一种高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及增强聚酰胺复合材料技术领域，尤其涉及一种高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术

随着塑料技术的发展，工程塑料得到了迅猛的发展，作为最早开发的工程塑料，聚酰胺树脂具有优异的机械强度、刚度、耐热性、耐溶剂、自润滑等优点，且适于用玻璃纤维和其他矿物纤维进行增强改性，提高了聚酰胺的性能，扩大了材料的应用范围，被广泛应用于纤维、汽车零部件、工程机械、电动工具和轨道交通等各个领域。

近些年来，随着铁路行业及轨道交通业的快速发展，铁路轨道的铺设已遍及全国各地及城市的各个角落。连接钢轨和轨枕的扣件系统在轨道铺设中起着极为重要的作用。绝缘轨距块及预埋套管作为扣件系统中的主要塑料件其原材料均为增强聚酰胺。

经增强改性的聚酰胺材料机械性能得到了较大的提高，但由于玻璃纤维等材料的加入，材料的流动性变差，容易造成产品表面存在浮纤、熔接痕明显且熔接痕强度较低等缺陷，限制了增强聚酰胺材料在某些范围的应用。为此，我们提出一种高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料，其原料按以下重量百分比制成：尼龙树脂：40%-80%、增强纤维：15%-50%、相容剂：0.5%-10%、流动性母粒：1%-20%、绝缘母粒：2%-10%、抗氧剂：0.1%-0.5%、润滑剂：0.2%-1.0%、封端剂：0.1%-1.5%。

优选的，所述尼龙树脂为脂肪族聚酰胺或其混合物，相对粘度为2.0-2.7。

优选的，所述增强纤维为经过表面处理的无碱玻璃纤维、针状硅灰石、碳纤维或晶须中的一种或几种。

优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝POE、EPDM、SBS及SEBS中的一种或几种。

优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010及抗氧剂168根据1:1.5的比例进行复配。

优选的，所述润滑剂为硬脂酰胺、树枝状结构润滑剂或超支化结构润滑剂中的一种或几种。

优选的，所述封端剂为高接枝率的马来酸酐接枝聚乙烯蜡。

优选的，所述流动性母粒是以高熔指的尼龙6或尼龙66与长链脂肪酸或多元羧酸混合物以及润滑剂经双螺杆挤出机熔融挤出制备的宽分子量分布、高熔指的流动性母粒。

优选的，所述绝缘母粒是以尼龙为载体，与高电阻率微米级粒子共混后，经双螺杆挤出机熔融挤出而制备的绝缘母粒。

一种高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：

A、将尼龙树脂、相容剂、流动性母粒、绝缘母粒、抗氧剂、润滑剂及封端剂按重量配比在高速混合机中混合均匀后，得到原料混合物；

B、将步骤A得到的混合料加入双螺杆挤出机的主喂料口，增强纤维加入双螺杆的侧喂料口或玻纤加入口，通过双螺杆挤出机挤出造粒，即得高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料；双螺杆挤出机各区温度控制在210-280℃之间，螺杆转速控制在250-420rpm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料及其制备方法，通过高流动性母粒的加入，增大了聚酰胺分子链的分子量分布，改善了聚酰胺的流动性能；通过封端剂的加入，捕获分子量过小的预聚物进行封端及扩链，降低分子链的极性；通过绝缘母粒的添加，改善材料的绝缘性能，从而得到一种流动性好，成型性能及机械性能优良，干湿态条件下高绝缘的增强聚酰胺复合材料。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明中实施例中所用尼龙66树脂为神马实业股份有限公司的EPR27及EPR24，尼龙6树脂为瑞美福高流动性尼龙MF200，玻璃纤维为泰山玻璃纤维有限公司生产的无碱短切玻璃纤维，牌号为T435TM，相容剂为POE接枝马来酸酐，上海纽诺化工科技有限公司断链剂M1420,润滑剂为常州可赛成功提供的wax2005及超支化润滑剂Hyper C100，绝缘母粒为广州鑫昇工程塑料有限公司的PANV620，封端剂为杭州海一HY-3308，抗氧剂为1010与168按照1:1.5进行复配。

实施例1：

1、流动性母粒的制备：

按重量配比称取以下原料尼龙66 EPR24:97%，断链剂M1420:2.0%，润滑剂1.0%（wax2005与 Hyper C100按照1:1配比），将称取的原料放在高速搅拌机中搅拌5min，然后通过双螺杆挤出机挤出并造粒，得到流动性母粒，控制挤出机温度为250-280℃，螺杆转速为320rpm。

2、高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料的制备：

1）、按照重量配比称取以下原料，尼龙66 EPR27:57.9%，相容剂3.0%，流动性母粒5%，绝缘母粒3%，抗氧剂0.3%，润滑剂（wax2005与 Hyper C100按照1:1配比）0.3%，封端剂0.5%；

2）、将上述称取的原料与高速混合机中搅拌5min，得混合料，并将混合料通过双螺杆挤出机的主喂料漏斗加入挤出机；

3）、称取重量百分比为30%的玻璃纤维T435TM，并通过侧喂料漏斗加入挤出机；

4）、上述物料经双螺杆挤出机挤出，使混合料与玻璃纤维充分混合剪切，经拉丝、冷却、风干切粒得高流动性绝缘增强聚酰胺复合材料粒子；

5）、控制挤出机温度为250-280℃，螺杆转速为420rpm。

实施例2：

1、流动性母粒的制备：

按重量配比称取以下原料尼龙6 MF200 97%，断链剂M1420:2.0%，润滑剂1.0%（wax2005与 Hyper C100按照1:1配比），将称取的原料放在高速搅拌机中搅拌5min，然后通过双螺杆挤出机挤出并造粒，得到流动性母粒，控制挤出机温度为210-230℃，螺杆转速为320rpm。

