本發(fā)明屬于復(fù)合材料，具體涉及一種管道用環(huán)保復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、復(fù)合材料是由兩種或多種性質(zhì)不同的材料通過物理和化學(xué)復(fù)合，組成具有兩個或兩個以上相態(tài)結(jié)構(gòu)的材料。其中以一種材料為基體，另一種材料為增強(qiáng)體組合而成，各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，且各組分材料之間有明顯的界面，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料并滿足各種不同的要求。該類材料不僅性能優(yōu)于組成中的任意一個單獨的材料，而且還具有單獨組分不具有的獨特性能。

2、其中，高分子復(fù)合材料是由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料。高分子復(fù)合材料比鋼材等金屬材料輕，可以加工制成用其它方法不易加工的形狀，既保持高分子材料的優(yōu)越性能，又克服了高分子材料強(qiáng)度低等缺點。由于這些特點，高分子復(fù)合材料被廣泛地應(yīng)用于航天、航空、航海、公路運輸?shù)戎匾块T。

3、尼龍屬于使用最廣泛的高分子材料之一，由于它優(yōu)異的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性、可加工性等特點被應(yīng)用于一般工業(yè)、汽車、電子電器等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的尼龍絕大多數(shù)是由石油中提取的原料合成的；隨著尼龍應(yīng)用的越加廣泛，人們對于尼龍產(chǎn)品的需求越來越多，加之不可再生資源石油的日益枯竭，環(huán)保意識的增強(qiáng)等，這些問題已經(jīng)嚴(yán)重影響了尼龍的發(fā)展。因此研究出一種各方面性能良好的生物基聚酰胺材料是一個亟待解決的問題。生物基pa56是近幾年人們研究出來的一種新型材料，它是由生物法合成的1，5?戊二胺與己二酸縮合而成的環(huán)保、可再生材料。pa56因其特殊的不對稱結(jié)構(gòu)，分子鏈內(nèi)部游離的羰基和氨基可促進(jìn)材料表面對水的吸收和內(nèi)部遷移，材料抗靜電能力增強(qiáng)。但pa56也存在顯著的缺陷，如強(qiáng)度和沖擊性有待提升等，這些缺陷阻礙了pa56在高端市場的廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是制備一種管道用環(huán)保復(fù)合材料，克服了尼龍56力學(xué)強(qiáng)度低的技術(shù)問題，表面光潔，適宜用作管道材料。

2、本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種管道用環(huán)保復(fù)合材料，包含如下重量份的組分：

4、尼龍56?75-90份、馬來酸酐接枝聚合物10-20份、扁平玻璃纖維20-25份、麻纖維2-10份、無機(jī)納米顆粒1-10份、偶聯(lián)劑1-4份、潤滑劑0-3份、抗氧劑0-3份；其中，所述麻纖維長度為5-10mm，直徑為0.01-0.2mm。

5、為了改善生物質(zhì)尼龍56的力學(xué)性能，通過添加玻璃纖維填料進(jìn)行改性屬于聚合物常見的手段。但是，玻璃纖維填料的加入會對基體的整體性能產(chǎn)生很大的影響，其中界面是復(fù)合?材料的關(guān)鍵區(qū)域，是連接玻璃纖維與基體的過渡區(qū)域，其性能與本體樹脂有很大不同。尼龍56復(fù)合材料的性能在很大程度上取決于界面性能。沒有良好的界面，玻璃纖維與基體的協(xié)同效應(yīng)是無法實現(xiàn)的。添加的玻璃纖維改變了尼龍基體的結(jié)構(gòu)和性能，尤其是在玻璃纖維填料附近，由于玻璃纖維與尼龍樹脂的相容性差，這導(dǎo)致了尼龍56復(fù)合材料力學(xué)性能的劣化。?如何改善玻璃纖維與尼龍56界面的性質(zhì)，這是提高復(fù)合材料力學(xué)性能的關(guān)鍵。

