一种抗静电玻纤增强PA56复合材料及制备方法

技术领域

本发明涉及抗静电材料技术领域，具体涉及一种抗静电玻纤增强PA56复合材料及制备方法。

背景技术

PA56是尼龙家族的新成员，它是我国近几年自主合成的生物基新型尼龙。与PA66相比，PA56的结晶度略高，其熔点254 ℃，耐温可以媲美PA66，其柔软度、吸湿性、回弹性都优于尼龙6和尼龙66。故开发以PA56为原料的抗静电尼龙复合材料，使其替代尼龙66应用在汽车、纺织、机械、电子电器等领域是工程塑料领域的新挑战。

传统的抗静电增强PA复合材料是将PA切片加入双螺杆中重新融熔塑化，与抗静电剂等各种改性剂在双螺杆中熔融共混、铸带冷却、切粒、干燥、制备而成。而PA切片需要经过聚合、铸带冷却、切粒、萃取、干燥、包装、运输等过程；常用的长效抗静电剂主要是碳黑、碳纤维、金属等，存在添加量大，难加工，且影响材料力学性能的问题。

发明内容

基于此，本发明提供了一种抗静电玻纤增强PA56复合材料及制备方法，以解决现有技术中抗静电剂存在添加量大，难加工，且影响材料力学性能的问题。为实现上述目的，本发明提供了一种抗静电玻纤增强PA56复合材料及制备方法。

一种抗静电玻纤增强PA56复合材料，包括如下质量份数的各组份：原位改性PA56/石墨烯熔体：35-94份；玻璃纤维：5~50份；相容剂：1~10份；偶联剂：0.1~1份；抗氧剂：0.1~2份；润滑剂：0.1~2份。

优选的，原位改性PA56/石墨烯熔体的粘度为2.0~3.4;

玻璃纤维具体为连续纤维或短纤，其为直径5~17μm;

相容剂具体为马莱酸酐接枝的POE、PE、EPDM中的一种或几种；

偶联剂具体为氨基硅烷类，环氧硅烷类、乙烯基硅烷类、酰基硅烷类、烷基硅烷类中的一种或多种。

抗氧剂具体为受阻酚类、磷酸酯类中的一种或多种；

润滑剂具体为硬脂酸盐类、硬脂酸酯类、乙撑双硬酯酰胺类、蜡类、硅酮类中的一种或多种。

一种抗静电玻纤增强PA56复合材料制备方法，包括以下步骤：

步骤一：原位改性PA56／石墨烯的制备：

按如下比例的质量份数配制PA56盐的混合溶液：PA56盐：100份；水：30-100份；石墨烯悬浮水溶液：5-40份；醋酸：0.1-0.5份；

混合溶液在100-400rpm转速下搅拌均匀，N2保护下，升温到120-150℃开始排水，排水结束后，升温到210-230℃，平衡1-3小时，升温到260-300℃，反应1-10小时，得到原位改性PA56／石墨烯熔体；

步骤二：抗静电玻纤增强PA56复合材料的制备：

将相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂各组份计量，按所需质量份将各组份在高速混合器中混合，形成助剂混合物；

将原位改性的PA56/石墨烯熔体、助剂混合物、玻璃纤维按对应的组份及质量份投入双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出铸带；

铸带经冷却、风干、切粒、萃取、干燥，得到抗静电玻纤增强PA56复合材料。

优选的，步骤一石墨烯悬浮水溶液中的石墨烯含量1~30%；石墨烯为1~10层。

优选的，步骤二中双螺杆挤出机的加工温度为十段，螺杆转速为400~900rpm，真空度为-0.1~ -0.06MPa。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

1、本发明是采用PA56聚合时加入石墨烯悬浮水溶液进行原位聚合，将原位改性的PA56／石墨烯熔体直接经双螺杆与玻璃纤维及所需助剂熔融共混、铸带冷却、切粒、萃取、干燥制得抗静电玻纤增强PA56复合材料；无需传统改性的PA56切片再熔融、干燥工序和PA56切片生产过程的铸带冷却、切粒、包装、运输等工序；本发明减少了PA56切片再熔融过程，降低能耗；

