿处理，以促使材料性能稳定，这样(吸水后)会导致增强pa6注塑件和tpe材料的包胶牢固度降低。因此，开发出一款用于一体包胶注塑，且包胶后抗撕裂能力强，在吸水处理后仍具有极好的粘合力的增强pa6材料在工具行业内必定具有优异的市场竞争力，有广阔的市场应用前景。


技术实现要素：

4.本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料及其制备方法，该复合材料以pa6树脂为基材，复配一定比例共聚尼龙树脂，加入接枝聚乙烯蜡，抗氧剂等组分，再采用e级短切玻璃纤维复配增强，最终所得玻纤增强pa6材料在包胶tpe材料后与之具有优异的粘合力。
5.为达到本发明的目的，本发明适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料按重量份数计，包含pa6树脂45-55份，共聚尼龙树脂15-25份，玻璃纤维30-40份，接枝聚乙烯蜡0.5-1份，抗氧剂0.1-0.5份。
6.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述pa6树脂是粘度范围在2.0-3.2之间(含2.0和3.2)的pa6树脂；优选地，所述pa6树脂是粘度范围在2.8-3.2之间(含2.8和3.2)的pa6树脂。
7.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述共聚尼龙树脂是己内酰胺、己二胺、癸二胺三种单体按用量比为4-6：1.5-2.5：1.5-2.5共聚而得的共聚尼龙树脂，其熔点在200-210℃之间，结晶温度在140-150℃之间；优选地，所述己内酰胺、己二胺、癸二胺三种单体按用量比为5：2：2共聚。
8.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述玻璃纤维是一种e级短切玻璃纤维，直径在8-11μm之间。
9.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述接枝聚乙烯蜡是马来酸酐接枝的聚乙
烯蜡，接枝率在8-10％之间。
10.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类辅助抗氧剂的组合；优选地，所述受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类辅助抗氧剂的质量比为2：2-4。
11.另一方面，本发明还提供了一种前述适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
12.(1)按所需重量份数称取pa6树脂、共聚尼龙树脂、接枝聚乙烯蜡、抗氧剂和玻璃纤维，备用；
13.(2)将pa6树脂、共聚尼龙树脂加入到搅拌机中，然后加入接枝聚乙烯蜡、抗氧剂，常温下搅拌均匀；
14.(3)将经步骤(2)搅拌均匀的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料，在此过程中玻璃纤维在挤出段工艺中以侧喂料的形式加入。
15.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述同向双螺杆挤出机螺杆直径为40-65mm，螺杆的长径比为40：1。
16.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述熔融塑化的温度设定为第一段230℃-250℃，第二段230℃-250℃，第三段230℃-250℃，第四段220℃-240℃，第五段220℃-240℃，第六段220℃-240℃，第七段220℃-240℃，第八段220℃-240℃，第九段220℃-240℃，第十段220℃-240℃，熔体温度230℃-250℃，机头温度240℃-260℃。
17.与现有技术相比，本发明的优点如下：
18.(1)本发明适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料通过选用粘度范围在2.8-3.2之间的高粘度尼龙树脂，使复合材料注塑件表面在熔融状态下具有较大表面张力，当此表面张力大于tpe熔体的表面张力时，可提高包胶牢固度。
19.(2)本发明适合于包胶的玻纤增强pa6材料中加入了一定比例的共聚尼龙树脂，此共聚尼龙的熔点和结晶温度都比pa6材料低，而比tpe的熔融温度高，在注塑包胶tpe材料时，共聚尼龙组分冷却速度比pa6慢而比tpe快，此速度差使pa6和共聚尼龙组合在冷却瞬间存在缝隙，此缝隙有利于增加tpe材料的粘附牢固度。
20.(3)本发明适合于包胶的玻纤增强pa6材料中加入了接枝率8-10％马来酸酐接枝的聚乙烯蜡，在熔体状态下该接枝聚乙烯蜡因分子量小会浮于复合材料的表面，接枝一端会牢牢的粘附在复合材料表面，而聚乙烯蜡端和tpe有良好的相容性，因此，可大大增加tpe材料和复合材料的粘合力，使包胶更牢固。
具体实施方式
21.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
22.本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要
素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
23.连接词“由
…
组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由
