CN103214843A - 一种长纤维增强长碳链尼龙及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长纤维增强长碳链尼龙及其制备方法。一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:30-65%，尼龙6:0-30%，尼龙66:0-30%，长玻璃纤维:30-60%，抗氧剂:0.3-1%，润滑剂:0.5-2%。有效解决强度、模量等不达到传统短纤维增强尼龙产品的问题，同时具有更加优异的低吸水性、尺寸稳定性、低温冲击性能，同时符合低碳排放、绿色材料的要求。

Description

一种长纤维增强长碳链尼龙及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种尼龙，具体涉及一种长纤维增强长碳链尼龙及其制备方法。
背景技术
针对长碳链尼龙，目前市场上有各种改性手段来拓展它们的应用领域，这些手段通常有矿土增强、玻璃纤维增强等，但是相对于尼龙6、尼龙66来说，改性长碳链尼龙的物理机械强度相对偏度，限制了它们的一些应用，而长碳链尼龙的低吸水性、低温冲击性能又比传统的尼龙6、尼龙66性能优异。长纤维增强热塑性塑料是近两年取得突破进展的新技术，新产品，它是用连续玻璃纤维或碳纤维等作为增强原料，采用特种模头与树脂混合，其塑料粒子中纤维长度>10mm，这样的增强塑料粒子在注塑加工后其制品中的纤维长度远远高于传统短波纤增强材料，其带来的效果是LFT产品相比传统短纤维增强制品弯曲模量上提高了20%以上,冲击强度增强了两倍,并可在-30℃的环境下保持不变，能够满足大范围终端用户的需求,其制品的高硬度、低成本、轻量化、防腐以及优异的加工性适应各种复杂结构的产品，在某些应用上可以替代金属。为此需要一种将长碳链尼龙与长纤维增强技术有效结合的尼龙材料。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种长纤维增强长碳链尼龙及其制备方法，有效解决强度、模量等不但达到传统短纤维增强尼龙产品的问题，同时具有更加优异的低吸水性、尺寸稳定性、低温冲击性能，同时符合低碳排放、绿色材料的要求。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:30-65%，尼龙6:0-30%，尼龙66:0-30%，长玻璃纤维:30-60%，抗氧剂:0.3-1%，润滑剂:0.5-2%。
优选的，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:31-49%，尼龙6:5-25%，尼龙66:5-25%，长玻璃纤维:31-55%，抗氧剂:0.4-0.9%，润滑剂:0.8-1.8%。
优选的，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:32-39%，尼龙6:6-19%，尼龙66:6-19%，长玻璃纤维:32-50%，抗氧剂:0.5-0.8%，润滑剂:1-1.5%。
优选的，所述长玻璃纤维为表面经硅烷类偶联剂处理的无碱连续玻纤，所述长玻璃纤维直径为11-24um。
优选的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂 H320、抗氧剂1098、抗氧剂1970、抗氧剂PS802、抗氧剂627、抗氧剂445、抗氧剂DLTDP 或抗氧剂STDP 中的一种或多种的混合物。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蜡、低分子量聚丙烯、超高分子量硅酮粉中的一种或多种的混合物。
一种长纤维增强长碳链尼龙的制备方法，包括以下步骤：
（1）.将尼龙1010、尼龙6、尼龙66、抗氧剂和润滑剂按配比取出，然后进行混合，并通过混合机充分混合，得到混合物；
（2）.将混合物加入双螺杆挤出机，熔融物料通过模头拉线、水冷、切粒制成加工助剂母粒，然后干燥备用;
（3）.按配比取出连续长玻璃纤维，将连续长玻璃纤维放置在连续纤维架上拉升引入到长纤维增强设备的模头中，将上述步骤得到的加工助剂母粒加入到长纤维增强设备的模头中，熔融的尼龙树脂、加工助剂母粒充分浸润，并从模头出口引出；经冷却、切粒制成长纤维增强长碳链尼龙。
优选的，所述混合物的加工温度为180-250℃，所述双螺杆挤出机加热段数为十段，其中一至三段属于输送段，加工温度为180-210℃，四至十段加工温度为220-250℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速控制在300-500 r/min，所述混合物在在螺杆中停留时间为2-5min。
