刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料及其制備制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料及其制備方法。以硅烷偶聯(lián)劑KH791改性高嶺土，控制KH791的量為高嶺土質(zhì)量的0.5~2%。之后與尼龍6按質(zhì)量40:60制成偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料。將刻蝕芳綸與偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料經(jīng)擠出、注塑制成刻蝕芳綸纖維/偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料，控制刻蝕芳綸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.5~1%。本發(fā)明專利技術(shù)的制備方法簡(jiǎn)便易行、力學(xué)性能良好、環(huán)境友好、原料易得，所得刻蝕芳綸纖維/偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料的制備在汽車(chē)、電器、電子和機(jī)械等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于高分子復(fù)合材料
，具體涉及一種刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
尼龍6,由于具有良好的拉伸性能、耐磨耐油及自潤(rùn)滑性良好等優(yōu)勢(shì)，已成為世界 上使用量最多的工程塑料之一。然而在一些特定領(lǐng)域，如栗葉、軸承、齒輪類(lèi)產(chǎn)品等，對(duì)材料 的力學(xué)性能提出了更高的要求，對(duì)此各國(guó)學(xué)者進(jìn)行了大量研究工作，其中纖維增強(qiáng)改性就 是其中最重要的一項(xiàng)內(nèi)容。 常用于尼龍6增強(qiáng)體的纖維主要包括玻璃纖維、碳纖維、天然纖維及其他纖維。其 中玻璃纖維以其廉價(jià)的優(yōu)勢(shì)，占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額，但由于受自身表面惰性、模量較低的 限制，需大劑量使用才能獲得高強(qiáng)度復(fù)合材料，這會(huì)對(duì)加工設(shè)備造成損傷。碳纖維雖然具有 高強(qiáng)度和高模量等優(yōu)點(diǎn)，但目前由于生產(chǎn)工藝受限，成本較高，極大地影響了其廣泛使用。 芳綸纖維由于其高模量和高比強(qiáng)度，工藝成熟，是被公認(rèn)的性能優(yōu)越的增強(qiáng)體材料。但AFs 單絲存在表面惰性且光滑，與樹(shù)脂的界面黏附性能不佳等缺陷，為此常使用化學(xué)方法對(duì)其 改性。化學(xué)方法主要使用表面接枝、表面原位聚合、Na金屬化反應(yīng)、表面刻蝕等，通過(guò)引入 與基體相容性較好或者能與基體間反應(yīng)的基團(tuán)，增強(qiáng)兩者相容性。而且前三種方法反應(yīng)條 件苛刻，對(duì)設(shè)備要求高，而表面刻蝕法具有操作方便、流程簡(jiǎn)單、實(shí)驗(yàn)條件要求不高等優(yōu)勢(shì) 而受到廣泛關(guān)注與應(yīng)用。馬來(lái)酸酐刻蝕芳綸纖維的效果，以期達(dá)到提高芳綸纖維表面積和 改變表面基團(tuán)的目的，進(jìn)而增強(qiáng)芳綸纖維與尼龍6的界面結(jié)合作用。 由于高嶺土表面惰性，在高填充時(shí)往往出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，影響復(fù)合材料的各方面性 能，為改善其與基體樹(shù)脂的界面黏結(jié)性能，常用到硅烷偶聯(lián)劑。本專利技術(shù)使用KH791硅烷偶聯(lián) 劑，其長(zhǎng)鏈烷基可以基體樹(shù)脂形成物理交聯(lián)，末端兩個(gè)極性氨基可增強(qiáng)與尼龍等極性樹(shù)脂 的分子間相互作用。最終獲得性能優(yōu)異的刻蝕芳綸纖維/偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料，可應(yīng)用 于對(duì)力學(xué)性能有較高要求的領(lǐng)域，具有廣泛的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于針對(duì)現(xiàn)有改性芳綸纖維制備過(guò)程中存在的過(guò)程復(fù)雜、設(shè)備要求 苛刻等問(wèn)題，提出一種方法。該制 備方法成本低，操作簡(jiǎn)單，所制得的復(fù)合材料力學(xué)性能好。 為實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案： 一種刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料：將刻蝕芳綸纖維與偶聯(lián)改性高嶺 土 /尼龍6母料共混擠出注塑，即得刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料；復(fù)合材 料中刻蝕芳綸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為〇. 59^1% ;偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6母料中，偶聯(lián)改性高嶺土的 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。 具體制備方法如下： 1) 量取720mL乙醇和80mL蒸餾水于1000mL燒杯中，加入2~8gKH791硅烷偶聯(lián)劑， 并攪拌10min，之后用加入400g高嶺土，并用增力電動(dòng)攪拌器攪拌15min，抽濾，然后在 120°C下干燥2h，制得偶聯(lián)改性高嶺土； 2) 之后立即與在110°C下干燥8h的600g尼龍6共混擠出，制成偶聯(lián)改性高嶺土 / 尼龍6復(fù)合材料； 3) 將290-310g已粉碎的馬來(lái)酸酐加入1000mL燒杯中，然后放入集熱式恒溫加熱磁力 攪拌器，設(shè)定溫度為80~95°C。待馬來(lái)酸酐全部熔化，液面到達(dá)1000mL刻度線后，加入1~5 g芳綸纖維，刻蝕時(shí)間分別控制為1~4h; 4) 將刻蝕芳綸與偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料共混，其中刻蝕芳綸纖維的質(zhì)量分 數(shù)控制為〇. 5~1% ; 5) 把上述共混物在110°C烘干6-10h，而后擠出造粒；然后在1KTC烘干6-10h后，注 塑；即得刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料。 