…
组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
24.当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
25.单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。
26.本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
27.此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
28.实施例1
29.一种适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料，按重量份计，包括以下组分：
[0030][0031]
其中，所述pa6树脂是粘度3.2的pa6树脂；所述共聚尼龙树脂是己内酰胺、己二胺、癸二胺三种单体按用量比为5：2：2共聚而得的共聚尼龙树脂，其熔点在200-210℃之间(在此范围内，所得产品性能无明显差异)，结晶温度在140-150℃之间(在此范围内，所得产品性能无明显差异)；所述玻璃纤维是一种e级短切玻璃纤维，其直径在8-11μm之间(在此范围内，所得产品性能无明显差异)；所述接枝聚乙烯蜡是马来酸酐接枝的聚乙烯蜡，接枝率在8-10％(在此范围内，所得产品性能无明显差异)；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类辅助抗氧剂的组合，所述受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类辅助抗氧剂的质量比为2：3。
[0032]
按下述方法制备实施例1适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料：
[0033]
(1)按所需重量份数称取pa6树脂、共聚尼龙树脂、接枝聚乙烯蜡、抗氧剂、e级短切玻璃纤维，备用；
[0034]
(2)将pa6树脂、共聚尼龙树脂加入到搅拌机中，然后加入接枝聚乙烯蜡、抗氧剂，常温下搅拌均匀；
[0035]
(3)将经步骤(2)搅拌均匀的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到高光泽高玻纤增强pa6材料，其中，玻璃纤维在挤出段工艺中以侧喂料的形式加入。
[0036]
上述方法中使用的同向双螺杆挤出机螺杆直径可以为40-65mm，螺杆的长径比为40：1，熔融塑化温度设定为第一段230℃-250℃，第二段230℃-250℃，第三段230℃-250℃，第四段220℃-240℃，第五段220℃-240℃，第六段220℃-240℃，第七段220℃-240℃，第八段220℃-240℃，第九段220℃-240℃，第十段220℃-240℃，熔体温度230℃-250℃，机头温度240℃-260℃。在这些参数范围为内，所制备的材料性能几乎一样。
[0037]
实施例2-6与对比例1-5
[0038]
实施例2-6与对比例1-5的玻纤增强pa6复合材料除了表1中所示各组分性质或用量不同外，其它都与实施例1相同。
[0039]
表1实施例1-6和对比例1-5的原料及用量(单位为公斤)
[0040][0041]
性能测试
[0042]
一、将实施例和对比例中得到的pa6复合材料在120℃烘箱内干燥后进行注塑，注塑为标准性能测试样条，注塑温度如下：
[0043]
下料段：240℃；第二段：245℃；第三段：255℃；喷嘴：255℃。
[0044]
最后将注塑样条放于干燥器中进行状态调节：调节温度为23
±
2℃，调节时间为24h。各实施例和对比例材料的性能测试结果如下表2所示。
[0045]
表2各实施例和对比例材料性能测试结果
[0046][0047]
由实施例3与对比例1的测试结果可看出：本发明的复合材料中加入共聚尼龙有利于提升材料的冲击强度，同时可降低材料的结晶温度，提升注塑件表面光泽度。
[0048]
由实施例3-6的测试结果可看出：本发明的复合材料中使用较高粘度pa6树脂有利于提升材料的冲击强度。
[0049]
由实施例3与对比例2的测试结果可看出：本发明的复合材料中加入马来酸酐接枝聚乙烯蜡有利于提升注塑件表面光泽度，这是因为马来酸酐接枝聚乙烯蜡在复合材料熔体状态下会优先浮于表面，包覆玻纤之上使材料表面光亮。
[0050]
二、将实施例和对比例中得到的pa6复合材料在120℃烘箱内干燥后进行注塑，注塑矩形样条(170mm
×
10mm)放于烘箱里进行烘干处理：温度为80℃，时间为24h。将处理后的样片放入注塑机中进行包胶处理，包胶材料为tpe材料，包胶注塑温度为第一段：230℃；第二段：235℃；第三段：240℃；喷嘴：240℃。
[0051]
包胶完成后，将带包胶的样片做两种不同方式处理：
[0052]
方式1：将带包胶的样片放于干燥器中进行状态调节，调节温度为23
±
2℃，调节时间为24h；
[0053]
方式2：将带包胶的样片放入水浴箱中进行水煮处理，水温为100℃，水煮时间为2h。
[0054]
之后分别对两种处理方式后的带包胶样片在电子万能试验机进行剥离试验。剥离试验参考gb/t 2790—1995，剥离速率为50mm/min。
[0055]
表3干燥处理后抗剥离测试结果
[0056][0057]
表4水煮处理后抗剥离测试结果
[0058][0059]
