高光泽度玻璃纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了高光泽度玻璃纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法，按质量份数计包括以下原料：聚酰胺55‑90份、玻璃纤维5‑40份、苯胺黑色母粒3‑6份、偶联剂0.2‑1份、抗氧剂0.2‑0.8份和分散剂1‑2份，依次将苯胺黑色母粒和分散剂混合处理加入双螺杆挤出机的第一侧喂料口，聚酰胺、偶联剂和抗氧剂混合后加入主喂料口，玻璃纤维加入第二侧喂料口，再熔融共混挤出后冷却、切粒得到。本发明在聚酰胺树脂中加入功能性苯胺黑色母粒和分散剂，解决聚酰胺制品表面浮纤外漏的问题，同时使其具有高黑度亮度效果，注塑部件外观光滑美观。

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料改性技术领域，具体涉及高光泽度玻璃纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术

目前，玻璃纤维(GF)增强聚酰胺(PA)制品的强度高，但是制品表面浮纤或浮纤外漏严重，并且PA材料本身光泽低，不够美观，且黑色制品尤其外观部件发灰相，黑度不够，从而限制了玻纤增强PA材料的应用领域，玻璃纤维增强聚酰胺复合材料在保证材料强度的同时如何避免制品外观浮纤严重和光泽度低的问题亟待解决。

发明内容

为克服上述技术缺陷，本发明的目的在于提供高光泽度玻璃纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法，在聚酰胺树脂中加入功能性色母粒和分散剂，解决PA制品表面浮纤外漏的问题，具有高黑度亮度效果，注塑部件外观光滑美观。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种苯胺黑色母粒，由85-90重量％尼龙6(PA6)、9-13重量％油溶苯胺黑和1-2重量％分散剂组成，经上述原料混合后通过双螺杆挤出机于180-280℃熔融挤出，冷却、切粒得到。

优选地，所述分散剂选自乙烯基双硬脂酰胺或PE蜡。

优选地，所述原料于高速混合机内按比例混合5-10min，加入到双螺杆挤出机中于螺杆转速为400-1200r/min和加工温度为180-280℃的条件下共混熔融挤出。

本发明提供了一种高光泽度玻璃纤维增强聚酰胺复合材料，按质量份数计包括以下原料：聚酰胺55-90份、玻璃纤维5-40份、所述苯胺黑色母粒3-6份、偶联剂0.2-1份、抗氧剂0.2-0.8份和分散剂1-2份。

优选地，所述偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、多氨基烷基三烷氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯、三异硬脂酸钛酸异丙酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯、异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯、铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯、铝酸三苄酯、烷氧基三(乙烯基-乙氧基)锆酸酯、烷氧基三(对氨基苯氧基)锆酸酯、双(柠檬酸二乙酯)二丙氧基锆螯合物或四(三乙醇胺)锆酸酯中的一种或两种以上组合。

优选地，所述抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基)酯、受阻酚(3,5-二丁基-4-羟基-苯基丙酸十八烷基)酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基,4-羟基苄基)均三嗪、2,4,6-(1H,3H,5H)三酮、N,N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]或季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯中的一种或两种以上组合。

优选地，所述分散剂选自乙烯基双硬脂酰胺、硬酯酸单甘油酯(GMS)或三硬脂酸甘油酯(HTG)。

本发明还提供了上述玻璃纤维增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括：所述苯胺黑色母粒和分散剂按配比预分散混合处理后，加入到双螺杆挤出机的第一侧喂料口，所述聚酰胺、偶联剂和抗氧剂于高速混合机内按比例混合5-10min，加入到其主喂料口，所述玻璃纤维加入到其第二侧喂料口；将上述原料在加工温度为180-280℃进行熔融共混挤出，再经水槽冷却，吹干、切粒得到；其中：

所述双螺杆挤出机的主喂料转速为400-1200r/min，侧喂料转速为300-600r/min；

所述双螺杆挤出机的主喂料口、第一侧喂料口和第二侧喂料口的物料质量比为7：5-7：1。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明通过在玻纤增强聚酰胺复合材料中加入苯胺黑色母粒，使产品不仅黑度好，具有高光泽黑亮效果，同时保证聚酰胺本身的强度，用于家用电子产品和汽车等外饰件领域，产品外观光滑美观。