6、為了克服普通玻璃纖維相容性差的技術(shù)問題，本發(fā)明添加扁平玻璃纖維和麻纖維作為復(fù)合增強(qiáng)纖維填料。扁平玻璃纖維相對于普通圓形玻璃纖維具有更好的分散能力，比圓形玻纖具有更低的收縮率和更小的翹曲度；扁平玻璃纖維復(fù)合材料的熔體流動性能更佳，可以提供更好的流動性，增加螺旋流動，減少摩擦和粘度，優(yōu)化加工工藝。為了進(jìn)一步改善扁平玻璃纖維的流動性和克服玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料韌性低的缺陷，本發(fā)明添加了一定長度的麻纖維。在眾多天然植物纖維中，麻纖維的纖維長度最長，具有密度低、結(jié)晶度和縱向度及縱向彈性模量高等優(yōu)點，適合作為尼龍56復(fù)合材料的增強(qiáng)纖維。而且麻纖維相較于超高分子量聚乙烯纖維、芳綸纖維等合成纖維，其表面活性基團(tuán)較多，與樹脂相容性好。由于麻纖維柔韌性較好，扁平玻璃纖維呈現(xiàn)異型結(jié)構(gòu)，有利于扁平玻璃纖維和麻纖維構(gòu)成的復(fù)合纖維相互纏繞，提高扁平玻璃纖維在樹脂中的分散性以及扁平玻璃纖維與尼龍樹脂的界面結(jié)合力。扁平玻璃纖維、麻纖維和尼龍樹脂基體相互纏繞，形成了強(qiáng)力的界面，從而能夠增加纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能。通過扁平玻璃纖維和麻纖維兩種纖維制造的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在力學(xué)性能方面比單一纖維增強(qiáng)復(fù)合材料擁有更好的平衡性，其在具備較好的強(qiáng)度時，其韌性也會有所提高。將麻纖維與扁平玻璃纖維混雜，可以拓寬麻纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的工業(yè)應(yīng)用。

7、進(jìn)一步的，所述馬來酸酐接枝聚合物為pp-g-mah、pe-g-mah、poe-g-mah、epdm-g-mah中的至少一種。

8、進(jìn)一步的，所述扁平玻璃纖維長徑、短徑之比為2-10；扁平玻璃纖維長度為1-15mm。具有扁平截面的扁平玻璃纖維的截面形狀可為橢圓形，長徑是通過中心點的最大長度，短徑是通過中心點的最小長度。

9、進(jìn)一步的，所述麻纖維為劍麻纖維、苧麻纖維、亞麻纖維、黃麻纖維中的至少一種。

10、進(jìn)一步的，所述無機(jī)納米顆粒為納米二氧化鈦、納米碳酸鈣、納米二氧化硅、納米氧化鋅中的至少一種。無機(jī)納米顆粒的添加可以起到增強(qiáng)、增韌的作用，進(jìn)一步提高尼龍56樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能和加工性能，改善浮纖現(xiàn)象。

11、進(jìn)一步的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。通過添加偶聯(lián)劑，進(jìn)一步改善了扁平玻璃纖維和無機(jī)納米顆粒與尼龍56的相容性，防止無機(jī)填料分散不均。

12、進(jìn)一步的，所述潤滑劑為硅酮粉、油酸酰胺、芥酸酰胺、乙撐雙硬酯酰胺、硬脂酸鹽中的至少一種。

13、進(jìn)一步的，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑、亞磷酸酯類抗氧劑、芳香胺類抗氧劑中的至少一種。

14、另一方面，本發(fā)明還提供了一種管道用環(huán)保復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

15、（1）按配比稱取各組分；

16、（2）將尼龍56、馬來酸酐接枝聚合物、無機(jī)納米顆粒、偶聯(lián)劑、潤滑劑、抗氧劑混合均勻，得到預(yù)混料；

17、（3）將預(yù)混料從主喂料口加入雙螺桿擠出機(jī)，扁平玻璃纖維、麻纖維從側(cè)喂料口加入到雙螺桿擠出機(jī)，擠出造粒，得到管道用環(huán)保復(fù)合材料。

18、進(jìn)一步的，雙螺桿擠出機(jī)螺桿轉(zhuǎn)速300-500r/min，擠出溫度為265-280℃。

19、相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益效果：天然麻纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其環(huán)保性、低成本和高韌性在工程材料中得到了廣泛的應(yīng)用，但其力學(xué)性能較差。扁平玻璃纖維作為無機(jī)剛性纖維的代表之一，具有優(yōu)異的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，但是高昂的成本和低韌性限制了其更進(jìn)一步的應(yīng)用。本發(fā)明添加扁平玻璃纖維和麻纖維作為復(fù)合增強(qiáng)纖維填料。扁平玻璃纖維相對于普通圓形玻璃纖維具有更好的分散能力。由于麻纖維柔韌性較好，扁平玻璃纖維呈現(xiàn)異型結(jié)構(gòu)，有利于扁平玻璃纖維和麻纖維構(gòu)成的復(fù)合纖維相互纏繞，提高扁平玻璃纖維在樹脂中的分散性以及扁平玻璃纖維與尼龍樹脂的界面結(jié)合力。通過扁平玻璃纖維和麻纖維兩種纖維制造的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在力學(xué)性能方面比單一纖維增強(qiáng)復(fù)合材料擁有更好的平衡性，其在具備較好的強(qiáng)度時，其韌性也會有所提高。