【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及聚合物加工，特別是涉及一種玻纖增強尼龍復合材料、制備方法及其應用。
技術介紹
1、目前，汽車工業發展的主要方向和研發目標就是輕量化，從而實現節能降耗、提高車速、減少排放以及節約成本之目的，上世紀90年代，汽車工業生產中就開始應用塑料制造功能件。同時由于塑料具有易成型之特點，因此在汽車發動機進氣歧管、燃油箱等復雜部件的制造過程中發揮著重要的作用。因此，加強對塑料車用進氣歧管和燃油箱的應用及發展問題的研究，具有非常重大的現實意義。
2、玻璃纖維價格低廉，強度和楊氏模量較尼龍樹脂大10倍，吸水率非常低，耐熱和耐化學藥品性能和機械性能出色，是一種理想的工程用增強材料。但是，但是由于玻纖和尼龍材質的差異，容易產生相容性問題，在成型過程中出現玻纖外露(俗稱浮纖)等表面質量不良現象。并且，車用進氣歧管的工況溫度較高，普通的玻纖增強尼龍復合材料耐熱不足，易變形，應用風險較大；同時，現有的玻纖增強尼龍復合材料由于其高的玻纖含量，焊接成型較為困難，在焊接過程中容易產生玻纖碎屑，影響進氣歧管的正常使用，從而影響汽車性能。
技術實現思路
1、鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種玻纖增強尼龍復合材料，用于解決現有技術中用于車用進氣歧管的玻纖增強尼龍材料耐熱不足，易變形，難焊接的問題，同時，本專利技術還將提供玻纖增強尼龍復合材料的制備方法；此外，本專利技術還將提供玻纖增強尼龍復合材料的應用。
2、為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供以下技術方案
3、本專利技術的第一方面，提供一種玻纖增強尼龍復合材料，包括（a）尼龍基體、（b）改性玻纖、（c）助劑、（d）色母；其中，所述改性玻纖為聚合物刷改性的玻纖。
4、具體的，所述聚合物刷由聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）分子鏈組成，所述玻纖的表面固定有引發劑，聚甲基丙烯酸甲酯分子鏈的一端固定在引發劑上。其中，玻纖為硅烷偶聯劑修飾的玻纖，引發劑通過與硅烷偶聯劑偶聯固定在玻纖表面。
5、本專利技術通過在玻纖表面引入聚合物刷，利用聚合物刷的長鏈柔性結構，增加玻纖與尼龍基體的界面相互作用和相容性，從而增強復合材料的機械性能和耐溫性能，具有廣闊的市場前景和應用價值。
6、進一步的，所述聚合物刷改性的玻纖由以下制備方法得到：
7、（1）清洗玻纖，去除玻纖表面的有機物和雜質；
8、（2）對清洗后的玻纖進行硅烷化處理，在其表面引入硅烷偶聯劑；
9、（3）將硅烷偶聯劑修飾的玻纖與引發劑進行反應，使引發劑固定在玻纖的表面；
10、（4）將引發劑固定后的玻纖與甲基丙烯酸甲酯（mma）單體發生原子轉移自由基聚合（atom?transfer?radical?polymerization,?atrp）反應，使分子鏈從玻纖表面的引發劑固定點開始生長，形成密集的刷狀結構，從而得到所述聚合物刷改性的玻纖。
11、在步驟（1）中，玻纖的清洗過程包括：將玻纖依次在丙酮、去離子水和乙醇中超聲清洗，每次5~10分鐘，然后在80~110℃下烘干。
12、優選的，玻纖為扁平玻纖，長軸與短軸比為2:1~5:1。
13、在步驟（2）中，硅烷化處理的過程包括：將玻纖浸泡在含硅烷偶聯劑的無水乙醇中，室溫下反應，反應結束后，洗滌并烘干。
14、其中，所述硅烷偶聯劑選用3-氨丙基三乙氧基硅烷（aptes）；硅烷偶聯劑的添加濃度優選為1~5wt%。
15、在步驟（3）中，所述引發劑選用2-溴異丁酸溴化酯（bibb）。在有機溶劑中將硅烷偶聯劑修飾的玻纖與引發劑反應，反應在室溫下進行，反應后，洗滌并烘干；這樣處理后，玻纖表面會帶有可用于atrp的溴化烷基末端。
16、在步驟（4）中，atrp反應在過渡金屬催化劑和配體的作用下進行。催化劑和配體在atrp反應中共同作用，實現了對聚合反應的精細控制，這種控制不僅涉及聚合物鏈的增長，還包括對聚合速度、分子量和分子量分布的調控。
17、其中，所述過渡金屬催化劑選用銅(i)溴化物（cubr）、銅(i)氯化物（cucl）或銅(i)碘化物（cui）；所述配體選用n,n,n',n'',n''-五甲基二乙烯三胺（pmdeta）或n,n,n',n',n'',n''-六甲基三乙烯四胺(hmtta)。
18、步驟（4）具體為：在有機溶劑中加入mma單體、銅(i)催化劑和配體，攪拌均勻后加入引發劑固定后的玻纖，通入惰性氣體保護，加熱至55~70℃，攪拌下進行atrp反應，反應結束后，經過濾、洗滌、烘干，得到所述聚合物刷改性的玻纖。
19、在atrp反應過程中，銅(i)催化劑作用于引發劑的溴化烷基末端，形成自由基和cu(ii)復合物，生成的自由基與mma單體反應，引發鏈增長，形成pmma分子鏈。而分子鏈的活性端可以與cu(ii)復合物反應，重新形成溴化末端和cu(i)復合物，從而停止聚合（歇活），阻止分子鏈的長度繼續增加。而配體能與cu(i)和cu(ii)形成配合物，從而調節cu(i)/cu(ii)之間的轉換，增加催化劑的穩定性和反應效率。通過精確控制cu(i)/cu(ii)的比例、反應溫度和反應時間，可以控制分子鏈的生長，從而達到預期的分子量和結構。