2、本发明是将石墨烯悬浮水溶液加入PA56盐溶液中进行原位聚合，使石墨烯均匀分散于PA56基体中，解决了石墨烯改性PA加料困难、不易分散和分散均匀性问题，可制备均匀分散的PA56／石墨烯原位聚合物，加入极少量的石墨烯即可达到长效抗静电效果。

附图说明

图1为本发明抗静电玻纤增强PA56复合材料制备方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供了一种抗静电玻纤增强PA56复合材料，包括如下质量份数的各组份：原位改性PA56/石墨烯熔体：35-94份；玻璃纤维：5~50份；相容剂：1~10份；偶联剂：0.1~1份；抗氧剂：0.1~2份；润滑剂：0.1~2份。

进一步的，原位改性PA56/石墨烯熔体的粘度为2.0~3.4;

玻璃纤维具体为连续纤维或短纤，其为直径5~17μm;

相容剂具体为马莱酸酐接枝的POE、PE、EPDM中的一种或几种；

偶联剂具体为氨基硅烷类，环氧硅烷类、乙烯基硅烷类、酰基硅烷类、烷基硅烷类中的一种或多种。

抗氧剂具体为受阻酚类、磷酸酯类中的一种或多种；

润滑剂具体为硬脂酸盐类、硬脂酸酯类、乙撑双硬酯酰胺类、蜡类、硅酮类中的一种或多种。

一种抗静电玻纤增强PA56复合材料制备方法，包括以下步骤：

步骤一：原位改性PA56／石墨烯的制备：

按如下比例的质量份数配制PA56盐的混合溶液：PA56盐：100份；水：30-100份；石墨烯悬浮水溶液：5-40份；醋酸：0.1-0.5份；

混合溶液在100-400rpm转速下搅拌均匀，N2保护下，升温到120-150℃开始排水，排水结束后，升温到210-230℃，平衡1-3小时，升温到260-300℃，反应1-10小时，得到原位改性PA56／石墨烯熔体；

步骤二：抗静电玻纤增强PA56复合材料的制备：

将相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂各组份计量，按所需质量份将各组份在高速混合器中混合，形成助剂混合物；

将原位改性的PA56/石墨烯熔体、助剂混合物、玻璃纤维按对应的组份及质量份投入双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出铸带；

铸带经冷却、风干、切粒、萃取、干燥，得到抗静电玻纤增强PA56复合材料；

进一步的，步骤一石墨烯悬浮水溶液中的石墨烯含量1~30%；石墨烯为1~10层。

进一步的，步骤二中双螺杆挤出机的加工温度为十段，螺杆转速为400~900rpm，真空度为-0.1~ -0.06MPa。

以上制备方法通过采用PA56聚合时加入石墨烯悬浮水溶液进行原位聚合，将原位改性的PA56／石墨烯熔体直接经双螺杆与玻璃纤维及所需助剂熔融共混、铸带冷却、切粒、萃取、干燥制得抗静电玻纤增强PA56复合材料；无需传统改性的PA56切片再熔融、干燥工序和PA56切片生产过程的铸带冷却、切粒、包装、运输等工序；本发明减少了PA56切片再熔融过程，降低能耗。

实施例1

一种抗静电玻纤增强PA56复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：原位改性PA56／石墨烯的制备：

按如下比例配制PA56盐的混合溶液（质量份数）：

PA56盐：100份；

水：50份；

5%石墨烯悬浮水溶液：10份；

醋酸：0.2份；

混合溶液在200rpm转速下搅拌均匀，N2保护下，升温到150℃开始排水，排水结束后，升温到220℃，平衡2小时，升温到270℃，反应10小时。

步骤二：抗静电玻纤增强PA56复合材料的制备：

一种抗静电玻纤增强PA56复合材料，包括如下质量份数的各组份：

原位改性PA56/石墨烯熔体：93份；

玻璃纤维：5份；

相容剂：0.5份；

偶联剂：0.1份；

抗氧剂：2份；

润滑剂：0.1份；

将实施例1的相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂各组份计量所需数量（质量份），将各组份在高速混合器中混合，为助剂混合物；

