一种复合材料及其用途.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110220969.6

申请日:

2011.08.03

公开号:

CN102352107A

公开日:

2012.02.15

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C08L 77/06申请日:20110803|||公开

IPC分类号:

C08L77/06; C08L83/04; C08K13/04; C08K7/14; C08K3/00; C08K13/06; C08K9/06; F16L15/00

主分类号:

C08L77/06

申请人:

魏学惠

发明人:

魏学惠

地址:

430050 湖北省武汉市武汉经济开发区天鹅湖山庄怡湖园36号

优先权:

专利代理机构:

武汉凌达知识产权事务所(特殊普通合伙) 42221

代理人:

宋国荣

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内容摘要

本发明涉及一种复合材料,由包括30~45%的尼龙66、57~65%的玻璃纤维、1~1.5%的热稳定助剂、3~10%的陶瓷微粉或改性陶瓷微粉和1~5%的聚硅氧烷树脂制备而成,所述百分比为重量百分比。本发明玻纤填充含量高、模量高、抗扭性能好(破坏扭矩高于50N.m)、热稳定性和流动性好,在热水中能长期工作。特别适用于替代铝合金及铜材料制备管螺纹,尤其是标准管螺纹。

权利要求书

1: 一种复合材料, 由包括 30 ~ 45% 的尼龙 66、 50 ~ 65% 的玻璃纤维、 1 ~ 1.5% 的热稳 定助剂、 3 ~ 10% 的陶瓷微粉或改性陶瓷微粉和 1 ~ 5% 的聚硅氧烷树脂制备而成, 所述百分 比为重量百分比。
2: 根据权利要求 1 所述的复合材料, 其特征在于 : 热稳定助剂为抗氧剂 1098 和抗氧剂 s9228 ; 抗氧剂 1098 和抗氧剂 s9228 的用量重量比为 8 : 3 ~ 12 : 1。
3: 根据权利要求 1 或 2 所述的复合材料, 其特征在于 : 所述玻璃纤维的用量为 57 ~ 65%, 尼龙 66 的用量为 30 ~ 35%。
4: 根据权利要求 1 或 2 所述的复合材料, 其特征在于 : 所述玻璃纤维与尼龙 66 的用量 重量比为 6 : 4。
5: 根据权利要求 1 或 2 所述的复合材料, 其特征在于 : 尼龙 66 的粘度为 2.7。
6: 根据权利要求 1 或 2 所述的复合材料, 其特征在于 : 玻璃纤维为直径 10μm 的无碱 玻璃纤维。
7: 根据权利要求 1 或 2 所述的复合材料, 其特征在于 : 所述改性陶瓷微粉为陶瓷微粉 用 KH550 或 KH560 硅烷偶联剂处理得到的改性陶瓷微粉。
8: 根据权利要求 1 或 2 所述的复合材料, 其特征在于 : 所述陶瓷微粉或改性陶瓷微粉 粒径为 1 ~ 5μm。
9: 权利要求 1 或 2 所述的复合材料用于制备管螺纹。
10: 根据权利要求 9 所述的用途, 其特征在于 : 所述管螺纹为标准管螺纹。

