一种防浮纤耐热玻纤增强PA6复合材料及其制备方法与流程

本发明属于高分子复合材料，具体涉及一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚酰胺6（pa6）具有良好的力学性能、耐磨性、耐化学腐蚀性和加工流动性，是应用最广泛的工程塑料之一。通过玻璃纤维（gf）增强后，pa6的强度、刚性和耐热性得到显著提升，广泛应用于汽车工业、电子电器、电动工具、办公设备等领域。然而，玻纤增强pa6在注塑成型过程中普遍存在“浮纤”问题。pa6熔体在充填模具型腔时，玻纤与树脂流动性差异会导致玻纤被推向表面；同时pa6结晶速度快，表面树脂迅速冷却收缩，将玻纤“挤出”表面，使玻纤外露于制品表面，形成白色放射状痕迹，严重影响制品外观质量。

2、现有技术中大多采用低粘度pa6或过量润滑剂改善浮纤问题，但仍存在材料结晶度下降、热变形温度降低的现象，导致浮纤与耐热性难以兼顾；而追求高耐热性的高粘度pa6体系，浮纤问题更为严重。如专利cn106810852a公开了一种玻纤增强pa6组合物及其制备方法，采用低粘度pa6树脂配合表面改善剂改性乙撑双脂肪酸酰胺和硅酮的混合物，通过改善流动性来抑制浮纤，该方法虽有一定效果，但润滑剂添加量过高时会影响材料力学性能和后续涂装性能。

3、现有技术中还存在单一助剂效果有限的问题，仅靠润滑剂或分散剂，难以从润滑分散和物理抑制两个维度协同解决问题。如专利cn107603212a公开了一种低voc高透明玻纤增强pa6材料及其制备方法，该方法采用多种助剂，包括内润滑剂和外润滑剂的混合物和玻纤处理剂（偶联剂、蒸馏水和表面活性剂的组合物），得到低voc高透明玻纤增强pa6材料。以及现有技术为提高玻纤分散性而过度提高螺杆转速，造成高剪切工艺损伤性能的问题，虽能改善浮纤，但会严重打碎玻纤，牺牲力学性能和耐热性。如专利cn113563715a公开了一种高玻纤耐候黑色尼龙材料，添加了改性乙撑双脂肪酸酰胺和超支化聚酰胺的复配物进一步改善浮纤情况，配合高螺杆转速（400-700rpm），然而高的螺杆转速会导致玻纤长度过短，影响材料的力学性能和耐热性能，且对材料耐热性的改善有限。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料及其制备方法。本发明的目的是通过在玻纤与树脂基体之间构建连接桥结构，使二者在熔体流动时趋于同步，抑制玻纤外露，在不降低玻纤长度和力学性能的前提下，实现制品表面无浮纤，同时保持或提高材料的热变形温度。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料，包括以下重量份的组分：pa6树脂55-75份、玻璃纤维25-35份、滑石粉0.6-1.2份、季戊四醇硬脂酸酯0.5-1份、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪0.3-0.6份、抗氧剂0.05-0.3份。

4、本发明将季戊四醇硬脂酸酯作为内润滑剂，降低pa6熔体与螺杆、模具壁的摩擦，提高熔体流动性，减少玻纤与树脂因粘度差异导致的分离倾向。引入1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪，利用其分子中的极性基团紧密吸附于玻纤表面，形成一层有效的包覆膜，起到化学锚固作用；并利用其非极性部分与pa6树脂较好的相容性，在玻纤与树脂基体之间形成连接桥，使二者在熔体流动时趋于同步，从根本上抑制玻纤外露。将滑石粉作为成核剂，促进pa6结晶细化，提高结晶度进而提升耐热性；同时，可作为无机填料，在玻纤与树脂界面形成物理锚点，与1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪的化学锚固协同阻止玻纤外露；并且其自身的高热稳定性还能够补偿因润滑剂添加可能造成的耐热损失。因此，本发明能够从降低流动阻力、增强界面结合、促进结晶和优化分散的四个维度共同作用，实现抑制浮纤、提升耐热。

5、作为优选，所述防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料，包括以下重量份的组分：pa6树脂60-70份、玻璃纤维28-32份、滑石粉0.8-1份、季戊四醇硬脂酸酯0.6-0.8份、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪0.4-0.5份、抗氧剂0.1-0.2份。