将原位改性的PA56/石墨烯熔体、助剂混合物、玻璃纤维按实施例1对应的组份及数量（质量份）投入双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出铸带；

铸带经冷却、风干、切粒、萃取、干燥，得到抗静电玻纤增强PA56复合材料；

步骤二的双螺杆挤出机的加工温度为十段，分别为200℃、200℃、270℃、270℃、270℃、270℃、260℃，260℃、265℃，螺杆转速为400rpm，真空度为-0.1MPa。

实施例2

一种抗静电玻纤增强PA56复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：原位改性PA56／石墨烯的制备：

按如下比例配制PA56盐的混合溶液（质量份数）：

PA56盐：100份；

水：70份；

10%石墨烯悬浮水溶液：20份；

醋酸：0.3份；

混合溶液在250rpm转速下搅拌均匀，N2保护下，升温到140℃开始排水，排水结束后，升温到210℃，平衡1.5小时，升温到260℃，反应8小时。

步骤二：抗静电玻纤增强PA56复合材料的制备：

一种抗静电玻纤增强PA56复合材料，包括如下质量份数的各组份：

原位改性PA56/石墨烯熔体：63份；

玻璃纤维：30份；

相容剂：5份；

偶联剂：0.5份；

抗氧剂：0.5份；

润滑剂：1份；

将实施例2的相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂各组份计量所需数量（质量份），将各组份在高速混合器中混合，为助剂混合物；

将原位改性的PA56/石墨烯熔体、助剂混合物、玻璃纤维按实施例2对应的组份及数量（质量份）投入双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出铸带；

铸带经冷却、风干、切粒、萃取、干燥，得到抗静电玻纤增强PA56复合材料；

步骤二的双螺杆挤出机的加工温度为十段，分别为220℃、220℃、275℃、275℃、275℃、275℃、265℃，265℃、265℃，螺杆转速为600rpm，真空度为-0.08MPa。

实施例3

一种抗静电玻纤增强PA56复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：原位改性PA56／石墨烯的制备：

按如下比例配制PA56盐的混合溶液（质量份数）：

PA56盐：100份；

水：80份；

30%石墨烯悬浮水溶液：30份；

醋酸：0.5份；

混合液在300rpm转速下搅拌均匀，N2保护下，升温到130℃开始排水，排水结束后，升温到230℃，平衡1小时，升温到275℃，反应6小时。

步骤二：抗静电玻纤增强PA56复合材料的制备：

一种抗静电玻纤增强PA56复合材料，包括如下质量份数的各组份：

原位改性PA56/石墨烯熔体：28份；

玻璃纤维：50份；

相容剂：10份；

偶联剂：10份；

抗氧剂：0.1份；

润滑剂：2份；

将实施例3的相容剂、偶联剂、抗氧剂、润滑剂各组份计量所需数量（质量份），将各组份在高速混合器中混合，为助剂混合物；

将原位改性的PA56/石墨烯熔体、助剂混合物、玻璃纤维按实施例3对应的组份及数量（质量份）投入双螺杆挤出机中，经过熔融共混挤出铸带；

铸带经冷却、风干、切粒、萃取、干燥，得到抗静电玻纤增强PA56复合材料；

步骤二的双螺杆挤出机的加工温度为十段，分别为240℃、240℃、275℃、275℃、275℃、275℃、270℃，270℃、270℃，螺杆转速为900rpm，真空度为-0.06MPa。

由上述方法制备得到的抗静电玻纤增强PA56复合材料，进行表面电阻检测，其检测结果参见表1。

表1实施例1-3抗静电玻纤增强PA56复合材料的表面电阻检测结果表

由表1数据可知，依照本制备方法制备得到的PA56复合材料的抗静电效果好，本制备方法通过将石墨烯悬浮水溶液加入PA56盐溶液中进行原位聚合，使石墨烯均匀分散于PA56基体中，解决了石墨烯改性PA加料困难、不易分散和分散均匀性问题，可制备均匀分散的PA56／石墨烯原位聚合物，加入极少量的石墨烯即可达到长效抗静电效果。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。