说明书


一种复合材料及其用途

    技术领域 本发明涉及高分子复合材料领域。 主要是涉及高模量、 高抗扭、 高热稳定性聚酰胺 66 增强复合材料并用于替代铝合金及铜螺纹制品的制造。
     背景技术 聚酰胺 66(俗称尼龙 66) 是一种常用工程高分子材料。常用增强改性方法提高性 能以扩展其应用领域及范围。
     常用的增强方法有无机填料、 纤维增强及树脂共混改性等。其中玻纤增强最为常 见, 但玻纤增强填充量一般只能达到 50%。再高则影响注塑加工时的流动性, 加工困难。另 外在替代金属材料制造标准管螺纹制品时, 用户要求在 50Nm 扭矩下不被破坏, 且耐一定温 度的热水。
     国内张贞祥等的专利 (CN101525486) 介绍了一种无卤玻纤增强尼龙树脂及制备方 法。介绍了玻纤含量为 35% 的无卤玻纤增强尼龙 66 材料及制备方法 ; 段召华等发表了 《长 玻纤增强尼龙 66 力学性能的研究》 研究了 10 ~ 40% 玻纤含量的尼龙 66 材料力学性能 ; 张 贞祥等的另一专利 (CN101550272) 介绍了 35 ~ 50% 的玻纤含量的高强度耐磨尼龙 66 树脂 及制备方法 ; 陈勋森的专利 (C N101531810) 介绍了 40% 玻纤含量的无卤阻燃玻纤增强级尼 人龙 66 材料 ; 徐亮等的专利介绍了一种玻纤含量为 10 ~ 40% 增强抗水解低翘曲尼龙 66 复 合材料 ; 孙平的专利 (CN101760023A) 介绍了一种玻纤含量为 5 ~ 55% 的不露纤的增强尼龙 66 材料及制备方法。但是上述材料均为一般电子电器材料的替代品而设计, 其耐水尤其是 耐热水性能较差, 且作为替代金属材料制造标准管螺纹制品时, 难于满足在 50Nm 扭矩下不 被破坏。
     发明内容 本发明的目的是在上述现有技术的基础上提高玻纤填充含量, 改善树脂流动性 能, 得到高模量、 高抗扭、 高热稳定性和较好流动性的聚酰胺 66 复合材料。
     本发明还通过热稳定体系的改进, 使新的增强尼龙 66 复合材料具有高热稳定性, 在热水中能长期工作。
     本发明的技术方案为 : 一种复合材料, 由包括 30 ~ 45% 的尼龙 66、 57 ~ 65% 的玻璃纤维、 1 ~ 1.5% 的热稳定 助剂、 3 ~ 10% 的陶瓷微粉或改性陶瓷微粉和 1 ~ 5% 的聚硅氧烷树脂制备而成, 所述百分比 为重量百分比。
     所述热稳定助剂为抗氧剂 1098 和抗氧剂 s9228 ; 抗氧剂 1098 和抗氧剂 s9228 的 用量重量比为 8 : 3 ~ 12 : 1。
     本发明玻璃纤维和尼龙 66 优选的用量是 : 玻璃纤维的用量为 57 ~ 65%, 尼龙 66 的 用量为 30 ~ 35%。更优选地, 玻璃纤维与尼龙 66 的用量重量比为 6 : 4。
     所述尼龙 66 的粘度为 2.7。
     所述玻璃纤维优选直径为 10μm 的无碱玻璃纤维。
     本发明所述陶瓷微粉使用前建议用 KH550 或 KH560 硅烷偶联剂处理。处理方法建 议采用陶瓷微粉重量 1% 的硅烷偶联剂, 以 100 倍纯净水或去离子水稀释, 与陶瓷微粉在高 速搅拌机中混合 30 分钟。
     本发明陶瓷微粉或改性陶瓷微粉粒径优选为 1 ~ 5μm。