6、作为优选，所述组分中，滑石粉、季戊四醇硬脂酸酯、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪的重量比为(1.5-2): (1.5-2): 1。

7、作为优选，所述pa6树脂的粘度为2.7-3.2 pa·s。

8、作为优选，所述滑石粉的粒径为1250-3000目。

9、作为优选，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010，重量比为1: 1。

10、另一方面，本发明提供了一种基于上述的防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料的制备方法，包括以下步骤：

11、s1：将pa6树脂、滑石粉、季戊四醇硬脂酸酯、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪、抗氧剂高速混合，得到预混料；

12、s2：将预混料加入双螺杆挤出机的主喂料口，玻璃纤维加入侧喂料口，熔融挤出后，经水冷拉条、切粒，得到粒料。

13、作为优选，所述熔融挤出，螺杆转速为300-340rpm；料筒温度为230-260℃：一区230-240℃、二区240-250℃、三区240-250℃、四区250-260℃、机头250-260℃；真空度为-0.06~-0.08mpa。

14、作为优选，所述pa6树脂先在80-100℃条件下，干燥4-6h，使含水率低于0.1%。

15、作为优选，所述粒料在80-100℃条件下，干燥4-6h后，用于注塑成型。

16、本发明通过调控高螺杆转速提供足够的剪切力，确保玻纤、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪和其他添加组分在基体中达到充分分散和浸润，同时将玻纤打碎至适宜长度（200-400μm），在改善浮纤与保持力学性能之间取得平衡。

17、与现有技术对比，本发明具有以下有益效果：

18、本发明利用1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪通过化学锚固作用在玻纤表面形成包覆层，从根本上减少了玻纤与树脂的流动分离，协同季戊四醇硬脂酸酯的润滑、滑石粉的物理抑制及高转速的分散作用，使注塑制品表面光泽度高、无浮纤。本发明利用1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪自身较高的热失重温度，可耐受pa6加工温度，不影响体系热稳定性，并引入滑石粉，结合调节螺杆转速避免玻纤过度碎化，保证材料的结晶度，使热变形温度较常规抗浮纤配方提高5-10℃。本发明将玻纤保留长度控制在200-400μm，并通过1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪的界面锚固作用，提升玻纤与树脂的界面粘结强度，能够达到比单纯依靠高剪切打碎玻纤更优的力学性能。本发明利用季戊四醇硬脂酸酯有效改善熔体流动性，且1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪的引入不损伤流动性，使注塑成型更容易充满复杂型腔。本发明的防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料不含炭黑或苯胺黑等深色颜料，可满足本色制品需求，且材料表面自润滑性好。

1.一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：pa6树脂55-75份、玻璃纤维25-35份、滑石粉0.6-1.2份、季戊四醇硬脂酸酯0.5-1份、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪0.3-0.6份、抗氧剂0.05-0.3份。

2.根据权利要求1所述的一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：pa6树脂60-70份、玻璃纤维28-32份、滑石粉0.8-1份、季戊四醇硬脂酸酯0.6-0.8份、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪0.4-0.5份、抗氧剂0.1-0.2份。

3.根据权利要求1或2所述的一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述组分中，滑石粉、季戊四醇硬脂酸酯、1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪的重量比为(1.5-2): (1.5-2): 1。

4.根据权利要求3所述的一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述pa6树脂的粘度为2.7-3.2 pa·s。

5.根据权利要求3所述的一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述滑石粉的粒径为1250-3000目。

6.根据权利要求1或2所述的一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂168、抗氧剂1010，重量比为1: 1。

7.一种基于权利要求1-6任一项所述的防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料的制备方法，其特征在于，所述熔融挤出，螺杆转速为300-340rpm；

9.根据权利要求7或8所述的一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料的制备方法，其特征在于，所述pa6树脂先在80-100℃条件下，干燥4-6h，使含水率低于0.1%。

10.根据权利要求7或8所述的一种防浮纤耐热玻纤增强pa6复合材料的制备方法，其特征在于，所述粒料在80-100℃条件下，干燥4-6h后，用于注塑成型。