礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法

《礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法》是南京聚隆科技股份有限公司於2010年12月23日申請的專利，該專利的申請號為2010106022294，公布號為CN102010593A，授權公布日為2011年4月13日，發明人是李蘭軍、吳建國。

《礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法》屬於高分子材料及其成型加工領域，涉及一種礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法，按重量百分比由以下組分組成：長玻璃纖維增強尼龍6母粒40-60%，礦物母粒20-50%，尼龍6樹脂0-30%。製備方法，按以下步驟進行：將長玻璃纖維增強尼龍6母粒、礦物母粒和尼龍6樹脂按比例稱重後混合；將得到的混合物在90℃烘乾3小時，注塑成型，注塑機條件為：一區溫度200-220℃，二區溫度為230-240℃，三區溫度為240-250℃，四區溫度為245-255℃，壓力為60-90兆帕，速度為30-50毫米每秒。該發明的產品綜合性能比較優異，且尺寸穩定性好，具有較好的力學性能。

2017年12月11日，《礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。

基本介紹

• 中文名：礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法
• 申請公布號 ：CN102010593A
• 申請公布日 ：2011年4月13日
• 申請號 ：2010106022294
• 申請日 ：2010年12月23日
• 申請人 ：南京聚隆科技股份有限公司
• 地址 ：江蘇省南京市南京高新技術產業開發區創業路6號
• 發明人 ：李蘭軍、吳建國
• Int. Cl. ：C08L77/02(2006.01)I、C08K13/04(2006.01)I、C08K7/14(2006.01)I、C08J3/22(2006.01)I(等)
• 專利代理機構：南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人：姚姣陽

專利背景

長玻璃纖維增強尼龍6材料具有高強度、高剛性、高缺口衝擊強度、短期耐熱性和抗動態疲勞性能好等優點，因其高性價比廣泛套用於家用電器、汽車零部件、紡織工業等領域。然而，長玻璃纖維的導入，卻引起了其它成形問題，那就是注塑尺寸較大製品時，會出現嚴重的翹曲變形問題。隨著長玻璃纖維增強尼龍6在汽車領域的套用不斷擴大，對大型製品的需求越來越大，對尺寸精度的要求也越來越高，這就要求長玻璃纖維增強尼龍6具有一定精度和尺寸穩定性，以滿足該領域的需求。

由於尼龍6樹脂熔體的粘度較大，浸漬困難，世界各大長玻纖增強熱塑性塑膠生產廠商研究工作的重點長期集中在浸漬技術方面，各種長玻璃纖維增強熱塑性塑膠的不同製備工藝的根本區別在於浸漬方法和浸漬工藝的不同，但截止至2010年所採用的浸漬技術，包括反應型浸漬工藝，溶劑浸漬工藝，粉末浸漬工藝，混雜編紡浸漬工藝以及熔融浸漬工藝，由於礦物的加入會使基體的粘度上升，這必將引起製備過程中基體樹脂對玻璃纖維浸漬困難的增加，以及生產工藝複雜等原因，不適合直接製備礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料。另外，隨著汽車中帶有結構性功能的零部件逐步輕量化，對尺寸和精度的要求變得非常嚴格。

已有公開的製備連續長玻璃纖維增強尼龍6複合材料。專利200410015624.7等都製備出了長玻璃纖維增強尼龍6複合材料，但對於礦物母粒與長玻璃纖維增強尼龍6母粒的複合材料的開發和研究還沒有報導。

發明內容

專利目的

《礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法》提出了一種礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法，綜合性能比較優異，且尺寸穩定性好，具有較好的力學性能。

技術方案

《礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法》技術方案是：

礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料，按重量百分比由以下組分組成：長玻璃纖維增強尼龍6母粒40-60%，礦物母粒20-50%，尼龍6樹脂0-30%。

礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料的製備方法，按以下步驟進行：

⑴將尼龍6、相容劑、抗氧劑、潤滑劑加入到混合機中使之充分混合均勻，將得到的混合物加入到雙螺桿擠出機內，將樹脂熔體擠入與雙螺桿擠出機機頭連線的浸漬模具中，繼而將長玻璃纖維通過浸漬模具，使長玻璃纖維被熔體充分浸漬，最後冷卻、牽引、切粒，即得到長玻璃纖維增強尼龍6母粒；

⑵將尼龍6、礦物、抗氧劑和潤滑劑按比例稱重後混合，經230～260℃雙螺桿擠出機擠出造粒製得礦物母粒；

⑶將長玻璃纖維增強尼龍6母粒、礦物母粒和尼龍6樹脂按比例稱重後混合；

⑷將步驟⑶得到的混合物在100～105℃烘乾2小時，注塑成型，其中，注塑機的工作條件為：一區溫度255-260℃，二區溫度為260-265℃，三區溫度為265-270℃，四區溫度為270-275℃，壓力為80-100兆帕，速度為40-70毫米每秒。