用掃描電鏡表征刻蝕芳綸的表面形貌和刻蝕芳綸/尼龍6復(fù)合材料的斷面形貌， 測(cè)試刻蝕芳綸/尼龍6復(fù)合材料的力學(xué)性能，熱性能。 本專利技術(shù)的有益效果在于： 本專利技術(shù)刻蝕芳綸纖維/偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料的制備方法簡(jiǎn)便易行、環(huán)境 友好、原料易得。所得的刻蝕芳綸纖維/偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料力學(xué)性能良好， 在汽車(chē)、電器、電子和機(jī)械等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。【附圖說(shuō)明】 圖1是實(shí)施例1所得刻蝕芳綸纖維單絲的SEM圖譜； 圖2是實(shí)施例1所得高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料斷面SEM圖譜； 圖3是實(shí)施例3所得刻蝕芳綸纖維偶聯(lián)改性高嶺土共增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料斷面SEM圖 譜； 圖4是實(shí)施例2所得刻蝕芳綸纖維偶聯(lián)改性高嶺土共增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料斷面SEM圖 譜； 圖5是實(shí)施例1所得刻蝕芳綸纖維偶聯(lián)改性高嶺土共增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料斷面SEM圖 譜； 圖6馬來(lái)酸酐處理不同時(shí)間芳綸纖維的Cls分峰結(jié)果。【具體實(shí)施方式】 本專利技術(shù)用下列實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本專利技術(shù)，但本專利技術(shù)的保護(hù)范圍并不限于下列實(shí) 施例。 實(shí)施例1 一種刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： 1)量取720mL乙醇和80mL蒸餾水于1000mL燒杯中，加入2gKH791硅烷偶聯(lián)劑，并攪 拌10min，之后用加入400g高嶺土，并用增力電動(dòng)攪拌器攪拌15min，抽濾，然后在120°C 下干燥2h，之后立即與在110°C下干燥8h的600g尼龍6共混擠出，制成偶聯(lián)改性高嶺 土/尼龍6復(fù)合材料； 2) 將290g已粉碎的馬來(lái)酸酐加入lOOOmL燒杯中，然后放入集熱式恒溫加熱磁力攪拌 器，設(shè)定溫度為95°C;待馬來(lái)酸酐全部熔化，液面到達(dá)1000mL刻度線后，加入5g芳綸纖 維，刻蝕時(shí)間分別控制為3h; 3) 將刻蝕芳綸與偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料共混，其中刻蝕芳綸纖維的質(zhì)量分 數(shù)控制為1% ; 4) 把上述共混物在110°C烘干10h，而后擠出造粒；然后在110°C烘干8h后注塑； 對(duì)所制備的芳綸纖維單絲和刻蝕芳綸/尼龍6復(fù)合材料斷面進(jìn)行了SEM分析，圖譜如 圖1和圖2所示，由圖1可知刻蝕芳綸表面生成了類(lèi)似鋼筋表面的螺旋狀紋路，表面粗糙程 度較高；由圖2可知在復(fù)合材料斷面處，芳綸表面有許多PA6樹(shù)脂顆粒粘附，此時(shí)纖維表面 已經(jīng)形成大量活性中心，界面黏結(jié)性能良好。 實(shí)施例2 一種刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： 1) 量取720mL乙醇和80mL蒸餾水于lOOOmL燒杯中，加入4gKH791硅烷偶聯(lián)劑，并攪 拌10min，之后用加入400g高嶺土，并用增力電動(dòng)攪拌器攪拌15min，抽濾，然后在120°C 下干燥2h，之后立即與在110°C下干燥8h的600g尼龍6共混擠出，制成偶聯(lián)改性高嶺 土/尼龍6復(fù)合材料； 2) 稱取310g已粉碎的馬來(lái)酸酐加入lOOOmL燒杯中，然后放入集熱式恒溫加熱磁力攪 拌器，設(shè)定溫度為90°C;待馬來(lái)酸酐全部熔化，液面到達(dá)1000mL刻度線后，加入3g芳綸 纖維，刻蝕時(shí)間分別控制為2h; 3) 將刻蝕芳綸與偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料共混，其中刻蝕芳綸纖維的質(zhì)量分 數(shù)控制為〇. 5% ; 4) 把上述共混物在110°C烘干10h，而后擠出造粒；然后在110°C烘干10h后注塑，即 得刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料。 實(shí)施例3 一種刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土 /尼龍6復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟： 1) 量取720mL乙醇和80mL蒸餾水于lOOOmL燒杯中，加入6gKH791硅烷偶聯(lián)劑，并攪 拌10min，之后用加入本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料，其特征在于：將刻蝕芳綸纖維與偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6母料共混擠出注塑，即得刻蝕芳綸/偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6復(fù)合材料；復(fù)合材料中刻蝕芳綸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%~1%；偶聯(lián)改性高嶺土/尼龍6母料中，偶聯(lián)改性高嶺土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭玉嬰，王翔，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：福州大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：福建;35