2、高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料的制备：

1）、按照重量配比称取以下原料，尼龙66 EPR27:57.9%，相容剂3.0%，流动性母粒5%，绝缘母粒3%，抗氧剂0.3%，润滑剂（wax2005与 Hyper C100按照1:1配比）0.3%，封端剂0.5%；

2）、将上述称取的原料与高速混合机中搅拌5min，得混合料，并将混合料通过双螺杆挤出机的主喂料漏斗加入挤出机；

3）、称取重量百分比为30%的玻璃纤维T435TM，并通过侧喂料漏斗加入挤出机；

4）、上述物料经双螺杆挤出机挤出，使混合料与玻璃纤维充分混合剪切，经拉丝、冷却、风干切粒得高流动性绝缘增强聚酰胺复合材料粒子；

5）、控制挤出机温度为250-280℃，螺杆转速为420rpm。

实施例3：

1、流动性母粒的制备：

按重量配比称取以下原料尼龙66 EPR24:97%，断链剂M1420:2.0%，润滑剂1.0%（wax2005与 Hyper C100按照1:1配比），将称取的原料放在高速搅拌机中搅拌5min，然后通过双螺杆挤出机挤出并造粒，得到流动性母粒，控制挤出机温度为250-280℃，螺杆转速为320rpm。

2、高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料的制备：

1）、按照重量配比称取以下原料，尼龙66 EPR27:50.9%，相容剂3.0%，流动性母粒10%，绝缘母粒5%，抗氧剂0.3%，润滑剂（wax2005与 Hyper C100按照1:1配比）0.3%，封端剂0.5%。

2）、将上述称取的原料与高速混合机中搅拌5min，得混合料，并将混合料通过双螺杆挤出机的主喂料漏斗加入挤出机；

3）、称取重量百分比为30%的玻璃纤维T435TM，并通过侧喂料漏斗加入挤出机；

4）、上述物料经双螺杆挤出机挤出，使混合料与玻璃纤维充分混合剪切，经拉丝、冷却、风干切粒得高流动性绝缘增强聚酰胺复合材料粒子；

5）、控制挤出机温度为250-280℃，螺杆转速为420rpm。

实施例4：

1、流动性母粒的制备：

按重量配比称取以下原料尼龙66 EPR24:97%，断链剂M1420:2.0%，润滑剂1.0%（wax2005与 Hyper C100按照1:1配比），将称取的原料放在高速搅拌机中搅拌5min，然后通过双螺杆挤出机挤出并造粒，得到流动性母粒，控制挤出机温度为250-280℃，螺杆转速为320rpm。

2、高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料的制备：

1）、按照重量配比称取以下原料，尼龙66 EPR27:48.4%，相容剂2.5%，流动性母粒15%，绝缘母粒3%，抗氧剂0.3%，润滑剂（wax2005与 Hyper C100按照1:1配比）0.3%，封端剂0.5%；

2）、将上述称取的原料与高速混合机中搅拌5min，得混合料，并将混合料通过双螺杆挤出机的主喂料漏斗加入挤出机；

3）、称取重量百分比为30%的玻璃纤维T435TM，并通过侧喂料漏斗加入挤出机；

4）、上述物料经双螺杆挤出机挤出，使混合料与玻璃纤维充分混合剪切，经拉丝、冷却、风干切粒得高流动性绝缘增强聚酰胺复合材料粒子；

5）、控制挤出机温度为250-280℃，螺杆转速为420rpm。

对比例1：

1）、按照重量配比称取以下原料，尼龙66 EPR27:66.9%，相容剂2.5%，抗氧剂0.3%，润滑剂wax2005为0.3%。

2）、将上述称取的原料与高速混合机中搅拌5min，得混合料，并将混合料通过双螺杆挤出机的主喂料漏斗加入挤出机；

3）、称取重量百分比为30%的玻璃纤维T435TM，并通过侧喂料漏斗加入挤出机；

4）、上述物料经双螺杆挤出机挤出，使混合料与玻璃纤维充分混合剪切，经拉丝、冷却、风干切粒得高流动性绝缘增强聚酰胺复合材料粒子；

5）、控制挤出机温度为250-280℃，螺杆转速为420rpm。

对比例2：

1）、按照重量配比称取以下原料，尼龙66 EPR27:48.4%，相容剂2.5%，绝缘母粒3%，抗氧剂0.3%，润滑剂wax20050.3%；

2）、将上述称取的原料与高速混合机中搅拌5min，得混合料，并将混合料通过双螺杆挤出机的主喂料漏斗加入挤出机；

3）、称取重量百分比为30%的玻璃纤维T435TM，并通过侧喂料漏斗加入挤出机；

4）、上述物料经双螺杆挤出机挤出，使混合料与玻璃纤维充分混合剪切，经拉丝、冷却、风干切粒得高流动性绝缘增强聚酰胺复合材料粒子；

5）、控制挤出机温度为250-280℃，螺杆转速为420rpm。

根据实施例和对比例制得的材料，根据国标注塑成标准样条，对性能进行测试及比对，所得数据如表1所示。

表1

本发明提供的一种高流动性高绝缘增强聚酰胺复合材料及其制备方法，通过高流动性母粒的加入，增大了聚酰胺分子链的分子量分布，改善了聚酰胺的流动性能；通过封端剂的加入，捕获分子量过小的预聚物进行封端及扩链，降低分子链的极性；通过绝缘母粒的添加，改善材料的绝缘性能，从而得到一种流动性好，成型性能及机械性能优良，干湿态条件下高绝缘的增强聚酰胺复合材料。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。