     本发明玻纤填充含量高、 模量高、 抗扭性能好 (破坏扭矩高于 50N.m) 、 热稳定性和 流动性好, 在热水中能长期工作。特别适用于制备管螺纹, 尤其是标准管螺纹。 具体实施方式
     本发明的原料为 : 重量百分比为 30 ~ 45% 的尼龙 66 ; 粘度取 2.7. 重量百分比为 50 ~ 65% 的玻璃纤维 ; 采用定制直径为 10μm 的无碱玻纤。
     重量百分比为 1 ~ 1.5% 的热稳定助剂 ; 采用抗氧剂 1098 与新型耐高温、 抗水解、 在制品中不易迁移, 不易被萃取的抗氧剂 s9228 复配。
     其中抗氧剂 1098 和抗氧剂 s9228 的用量重量比为 8 : 3 ~ 12 : 1。 重量百分比为 3 ~ 10% 的陶瓷微粉 (上海汇精亚纳米新材料有限公司产品) ; 采用粒径为 1 ~ 5μm 的陶瓷微粉或改性陶瓷微粉。陶瓷微粉不仅能提高材料的尺寸 稳定性、 耐热性及模量。球状颗粒的陶瓷微粉还能改善材料熔体的流动性。空心微珠在加 工压力下会破碎, 影响流动性能。
     重量百分比为 1 ~ 5% 的聚硅氧烷树脂 ; 采用上海松亚化工有限公司的高粘度聚硅 氧烷树脂 ; 聚硅氧烷树脂能与陶瓷微粉协同作用改善树脂流动性, 提高加工性能。
     本发明的制备方法为 : 改性陶瓷微粉为陶瓷微粉用 KH550 或 KH560 硅烷偶联剂处理 (取陶瓷微粉重量 1% 的硅 烷偶联剂, 以 100 倍纯净水或去离子水稀释, 与陶瓷微粉在高速搅拌机中混合 30 分钟) 。
     尼龙 66(粘度 2.7) 干燥 3 ~ 4 小时, 与前述热稳定剂、 陶瓷微粉、聚硅氧烷树 脂在高速搅拌机中混合均匀, 加入到温度设定为 220 ~ 280℃的挤出机内, 玻纤放卷经烘道 预热, 进偶联剂槽 (KH550 或 KH560 硅烷偶联剂以 100 倍纯净水或去离子水稀释) 浸渍处理, 再干燥后经分散辊进入挤出机模头。与尼龙 66 复配料进行熔体浸渍包覆, 再经冷却、 牵引、 切粒成 8 ~ 12mm 的粒料。
     将前述制备方法的粒料加入到注塑机料斗中, 注塑机三段温度分别为 180, 260, 280℃ ; 喷嘴温度 285 ℃。注塑标准样条, 按 GB/T1039-1992 检测力学性能。
     实施例 4 : 将前述实施例 1-3 制备的粒料以及市售 50% 玻纤增强尼龙 66 粒料加入到注塑机料斗 中, 注塑机三段温度分别为 180、 260、 280℃喷、 嘴温度为 285℃, 注塑成具有标准管螺纹的 螺纹管接头产品, 按如下步骤进行检测 : 1. 螺纹尺寸检测 按 GB/T22091.1-2008, 用螺纹量规通规、 止规检测 ; 2. 水煮 99℃, 48h ; 3.25℃恒温放置, 48h ; 4. 螺纹尺寸检测 按 GB/T22091.1-2008, 用螺纹量规通规、 止规检测 ; 5. 耐热水试验 : 97℃热水恒温试验产品无明显老化现象 6. 扭力扳手测破坏扭矩 在产品外螺纹处套上相应的钢制螺母, 使用扭力扳手在均衡用力前提下旋钮至产品螺 纹发生破坏为止, 记录破坏发生时的扭矩。
     以上说明, 本发明玻纤填充含量高、 模量高、 抗扭性能好 (破坏扭矩高于 50N.m) 、热稳定性和流动性好, 在热水中能长期工作。6

