一种高强度高阻尼尼龙复合材料及其制备方法与流程

本技术涉及高分子材料，尤其涉及一种高强度高阻尼尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、尼龙是聚酰胺(pa)的俗称，作为五大工程塑料之首，尼龙在工业上有着极其广泛的应用，主要应用于汽车工业、航空航天、电子电气、机械建材、家电纺织等领域。其中产量最高、应用最广的是pa6，pa6不仅具有良好的力学性能、韧性、抗蠕变性和耐疲劳性，而且具有耐磨损性、自润滑性、阻燃性和无毒环保等优点。但是由于其分子主链上有很多高结晶度的亲水的酰胺基团，导致尼龙的韧性差、吸湿性较强，尺寸稳定性较差，限制了它在高端行业中得到更广泛的应用。随着汽车工业和航空航天工业的发展，单独尼龙材料的性能己经难以满足发展所需的苛刻要求，为了达到更高的要求，将尼龙材料复合化使其具有更高更强的性能，成为材料今后发展的趋势。

2、目前，成熟的工业化高温尼龙品种有pa46、pa6t、pa9t和pa10t等；相比于pa6和pa66，高温尼龙在吸水率方面具有明显的优势，但是仍然不能满足在一些苛刻场景下的应用，如用于水处理阀芯部件、汽车刹车部件等。

3、随着技术的不断发展，对于尼龙材料的吸水率、耐疲劳性、强度高、尺寸稳定性、机械性能等各方面综合性能提出了更高的要求。因此，有必要对传统的尼龙材料进行进一步改进，以提升其综合性能，更好地满足市场需要。

技术实现思路

1、本技术目的在于针对当前技术的不足，提供一种高强度高阻尼尼龙复合材料及其制备方法。

2、第一方面，本技术提供一种高强度高阻尼尼龙复合材料，采用如下技术方案：

3、一种高强度高阻尼尼龙复合材料，包括以下质量份数的原材料：pa66 38-42份、pa-mxd614-16份、改性玻纤42-48份、润滑剂0.4-0.8份、抗氧剂0.1-0.3份。

4、优选的，还包偶联剂1-3份。

5、通过采用上述技术方案，pa66：作为尼龙基体，提供高强度、高刚性、热变形温度高等优点。同时，pa66在本技术中也承担了增加复合材料的尺寸稳定性和降低吸水率的作用。pa-mxd6：作为尼龙料，具有高强度、高刚性、尺寸稳定性好等特点。它在本技术中的作用是进一步提升复合材料的强度、降低吸水率以及增加耐疲劳性能。改性玻纤：通过添加改性玻璃纤维，可以提高复合材料的强度和刚性，同时改善与尼龙基体的相容性。改性玻纤的添加可以通过偶联剂与尼龙基体之间的界面结合能力来有效地提升材料的力学性能。润滑剂：在复合材料中添加润滑剂，可以减少材料的摩擦阻力，提高材料的流动性和加工性能。抗氧剂：抗氧剂的添加可以延缓材料在高温环境下的老化速度，提高材料的使用寿命。偶联剂：偶联剂的作用是增强改性玻纤与尼龙基体之间的界面结合能力，提高复合材料的强度和耐疲劳性能。通过以上各组分的协同作用，该高强度高阻尼尼龙复合材料具有优异的低吸水率、耐疲劳性好、强度高、尺寸稳定性等特点。

6、优选的，所述偶联剂为丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷按照质量比为6:(1-3):(3-5)的组合物。

7、通过采用上述技术方案，在本技术中，偶联剂被采用来改善改性玻纤与尼龙基体之间的界面结合能力。具体来说，偶联剂的作用是通过与尼龙基体形成化学键或物理吸附，增强尼龙与改性玻纤之间的相互作用力，从而提高复合材料的性能。其中所述偶联剂包括丙基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。这三种偶联剂按照质量比为6:(1-3):(3-5)的比例组合在一起。每种偶联剂在复合材料中发挥的作用如下：丙基三甲氧基硅烷：提高改性玻纤与尼龙基体的结合强度。辛基三甲氧基硅烷：可以通过物理吸附作用，形成分子间的静电吸引力和范德华力，增强改性玻纤与尼龙基体之间的相互作用力，提高复合材料的强度和耐疲劳性。γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷：可以通过与尼龙基体之间的氢键相互作用，增加界面的相容性，提高复合材料的力学性能和尺寸稳定性。这三种偶联剂的组合在本技术中起到协同作用，共同提高了改性玻纤与尼龙基体之间的界面结合能力，并对复合材料的力学性能、吸水性和耐疲劳性进行了改善。