20、在步驟（4）中，玻纖、mma單體、銅(i)催化劑和配體的質量比為（80~120）：（20~100）：（2~10）：（2~10）。
21、優選的，所述銅(i)催化劑和配體的質量比為1:1。
22、在步驟（3）和步驟（4）中，所述有機溶劑包括甲醇、乙醇或二氯甲烷。
23、進一步的，所述改性玻纖占該玻纖增強尼龍復合材料總重量的15~35wt%。
24、進一步的，所述尼龍基體包括pa6、pa66、pa56、pa612、pa1010、pa1012、pa5t、pa6t、pa10t、pa6i中的至少一種。
25、更進一步的，所述尼龍基體由高分子量的pa10t和高分子量分布寬度的pa10t組成，兩者的比例為3:1~3:4，優選為3:2。
26、進一步的，所述助劑為抗氧劑與內外潤滑劑復配，兩者的比例為1:1~1:5。
27、更進一步的，所述助劑占該玻纖增強尼龍復合材料總重量的0.1~1wt%。
28、進一步的，所述色母占該玻纖增強尼龍復合材料總重量的0.5~2wt%。
29、本專利技術的第二方面，提供一種玻纖增強尼龍復合材料的制備方法，包括以下步驟：
30、s1、將尼龍基體、助劑、色母采用高速混合機混合均勻，得到混合料a；
31、s2、將混合料a加入主喂料中，將改性玻纖加入到側喂料中，通過雙螺桿擠出機共混加工造粒；
32、s3、通過雙螺桿擠出機熔融擠出，擠出料經水槽冷卻，牽引造粒后得到所述玻纖增強尼龍復合材料。
33、在步驟s1中，混合機轉速為200~400rpm，混合時間為2~10min。
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【技術保護點】
1.一種玻纖增強尼龍復合材料，包括（a）尼龍基體、（b）改性玻纖、（c）助劑、（d）色母；其特征在于，所述改性玻纖為聚合物刷改性的玻纖。
2.根據權利要求1所述的玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述聚合物刷由PMMA分子鏈組成，所述玻纖的表面固定有引發劑，PMMA分子鏈的一端固定在引發劑上。
3.根據權利要求2所述的玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述聚合物刷改性的玻纖由以下制備方法得到：
4.根據權利要求3所述的玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，在步驟（2）中，硅烷化處理的過程包括：將玻纖浸泡在含硅烷偶聯劑的無水乙醇中，室溫下反應，反應結束后，洗滌并烘干；所述硅烷偶聯劑選用3-氨丙基三乙氧基硅烷；硅烷偶聯劑的添加濃度為1~5wt%。
5.根據權利要求3所述的玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，在步驟（3）中，所述引發劑選用2-溴異丁酸溴化酯。
6.根據權利要求3所述的玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，在步驟（4）中，ATRP反應在過渡金屬催化劑和配體的作用下進行。
7.根據權利要求6所述的玻纖增強尼龍復合
8.根據權利要求1所述的玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述尼龍基體由高分子量的PA10T和高分子量分布寬度的PA10T組成，兩者的比例為3:1~3:4。
9.一種如權利要求1~8任一項所述的玻纖增強尼龍復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.一種如權利要求1~8任一項所述的玻纖增強尼龍復合材料的應用，其特征在于，所述玻纖增強尼龍復合材料用于制造車用進氣歧管。
...【技術特征摘要】
1.一種玻纖增強尼龍復合材料，包括（a）尼龍基體、（b）改性玻纖、（c）助劑、（d）色母；其特征在于，所述改性玻纖為聚合物刷改性的玻纖。
2.根據權利要求1所述的玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述聚合物刷由pmma分子鏈組成，所述玻纖的表面固定有引發劑，pmma分子鏈的一端固定在引發劑上。
3.根據權利要求2所述的玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，所述聚合物刷改性的玻纖由以下制備方法得到：
4.根據權利要求3所述的玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，在步驟（2）中，硅烷化處理的過程包括：將玻纖浸泡在含硅烷偶聯劑的無水乙醇中，室溫下反應，反應結束后，洗滌并烘干；所述硅烷偶聯劑選用3-氨丙基三乙氧基硅烷；硅烷偶聯劑的添加濃度為1~5wt%。
5.根據權利要求3所述的玻纖增強尼龍復合材料，其特征在于，在步驟（3）中，所述引發劑選用2-溴異丁酸溴化酯。<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：岳周遙，蘇中淮，宋立夫，莫磊，
申請(專利權)人：蘇州旭光聚合物有限公司，
類型：發明
國別省市：
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