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资源描述

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1、10申请公布号CN102352107A43申请公布日20120215CN102352107ACN102352107A21申请号201110220969622申请日20110803C08L77/06200601C08L83/04200601C08K13/04200601C08K7/14200601C08K3/00200601C08K13/06200601C08K9/06200601F16L15/0020060171申请人魏学惠地址430050湖北省武汉市武汉经济开发区天鹅湖山庄怡湖园36号72发明人魏学惠74专利代理机构武汉凌达知识产权事务所特殊普通合伙42221代理人宋国荣54发明名称一种复合。

2、材料及其用途57摘要本发明涉及一种复合材料,由包括3045的尼龙66、5765的玻璃纤维、115的热稳定助剂、310的陶瓷微粉或改性陶瓷微粉和15的聚硅氧烷树脂制备而成,所述百分比为重量百分比。本发明玻纤填充含量高、模量高、抗扭性能好(破坏扭矩高于50NM)、热稳定性和流动性好,在热水中能长期工作。特别适用于替代铝合金及铜材料制备管螺纹,尤其是标准管螺纹。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页CN102352114A1/1页21一种复合材料,由包括3045的尼龙66、5065的玻璃纤维、115的热稳定助剂、310的陶瓷微粉或改性陶瓷微粉和15的聚。

3、硅氧烷树脂制备而成,所述百分比为重量百分比。2根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于热稳定助剂为抗氧剂1098和抗氧剂S9228;抗氧剂1098和抗氧剂S9228的用量重量比为83121。3根据权利要求1或2所述的复合材料,其特征在于所述玻璃纤维的用量为5765,尼龙66的用量为3035。4根据权利要求1或2所述的复合材料,其特征在于所述玻璃纤维与尼龙66的用量重量比为64。5根据权利要求1或2所述的复合材料,其特征在于尼龙66的粘度为27。6根据权利要求1或2所述的复合材料,其特征在于玻璃纤维为直径10M的无碱玻璃纤维。7根据权利要求1或2所述的复合材料,其特征在于所述改性陶瓷微粉为陶瓷微。

4、粉用KH550或KH560硅烷偶联剂处理得到的改性陶瓷微粉。8根据权利要求1或2所述的复合材料,其特征在于所述陶瓷微粉或改性陶瓷微粉粒径为15M。9权利要求1或2所述的复合材料用于制备管螺纹。10根据权利要求9所述的用途,其特征在于所述管螺纹为标准管螺纹。权利要求书CN102352107ACN102352114A1/4页3一种复合材料及其用途技术领域0001本发明涉及高分子复合材料领域。主要是涉及高模量、高抗扭、高热稳定性聚酰胺66增强复合材料并用于替代铝合金及铜螺纹制品的制造。背景技术0002聚酰胺66(俗称尼龙66)是一种常用工程高分子材料。常用增强改性方法提高性能以扩展其应用领域及范围。。

5、0003常用的增强方法有无机填料、纤维增强及树脂共混改性等。其中玻纤增强最为常见,但玻纤增强填充量一般只能达到50。再高则影响注塑加工时的流动性,加工困难。另外在替代金属材料制造标准管螺纹制品时,用户要求在50NM扭矩下不被破坏,且耐一定温度的热水。0004国内张贞祥等的专利(CN101525486)介绍了一种无卤玻纤增强尼龙树脂及制备方法。介绍了玻纤含量为35的无卤玻纤增强尼龙66材料及制备方法;段召华等发表了长玻纤增强尼龙66力学性能的研究研究了1040玻纤含量的尼龙66材料力学性能;张贞祥等的另一专利(CN101550272)介绍了3550的玻纤含量的高强度耐磨尼龙66树脂及制备方法;陈。

6、勋森的专利(CN101531810)介绍了40玻纤含量的无卤阻燃玻纤增强级尼人龙66材料;徐亮等的专利介绍了一种玻纤含量为1040增强抗水解低翘曲尼龙66复合材料;孙平的专利(CN101760023A)介绍了一种玻纤含量为555的不露纤的增强尼龙66材料及制备方法。但是上述材料均为一般电子电器材料的替代品而设计,其耐水尤其是耐热水性能较差,且作为替代金属材料制造标准管螺纹制品时,难于满足在50NM扭矩下不被破坏。发明内容0005本发明的目的是在上述现有技术的基础上提高玻纤填充含量,改善树脂流动性能,得到高模量、高抗扭、高热稳定性和较好流动性的聚酰胺66复合材料。0006本发明还通过热稳定体系的。

7、改进,使新的增强尼龙66复合材料具有高热稳定性,在热水中能长期工作。0007本发明的技术方案为一种复合材料,由包括3045的尼龙66、5765的玻璃纤维、115的热稳定助剂、310的陶瓷微粉或改性陶瓷微粉和15的聚硅氧烷树脂制备而成,所述百分比为重量百分比。0008所述热稳定助剂为抗氧剂1098和抗氧剂S9228;抗氧剂1098和抗氧剂S9228的用量重量比为83121。0009本发明玻璃纤维和尼龙66优选的用量是玻璃纤维的用量为5765,尼龙66的用量为3035。更优选地,玻璃纤维与尼龙66的用量重量比为64。0010所述尼龙66的粘度为27。说明书CN102352107ACN1023521。