8、优选的，所述改性玻纤为改性短切玻璃纤维，所述改性短切玻璃纤维的长度为3mm-5mm。

9、通过采用上述技术方案，改性短切玻璃纤维的添加在本技术中具有以下作用及协同作用：增加复合材料的强度和刚性：短切玻璃纤维的高强度和高刚性可以有效地增加复合材料的整体强度和刚性。提高尼龙基体的相容性：通过改性处理，短切玻璃纤维的表面性质得到改善，可以提高与尼龙基体的相容性，增强纤维与基体的结合力，进一步提高复合材料的力学性能。降低尼龙复合材料的吸水性：改性短切玻璃纤维的添加可以减少复合材料的孔隙度和疏水性，从而降低材料的吸水率，提高低吸水率的特性。通过以上各组分的协同作用，改性短切玻璃纤维与其他原材料共同构成了高强度高阻尼尼龙复合材料，具有优异的低吸水率、耐疲劳性好、强度高、尺寸稳定性和其他优异的力学性能。

10、优选的，所述改性玻纤的制备方法，包括以下步骤：

11、s51、将短切玻璃纤维分散在乙醇水溶液中，然后向其中加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，调节溶液的ph为5-6，搅拌2-3h，经离心、洗涤、干燥，得到预处理短切玻璃纤维；

12、s52、将预处理短切玻璃纤维分散在乙醇水溶液中，加入丙烯酰胺，搅拌均匀，然后加入过硫酸铵和过氧化二苯甲酰，加热至60-70℃回流反应3-5h，待反应完成后，将反应产物进行离心、洗涤、干燥，得到改性短切玻璃纤维。

13、优选的，在步骤s51中，所述短切玻璃纤维与所述3-氨基丙基三乙氧基硅烷质量比为50:1.5-2.5。

14、优选的，在步骤s52中，所述预处理短切玻璃纤维、所述丙烯酰胺、所述过硫酸铵和所述过氧化二苯甲酰的质量比为10:(4-6):(0.3-0.5):(0.1-0.2)。

15、通过采用上述技术方案，改性玻纤的制备方法通过预处理和化学改性，可以增强改性玻纤与尼龙基体的结合能力和相容性，从而提升尼龙复合材料的力学性能、低吸水率和耐疲劳性能。通过上述各个原材料的协同作用，以及改性短切玻璃纤维与其他组分的相互作用，可以实现高强度、高阻尼和优异的力学性能的高性能尼龙复合材料的制备。

16、优选的，所述抗氧剂为抗氧剂h161、抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂164中的一种，抗氧剂1010、抗氧剂1076和抗氧剂164为德国巴撕夫公司生产，抗氧剂h161为德国布吕格曼bruggolen公司生产的h161。

17、优选的，所述润滑剂为德固赛的tegomer e525。

18、第二方面，本技术提供一种高强度高阻尼尼龙复合材料的制备方法，采用如下的技术方案：

19、一种高强度高阻尼尼龙复合材料的制备方法，采用上述一种高强度高阻尼尼龙复合材料的原料，包括以下步骤：

20、s101、按照质量份数，分别将pa66、pa-mxd6、改性玻纤、润滑、偶联剂和抗氧剂加入到搅拌釜中，转速设定为300rpm，搅拌5-10min，得到混合料；

21、s102、将混合料加到双螺杆挤出机的料斗中，通过双螺杆挤出机挤出，剪切，造粒，所述螺杆直径62mm，螺杆的长径比为39:1，所述螺杆各区的温度为：第一区200-210℃，第二区220-230℃，第三区240-250℃，第四区260-265℃，第五区270-280℃，第六区280-290℃。

22、综上所述，本技术的有益技术效果：

23、1.低吸水率：采用改性玻纤和pa-mxd6原材料可以大幅降低尼龙复合材料的吸水性。改性玻纤具有更好的抗水分渗透性能，而pa-mxd6尼龙料本身具有低吸水率的特点。因此，该复合材料在潮湿环境中的性能稳定性更高，不易受到水分的影响。

24、2.耐疲劳性好：改性玻纤和pa-mxd6的使用可以提升尼龙复合材料的耐疲劳性能。改性玻纤的加入可以增强材料的强度和刚度，而耐疲劳性能是材料抵抗长期循环负载作用的能力，因此通过增强材料的强度和刚度，可以有效提升耐疲劳性能。

25、3.高强度：pa-mxd6尼龙料具有高强度和高刚性的特点，能够在高负荷下保持材料的强度和稳定性。因此，本技术的复合材料具有较高的强度，可以满足苛刻工况下的使用要求。

26、4.尺寸稳定性：pa-mxd6尼龙料的尺寸稳定性好，吸水率低并且吸水后尺寸变化小。这可以确保尼龙复合材料在各种温度和湿度条件下的尺寸保持稳定，不易发生变形或扭曲。

27、5.优异的力学性能：通过综合运用pa66、pa-mxd6、改性玻纤等原材料，并且采用偶联剂进行表面改性，能够有效地提升复合材料的力学性能，包括强度、韧性、硬度等方面。这样的优异力学性能使得该复合材料在多个领域中具有广泛应用的潜力。