由实施例3与对比例1的抗剥离测试结果可看出：本发明的复合材料中加入共聚尼龙树脂有利于提升复合材料的包胶tpe的牢固度，这是因为共聚尼龙的熔点和结晶温度都比pa6材料低，而比tpe的熔融温度高，在注塑包胶tpe材料时，共聚尼龙组分冷却速度比pa6慢而比tpe快，此速度差使pa6和共聚尼龙组合在冷却瞬间存在缝隙，此缝隙有利于增加tpe材料的粘附牢固度。
[0060]
由实施例3与对比例2的抗剥离测试结果可看出：本发明的复合材料中加入马来酸酐接枝聚乙烯蜡有利于提升复合材料的包胶tpe的牢固度，这是因为在熔体状态下马来酸酐接枝聚乙烯蜡因其分子量小会浮于复合材料的表面，接枝一端会牢牢的粘附在复合材料表面，而聚乙烯蜡端和tpe有良好的相容性，可大大增加tpe材料和复合材料的粘合力，使包胶更牢固。
[0061]
由实施例1-6的抗剥离测试结果可看出：本发明的复合材料中加入高粘度pa6基材有利于提升复合材料的包胶tpe的牢固度，这是因为高粘度的pa6树脂的注塑件表面在熔融状态下具有较大表面张力，当此表面张力大于tpe熔体的表面张力时，则使包胶牢固度增大。
[0062]
由实施例1与对比例4、5的剥离测试结果可看出：选用接枝率为8％的接枝聚乙烯蜡的抗剥离效果要明显优于接枝率为4％的接枝聚乙烯蜡，且其用量在翻倍后，抗剥离效果并没有显著提升。说明接枝率8％的接枝基乙烯蜡在本发明中起到的作用并能不通过接枝率4％的接枝聚乙烯蜡简单的通过增加用量而实现。
[0063]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料按重量份数计，包含pa6树脂45-55份，共聚尼龙树脂15-25份，玻璃纤维30-40份，接枝聚乙烯蜡0.5-1份，抗氧剂0.1-0.5份。2.根据权利要求1所述的适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述pa6树脂是粘度范围在2.0-3.2之间的pa6树脂；优选地，所述pa6树脂是粘度范围在2.8-3.2之间的pa6树脂。3.根据权利要求1所述的适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述共聚尼龙树脂是己内酰胺、己二胺、癸二胺三种单体按用量比为4-6：1.5-2.5：1.5-2.5共聚而得的共聚尼龙树脂，其熔点在200-210℃之间，结晶温度在140-150℃之间；优选地，所述己内酰胺、己二胺、癸二胺三种单体按用量比为5：2：2共聚。4.根据权利要求1所述的适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维是一种e级短切玻璃纤维，直径在8-11μm之间。5.根据权利要求1所述的适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述接枝聚乙烯蜡是马来酸酐接枝的聚乙烯蜡，接枝率在8-10％之间。6.根据权利要求1所述的适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类辅助抗氧剂的组合。7.根据权利要求6所述的适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类辅助抗氧剂的质量比为2：2-4。8.权利要求1-7任一项所述适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)按所需重量份数称取pa6树脂、共聚尼龙树脂、接枝聚乙烯蜡、抗氧剂和玻璃纤维，备用；(2)将pa6树脂、共聚尼龙树脂加入到搅拌机中，然后加入接枝聚乙烯蜡、抗氧剂，常温下搅拌均匀；(3)将经步骤(2)搅拌均匀的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料，在此过程中玻璃纤维在挤出段工艺中以侧喂料的形式加入。9.根据权利要求8所述的适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料的制备方法，其特征在于，所述同向双螺杆挤出机螺杆直径为40-65mm，螺杆的长径比为40：1。10.根据权利要求8所述的适合于包胶的玻纤增强pa6复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融塑化的温度设定为第一段230℃-250℃，第二段230℃-250℃，第三段230℃-250℃，第四段220℃-240℃，第五段220℃-240℃，第六段220℃-240℃，第七段220℃-240℃，第八段220℃-240℃，第九段220℃-240℃，第十段220℃-240℃，熔体温度230℃-250℃，机头温度240℃-260℃。

技术总结
本发明属于高分子材料加工技术领域，公开了一种适合于包胶的玻纤增强PA6复合材料。本发明所述适合于包胶的玻纤增强PA6复合材料按重量份数计，包含PA6树脂45-55份，共聚尼龙树脂15-25份，玻璃纤维30-40份，接枝聚乙烯蜡0.5-1份，抗氧剂0.1-0.5份。该复合材料以PA6树脂为基材，复配一定比例共聚尼龙树脂，加入接枝聚乙烯蜡，抗氧剂等组分，再采用E级短切玻璃纤维复配增强，最终所得玻纤增强PA6材料在包胶TPE材料后与之具有优异的粘合力。胶TPE材料后与之具有优异的粘合力。


技术研发人员：陆龙威 颜菲 施凌 周天华 王晓东
受保护的技术使用者：横店集团得邦工程塑料有限公司
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/8/31