8、14A2/4页40011所述玻璃纤维优选直径为10M的无碱玻璃纤维。0012本发明所述陶瓷微粉使用前建议用KH550或KH560硅烷偶联剂处理。处理方法建议采用陶瓷微粉重量1的硅烷偶联剂,以100倍纯净水或去离子水稀释,与陶瓷微粉在高速搅拌机中混合30分钟。0013本发明陶瓷微粉或改性陶瓷微粉粒径优选为15M。0014本发明玻纤填充含量高、模量高、抗扭性能好(破坏扭矩高于50NM)、热稳定性和流动性好,在热水中能长期工作。特别适用于制备管螺纹,尤其是标准管螺纹。具体实施方式0015本发明的原料为重量百分比为3045的尼龙66;粘度取27重量百分比为5065的玻璃纤维;采用定制直径为10M的无碱。

9、玻纤。0016重量百分比为115的热稳定助剂;采用抗氧剂1098与新型耐高温、抗水解、在制品中不易迁移,不易被萃取的抗氧剂S9228复配。0017其中抗氧剂1098和抗氧剂S9228的用量重量比为83121。0018重量百分比为310的陶瓷微粉(上海汇精亚纳米新材料有限公司产品);采用粒径为15M的陶瓷微粉或改性陶瓷微粉。陶瓷微粉不仅能提高材料的尺寸稳定性、耐热性及模量。球状颗粒的陶瓷微粉还能改善材料熔体的流动性。空心微珠在加工压力下会破碎,影响流动性能。0019重量百分比为15的聚硅氧烷树脂;采用上海松亚化工有限公司的高粘度聚硅氧烷树脂;聚硅氧烷树脂能与陶瓷微粉协同作用改善树脂流动性,提高加。

10、工性能。0020本发明的制备方法为改性陶瓷微粉为陶瓷微粉用KH550或KH560硅烷偶联剂处理(取陶瓷微粉重量1的硅烷偶联剂,以100倍纯净水或去离子水稀释,与陶瓷微粉在高速搅拌机中混合30分钟)。0021尼龙66(粘度27)干燥34小时,与前述热稳定剂、陶瓷微粉、聚硅氧烷树脂在高速搅拌机中混合均匀,加入到温度设定为220280的挤出机内,玻纤放卷经烘道预热,进偶联剂槽(KH550或KH560硅烷偶联剂以100倍纯净水或去离子水稀释)浸渍处理,再干燥后经分散辊进入挤出机模头。与尼龙66复配料进行熔体浸渍包覆,再经冷却、牵引、切粒成812MM的粒料。0022将前述制备方法的粒料加入到注塑机料斗中。

11、,注塑机三段温度分别为180,260,280;喷嘴温度285。注塑标准样条,按GB/T10391992检测力学性能。0023说明书CN102352107ACN102352114A3/4页5实施例4将前述实施例13制备的粒料以及市售50玻纤增强尼龙66粒料加入到注塑机料斗中,注塑机三段温度分别为180、260、280喷、嘴温度为285,注塑成具有标准管螺纹的螺纹管接头产品,按如下步骤进行检测1螺纹尺寸检测按GB/T2209112008,用螺纹量规通规、止规检测;2水煮99,48H;325恒温放置,48H;4螺纹尺寸检测按GB/T2209112008,用螺纹量规通规、止规检测;5耐热水试验97热水恒温试验产品无明显老化现象6扭力扳手测破坏扭矩在产品外螺纹处套上相应的钢制螺母,使用扭力扳手在均衡用力前提下旋钮至产品螺纹发生破坏为止,记录破坏发生时的扭矩。0024以上说明,本发明玻纤填充含量高、模量高、抗扭性能好(破坏扭矩高于50NM)、说明书CN102352107ACN102352114A4/4页6热稳定性和流动性好,在热水中能长期工作。说明书CN102352107A。

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