長玻璃纖維的導入，卻引起了其它成形問題，那就是注塑尺寸較大製品時，會出現嚴重的翹曲變形問題，將礦物與長玻璃纖維增強尼龍6先製成母粒，再將母粒進行混合，可以有效的改善翹曲變形，增加製品的尺寸穩定性。

該發明進一步限定的技術方案是：

前述的礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料，長玻璃纖維增強尼龍6母粒中尼龍6和長玻璃纖維的用量分別為40-60wt%和40-60wt%。

前述的礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料，礦物母粒由以下組分組成：尼龍625-50wt%，礦物50-75wt%，抗氧劑0.1-1.0wt%，潤滑劑0.2-3.0wt%。

前述的礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料，礦物為滑石粉、雲母、碳酸鈣、硫酸鋇、矽灰石和玻璃微珠中的一種或多種的混合物。

前述的礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料，抗氧劑為抗氧劑1098、抗氧劑944、抗氧劑327、抗氧劑168、抗氧劑1790中的一種或幾種的混合物。潤滑劑可以是矽酮粉、芥酸醯胺等。

該發明的優點是：該發明採用長玻璃纖維增強尼龍6母粒為增強組分，通過與礦物母粒直接混合經注塑機成型製品來達到提高製品尺寸穩定性和降低翹曲變形的目的，操作簡單，成本低廉。該發明製備的礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料具有較好的尺寸穩定性和製品成型精度外，保持了較好的力學性能。

隨著汽車中帶有結構性功能的零部件逐步輕量化，對尺寸和精度的要求變得非常嚴格，而長玻璃纖維增強尼龍6母粒與礦物母粒的複合可以有效的解決該問題，在未來幾年將成為複合長玻纖增強材料的主流，以滿足汽車領域對尺寸穩定性和安全的要求。

技術領域

《礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法》屬於高分子材料及其成型加工領域，涉及一種尼龍6複合材料及其製備方法，具體的說是一種礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法。

權利要求

1.礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料的製備方法，所述礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料按重量百分比由以下組分組成：長玻璃纖維增強尼龍6母粒40-60%，礦物母粒20-50%，尼龍6樹脂0-30%，以上各組分之和為100%；其特徵在於：製備方法按以下步驟進行：⑴將尼龍6、相容劑、抗氧劑、潤滑劑加入到混合機中使之充分混合均勻，將得到的混合物加入到雙螺桿擠出機內，將樹脂熔體擠入與雙螺桿擠出機機頭連線的浸漬模具中，繼而將長玻璃纖維通過浸漬模具，使長玻璃纖維被熔體充分浸漬，最後冷卻、牽引、切粒，即得到長玻璃纖維增強尼龍6母粒；⑵將尼龍6、礦物、抗氧劑和潤滑劑按比例稱重後混合，經230～260℃雙螺桿擠出機擠出造粒製得礦物母粒；⑶將長玻璃纖維增強尼龍6母粒、礦物母粒和尼龍6樹脂按比例稱重後混合；⑷將步驟⑶得到的混合物在100～105℃烘乾2小時，注塑成型，其中，注塑機的工作條件為：一區溫度255-260℃，二區溫度為260-265℃，三區溫度為265-270℃，四區溫度為270-275℃，壓力為80-100兆帕，速度為40-70毫米每秒。

2.如權利要求1所述的礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料的製備方法，其特徵在於：所述礦物母粒由以下組分組成：尼龍625-50wt%礦物50-75wt%抗氧劑0.1-1.0wt%潤滑劑0.2-3.0wt%，以上各組分之和為100%。

3.如權利要求2所述的礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料的製備方法，其特徵在於：所述礦物為滑石粉、雲母、碳酸鈣、硫酸鋇、矽灰石和玻璃微珠中的一種或多種的混合物。

4.如權利要求2所述的礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料的製備方法，其特徵在於：所述抗氧劑為抗氧劑1098、抗氧劑944、抗氧劑168、抗氧劑1790中的一種或幾種的混合物。

5.如權利要求2所述的礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料的製備方法，其特徵在於：所述潤滑劑是矽酮粉或芥酸醯胺。

實施方式

實施例一

該實施例是一種礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料，按重量百分比由以下組分組成：長玻璃纖維增強尼龍6母粒40%，礦物母粒40%，尼龍6樹脂20%。

長玻璃纖維增強尼龍6母粒中尼龍6和長玻璃纖維的用量分別為50wt%和50wt%。

礦物母粒由以下組分組成：尼龍625wt%，礦物73.4wt%，抗氧劑0.6wt%，潤滑劑1wt%。礦物為滑石粉，抗氧劑是1098和168，潤滑劑是芥酸醯胺。

礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料的製備方法，按以下步驟進行：

⑴將尼龍6、相容劑、抗氧劑、潤滑劑加入到混合機中使之充分混合均勻，將得到的混合物加入到雙螺桿擠出機內，將樹脂熔體擠入與雙螺桿擠出機機頭連線的浸漬模具中，繼而將長玻璃纖維通過浸漬模具，使長玻璃纖維被熔體充分浸漬，最後冷卻、牽引、切粒，即得到長玻璃纖維增強尼龍6母粒；