(2)本发明一方面通过原料预混合和双螺杆挤出工艺优化，另一方面通过偶联剂使高聚物PA和无机物玻璃纤维更好结合在一起，使基体树脂、玻璃纤维和黑色母粒相容分散好，不仅颜色黑度和光泽度高，同时有效解决玻璃纤维增强聚酰胺复合材料注塑件的浮纤严重问题。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明。

以下实施例中使用的原料如未说明均为本领域的常规选择。

苯胺黑色母粒，由85-90重量％尼龙6、9-13重量％油溶苯胺黑和1-2重量％分散剂组成，经上述原料于高速混合机内按比例混合5-10min，加入到双螺杆挤出机中于螺杆转速为400-1200r/min和加工温度为180-280℃的条件下共混熔融挤出得到；其中，分散剂选自乙烯基双硬脂酰胺或PE蜡。

偶联剂选自γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、N-氨乙基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、多氨基烷基三烷氧基硅烷、苯胺甲基三甲氧基硅烷、三(二辛基磷酰氧基)钛酸异丙酯、三异硬脂酸钛酸异丙酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯和三乙醇胺的螯合物、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯、二硬脂酰氧异丙基铝酸酯、异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯、铝酸三甲酯、铝酸三异丙酯、铝酸三苄酯、烷氧基三(乙烯基-乙氧基)锆酸酯、烷氧基三(对氨基苯氧基)锆酸酯、双(柠檬酸二乙酯)二丙氧基锆螯合物或四(三乙醇胺)锆酸酯中的一种或两种以上组合。

抗氧剂选自三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基)酯、受阻酚(3,5-二丁基-4-羟基-苯基丙酸十八烷基)酯、1,3,5-三(3,5-二叔丁基,4-羟基苄基)均三嗪、2,4,6-(1H,3H,5H)三酮、N,N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]或季戊四醇二亚磷酸二硬脂基酯中的一种或两种以上组合。

分散剂选自乙烯基双硬脂酰胺、硬酯酸单甘油酯或三硬脂酸甘油酯。

制备方法

制备苯胺黑色母粒：将原料尼龙6、油溶苯胺黑和分散剂按比例于高速混合机内按比例混合5-10min，加入到双螺杆挤出机中于螺杆转速为400-1200r/min和加工温度为180-280℃的条件下共混熔融挤出得到。

制备玻璃纤维增强聚酰胺复合材料：将苯胺黑色母粒和分散剂按配比预分散混合处理后，加入到双螺杆挤出机的第一侧喂料口，聚酰胺、偶联剂和抗氧剂于高速混合机内按比例混合5-10min，加入到其主喂料口，玻璃纤维加入到其第二侧喂料口；将上述原料在加工温度为180-280℃进行熔融共混挤出，再经水槽冷却，吹干、切粒得到；其中，双螺杆挤出机的主喂料转速为400-1200r/min，侧喂料转速为300-600r/min，主喂料口、第一侧喂料口和第二侧喂料口的物料质量比为7：6：1。

实施例1-3和对比例1和2按照上述制备方法制备玻璃纤维增强聚酰胺复合材料，各原料组分的重量组成如表1所示。

性能测试

(1)颜色黑度用L值表示，依据KONICA MINOLTA柯尼卡美能达分光测色计CM-2500c进行测量。

(2)表面光泽测量仪器依据德国BYK光泽度计进行测量。

(3)表面浮纤情况通过直接目视材料制品表面玻纤是否外露。

表1

由表1测试结果可知，本发明的玻璃纤维增强聚酰胺复合材料在保证材料强度的同时，可以有效避免制品外观浮纤严重和光泽度低的问题，加入苯胺黑色母粒使产品一次成型即可达到高黑度和高光泽度，材料制品具有外观光滑美观效果，弥补玻璃纤维增强聚酰胺材料改性的缺陷，拓宽其在家用电子电器和汽车等领域外饰件的应用。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。