一种表观良好的增强改性尼龙6复合材料及其制备方法 【技术领域】
本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种添加矿物填料及玻璃纤维的尼龙6复合材料，尤其涉及一种适用于制造汽车内饰件的表观良好的增强改性尼龙6复合材料；本发明同时还涉及所述改性尼龙6复合材料的制备方法。
背景技术
尼龙6以其优良的综合性能被广泛应用于各行业，而经玻璃纤维和矿物填料改性后的尼龙6，则具有高强度、高耐热、高抗疲劳、低成型收缩等良好的性能，而被广泛的应用于汽车、机械、家电、航空以及军工等领域，并被发展为当今世界第一大工程塑料。
目前市场上的尼龙6改性材料主要是玻璃纤维或矿物填料填充改性尼龙6材料。单纯的玻璃纤维增强尼龙6，虽然能较显著地改善尼龙6的刚度、强度和热学性能，但是，这样却往往会导致材料的表观质量变差，甚至会出现玻纤外露或有浮纤，而且还导致材料翘曲厉害，变形严重，不利于装配。而矿物填料虽然在表观上略优于玻璃纤维，但是材料的韧性不足，且成型收缩更为严重。
针对上面出现的情况，国内外的研究学者已经做了不少的研究探讨：
1、公开号为101191013A(申请号为200810118559.X)的中国发明专利申请公布说明书公开了一种良好表观质量的增韧增强尼龙6复合材料及其制备方法，该材料由下述组分重量百分比制备而成：尼龙6树脂20～75％，相容剂1～10％，玻璃纤维10～40％，增韧母粒10～40％，其他助剂0.5～3％，将混匀的物料经由双螺杆挤出机挤出造粒，该复合材料表观质量良好，无玻璃纤维外露，无翘曲，耐热性能优良，易加工。
2、USP 4528304提出使用一种稀土矿物组分，通过在玻璃纤维增强热塑性塑料中引入该组分，也可以使材料的表观质量得到大大改善。
3、USP 4912150中提出了一种25～65份的乙丙橡胶、35～75份的热塑性树脂、10～100份的玻璃纤维、0.5～5份的马来酸酐接枝聚丙烯以及0.02～0.5份的过氧化物体系，通过这一体系制备的材料其表观质量问题也得到了解决。
上述这些专利通过不同的方法均解决了材料表观质量较差的问题，但是，可以看出，这些方法仍有其不足之处，要么是对所选原材料具有一定的特殊要求，要么就是以降低材料的力学和热学性能为代价。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种制备工艺简单、各项力学性能优异，且表观良好的增强改性尼龙6复合材料。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种表观良好的增强改性尼龙6复合材料，包括：尼龙6、矿物填料、玻璃纤维、表面改性剂、相容剂和其他助剂，按照重量份，上述成份的重量份分别为：
尼龙6 60～80；
矿物填料 10～30；
玻璃纤维 10～30；
表面改性剂 0.1～5；
相容剂 0.1～5；
其他助剂 0.1～5；
其中，尼龙6、矿物填料和玻璃纤维的重量份之和为100份。
上述技术方案中，所述尼龙6、矿物填料、玻璃纤维、表面改性剂、相容剂或其他助剂都是本领域技术人员公知的常用的成份，具体地：
所述尼龙6选自：任意一种密度在1.09～1.17g/cm3，熔点在210～230℃的尼龙6。
所述矿物调料选自：碳酸钙、硅灰石或玻璃微珠中的一种或一种以上的混合物。其中，碳酸钙粒径为800～2500目；硅灰石粒径为6～12μm；玻璃微珠粒径为15～135μm。
所述玻璃纤维选自：无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维或高碱玻璃纤维中的一种或一种以上的混合物。
所述表面改性剂选自：一种含有极性基团的改性乙撑双脂肪酸酰胺。
所述相容剂选自：一种聚烯烃与不饱和酸酐的接枝聚合物。
所述其他助剂选自：抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、光稳定剂770、光稳定剂944、光稳定剂UV-3853或紫外吸收剂UV-2908中的一种或一种以上的混合物；
抗氧剂1010的CAS号为：6683-19-8，分子式为：C73H108O12，化学名为：四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；
抗氧剂168的CAS号为：31570-04-4，分子式为：C42H63O3P，化学名为：亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯；
抗氧剂1076的CAS号为：2082-79-3，分子式为：C35H62O3，化学名为：β-(4-羟基-3，5-二叔丁基苯基)丙酸正十八酯；
光稳定剂770的CAS号为：52829-07-9，分子式为：C28H52O4N2，化学名为：双(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯；
光稳定剂944的CAS号为：70624-18-9，分子式为：(C35H66N8)n＝4-5，化学名为：聚{[6-[(1，1，3，3-四甲基丁基)氨基]]-1，3，5-三嗪-2，4-[(2，2，6，6，-四甲基-哌啶基)亚氨基]-1，6-己二撑[(2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)亚氨基]}；
光稳定剂UV-3853的CAS号为：167078-06-0，分子式为：C27H53NO2，化学名为：2，2，6，6-四甲基-4-哌啶硬脂酸酯；
紫外吸收剂UV-2908的CAS号为：67845-93-63，分子式为：C31H54O3，化学名为：5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯。
上述表观良好的增强改性尼龙6复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按上述重量配比称取除玻璃纤维以外的所有原料；
(2)将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入表面改性剂与相容剂，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；最后再加入其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；
(3)将预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，即可制得表观良好的增强改性尼龙6复合材料。
本发明中，由于表面改性剂的加入，外露的玻璃纤维得以被覆盖，且该改性剂还有改善材料加工流动性的作用，所制得改性尼龙6复合材料力学性能优异、热学性能良好、表观质量优异，同时所需原材料来源广泛，方便易得。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：
按下述配方备料：
(a)尼龙6 60质量份
(b)矿物填料 30质量份(硅灰石)
(c)玻璃纤维 10质量份
(d)表面改性剂 0.3质量份
(e)相容剂 0.3质量份
(f)其他助剂 0.8质量份
先将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入表面改性剂与相容剂，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；最后再加入其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；将该预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机地专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，得到表观良好的增强改性尼龙6复合材料，可用于汽车内饰件。其测试结果如表1中所示。
实施例二
按下述配方备料：
(a)尼龙6 60质量份
(b)矿物填料 20质量份(硅灰石)