⑵將尼龍6、礦物、抗氧劑和潤滑劑按比例稱重後混合，經230℃雙螺桿擠出機擠出造粒製得礦物母粒；

⑶將長玻璃纖維增強尼龍6母粒、礦物母粒和尼龍6樹脂按比例稱重後混合；

⑷將步驟⑶得到的混合物在100℃烘乾2小時，注塑成型，其中，注塑機的工作條件為：一區溫度255℃，二區溫度為260℃，三區溫度為265℃，四區溫度為270℃，壓力為80兆帕，速度為40毫米每秒。

實施例二

該實施例是一種礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料，按重量百分比由以下組分組成：長玻璃纖維增強尼龍6母粒60%，礦物母粒30%，尼龍6樹脂10%。

長玻璃纖維增強尼龍6母粒中尼龍6和長玻璃纖維的用量分別為40wt%和60wt%。

礦物母粒由以下組分組成：尼龍630wt%，礦物66wt%，抗氧劑1wt%，潤滑劑3wt%。礦物為雲母和碳酸鈣，1098和168，潤滑劑是芥酸醯胺。

礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料的製備方法，按以下步驟進行：

⑴將尼龍6、相容劑、抗氧劑、潤滑劑加入到混合機中使之充分混合均勻，將得到的混合物加入到雙螺桿擠出機內，將樹脂熔體擠入與雙螺桿擠出機機頭連線的浸漬模具中，繼而將長玻璃纖維通過浸漬模具，使長玻璃纖維被熔體充分浸漬，最後冷卻、牽引、切粒，即得到長玻璃纖維增強尼龍6母粒；

⑵將尼龍6、礦物、抗氧劑和潤滑劑按比例稱重後混合，經250℃雙螺桿擠出機擠出造粒製得礦物母粒；

⑶將長玻璃纖維增強尼龍6母粒、礦物母粒和尼龍6樹脂按比例稱重後混合；

⑷將步驟⑶得到的混合物在103℃烘乾2小時，注塑成型，其中，注塑機的工作條件為：一區溫度258℃，二區溫度為262℃，三區溫度為268℃，四區溫度為272℃，壓力為90兆帕，速度為55毫米每秒。

實施例三

該實施例是一種礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料，按重量百分比由以下組分組成：長玻璃纖維增強尼龍6母粒50%，礦物母粒20%，尼龍6樹脂30%。

長玻璃纖維增強尼龍6母粒中尼龍6和長玻璃纖維的用量分別為60wt%和40wt%。

礦物母粒由以下組分組成：尼龍640wt%，礦物59.7wt%，抗氧劑0.1wt%，潤滑劑0.2wt%。礦物為矽灰石，抗氧劑是1098和168，潤潤滑劑是矽酮粉。

礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料的製備方法，按以下步驟進行：

⑴將尼龍6、相容劑、抗氧劑、潤滑劑加入到混合機中使之充分混合均勻，將得到的混合物加入到雙螺桿擠出機內，將樹脂熔體擠入與雙螺桿擠出機機頭連線的浸漬模具中，繼而將長玻璃纖維通過浸漬模具，使長玻璃纖維被熔體充分浸漬，最後冷卻、牽引、切粒，即得到長玻璃纖維增強尼龍6母粒；

⑵將尼龍6、礦物、抗氧劑和潤滑劑按比例稱重後混合，經260℃雙螺桿擠出機擠出造粒製得礦物母粒；

⑶將長玻璃纖維增強尼龍6母粒、礦物母粒和尼龍6樹脂按比例稱重後混合；

⑷將步驟⑶得到的混合物在105℃烘烘乾2小時，注塑成型，其中，注塑機的工作條件為：一區溫度260℃，二區溫度為265℃，三區溫度為270℃，四區溫度為275℃，壓力為100兆帕，速度為70毫米每秒。

該實例產品性能見下表：

實例產品性能表

檢測項目	檢查方法	單位	性能指標
			實施例1	實施例2	實施例3
拉伸強度	ISO 527	兆帕	185	190	120
彎曲強度	ISO 178	兆帕	193	205	170
彎曲模量	ISO 178	兆帕	11600	12000	7500
Izod缺口衝擊強度	ISO 180	千焦/平方米	45	46	35
簡支梁無缺口衝擊強度	ISO 179	千焦/平方米	78	80	56
收縮率	ISO 294	%	0.1-0.2	0.1-0.2	0.1-0.2

榮譽表彰

2017年12月11日，《礦物與長玻璃纖維增強尼龍6複合材料及其製備方法》獲得第十九屆中國專利優秀獎。