(c)玻璃纤维 20质量份
(d)表面改性剂 0.3质量份
(e)相容剂 0.3质量份
(f)其他助剂 0.8质量份
先将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入表面改性剂与相容剂，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；最后再加入其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；将该预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，得到表观良好的增强改性尼龙6复合材料，可用于汽车内饰件。其测试结果如表1中所示。
实施例三
按下述配方备料：
(a)尼龙6 60质量份
(b)矿物填料 10质量份(硅灰石)
(c)玻璃纤维 30质量份
(d)表面改性剂 0.3质量份
(e)相容剂 0.3质量份
(f)其他助剂 0.8质量份
先将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入表面改性剂与相容剂，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；最后再加入其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；将该预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，得到表观良好的增强改性尼龙6复合材料，可用于汽车内饰件。其测试结果如表1中所示。
实施例四
按下述配方备料：
(a)尼龙6 70质量份
(b)矿物填料 10质量份(硅灰石)
(c)玻璃纤维 20质量份
(d)表面改性剂 0.3质量份
(e)相容剂 0.3质量份
(f)其他助剂 0.8质量份
先将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入表面改性剂与相容剂，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；最后再加入其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；将该预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，得到表观良好的增强改性尼龙6复合材料，可用于汽车内饰件。其测试结果如表1中所示。
实施例五
按下述配方备料：
(a)尼龙6 70质量份
(b)矿物填料 20质量份(硅灰石)
(c)玻璃纤维 10质量份
(d)表面改性剂 0.3质量份
(e)相容剂 0.3质量份
(f)其他助剂 0.8质量份
先将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入表面改性剂与相容剂，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；最后再加入其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；将该预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，得到表观良好的增强改性尼龙6复合材料，可用于汽车内饰件。其测试结果如表1中所示。
实施例六
按下述配方备料：
(a)尼龙6 80质量份
(b)矿物填料 10质量份(硅灰石)
(c)玻璃纤维 10质量份
(d)表面改性剂 0.3质量份
(e)相容剂 0.3质量份
(f)其他助剂 0.8质量份
先将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入表面改性剂与相容剂，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；最后再加入其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；将该预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，得到表观良好的增强改性尼龙6复合材料，可用于汽车内饰件。其测试结果如表1中所示。
实施例七
按下述配方备料：
(a)尼龙6 70质量份
(b)矿物填料 20质量份(硅灰石)
(c)玻璃纤维 10质量份
(d)表面改性剂 0.4质量份
(e)相容剂 0.3质量份
(f)其他助剂 0.8质量份
先将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入表面改性剂与相容剂，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；最后再加入其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；将该预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，得到表观良好的增强改性尼龙6复合材料，可用于汽车内饰件。其测试结果如表1中所示。
实施例八
按下述配方备料：
(a)尼龙6 70质量份
(b)矿物填料 20质量份(硅灰石)
(c)玻璃纤维 10质量份
(d)表面改性剂 0.5质量份
(e)相容剂 0.3质量份
(f)其他助剂 0.8质量份
先将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入表面改性剂与相容剂，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；最后再加入其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；将该预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，得到表观良好的增强改性尼龙6复合材料，可用于汽车内饰件。其测试结果如表1中所示。
实施例九
按下述配方备料：
(a)尼龙6 70质量份
(b)矿物填料 20质量份(硅灰石)
(c)玻璃纤维 10质量份
(d)表面改性剂 0.6质量份
(e)相容剂 0.3质量份
(f)其他助剂 0.8质量份
先将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入表面改性剂与相容剂，在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；最后再加入其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；将该预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，得到表观良好的增强改性尼龙6复合材料，可用于汽车内饰件。其测试结果如表1中所示。
对比例
按下述配方备料：
(a)尼龙6 70质量份
(b)矿物填料 20质量份(硅灰石)
(c)玻璃纤维 10质量份
(d)相容剂 0.3质量份
(e)其他助剂 0.8质量份
先将尼龙6与矿物填料在1000～2000转/分下高速混合5～20分钟；然后加入相容剂与其他助剂，在1000～2000转/分下高速混合5～10分钟，得到预混料；将该预混料喂入双螺杆挤出机中，在双螺杆挤出机的专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，其中螺杆各区的温度为220～270℃，螺杆转速为200～500转/分，挤出造粒，得到表观良好的增强改性尼龙6复合材料，可用于汽车内饰件。其测试结果如表1中所示。
表1：
这些实施例仅用于说明本发明而不应该限制本发明的范围。此外，在阅读了本发明所述内容之后，本领域技术人员对本发明做各种等价形式的改动或修改，这些等价形式同样属于本申请的权利要求书所限定的范围。