优选的，所述加工助剂母粒与长玻璃纤维在长纤维增强设备的模头中的挤出工艺段数为十段，其中一至三段的加工温度为190-220℃，四至八段的加工温度为230-260℃，九至十段的加工温度为240-250℃；长纤维增强设备的螺杆转速为350-450r/min，真空度为-0.04--0.08Mpa。
采用本技术方案的有益效果是：采用长纤维增强技术进行增强，拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度等机械性能大幅提高，可以有效替代传统短纤维增强材料；长纤维增强长碳链尼龙加工制成的产品尺寸稳定性好、吸水率低，适合于尺寸稳定、耐磨有要求的各种应用环境，综合性能超越传统短纤维增强材料并扩展了应用领域；原材料来源复合低碳排放经济、绿色生物来源要求，具有重要的社会、经济价值。 
具体实施方式
下面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作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。
一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分组成，尼龙1010、尼龙6、尼龙66、长玻璃纤维、抗氧剂、润滑剂。
长玻璃纤维为表面经硅烷类偶联剂处理的无碱连续玻纤，所述长玻璃纤维直径为11-24um。
抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂 H320、抗氧剂1098、抗氧剂1970、抗氧剂PS802、抗氧剂627、抗氧剂445、抗氧剂DLTDP 或抗氧剂STDP 中的一种或多种的混合物。
润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蜡、低分子量聚丙烯、超高分子量硅酮粉中的一种或多种的混合物。
实施例1
本实施例的一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:49%，长玻璃纤维:50%，抗氧剂:0.5%，润滑剂:0.5%。长玻纤增强长碳链尼龙的粒子长度为12mm。
其制备过程如下：（1）.将尼龙1010、抗氧剂和润滑剂进行混合，并通过混合机充分混合，得到混合物；
（2）.将混合物加入双螺杆挤出机，熔融物料通过模头拉线、水冷、切粒制成加工助剂母粒，然后干燥备用，混合物的加工温度为180-250℃，双螺杆挤出机加热段数为十段，其中一至三段属于输送段，加工温度为180-210℃，四至十段加工温度为220-250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速控制在300-500 r/min，混合物在在螺杆中停留时间为2-5min；
（3）.将放置在连续纤维架上的连续长玻璃纤维拉升引入到长纤维增强设备的模头中，将加工助剂母粒加入到长纤维增强设备的模头中，熔融的尼龙树脂、加工助剂母粒充分浸润，并从模头出口引出，经冷却、切粒制成粒子长度为12mm的长纤维增强长碳链尼龙，加工助剂母粒与长玻璃纤维在长纤维增强设备的模头中的挤出工艺段数为十段，其中一至三段的加工温度为190-220℃，四至八段的加工温度为230-260℃，九至十段的加工温度为240-250℃，长纤维增强设备的螺杆转速为350-450r/min，真空度为-0.04--0.08Mpa。
实施例2
本实施例的一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:39%，长玻璃纤维:60%，抗氧剂:0.5%，润滑剂:0.5%。长玻纤增强长碳链尼龙的粒子长度为12mm。
其制备过程如下：（1）.将尼龙1010、抗氧剂和润滑剂进行混合，并通过混合机充分混合，得到混合物；
（2）.将混合物加入双螺杆挤出机，熔融物料通过模头拉线、水冷、切粒制成加工助剂母粒，然后干燥备用，混合物的加工温度为180-250℃，双螺杆挤出机加热段数为十段，其中一至三段属于输送段，加工温度为180-210℃，四至十段加工温度为220-250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速控制在300-500 r/min，混合物在在螺杆中停留时间为2-5min；
（3）.将放置在连续纤维架上的连续长玻璃纤维拉升引入到长纤维增强设备的模头中，将加工助剂母粒加入到长纤维增强设备的模头中，熔融的尼龙树脂、加工助剂母粒充分浸润，并从模头出口引出，经冷却、切粒制成粒子长度为12mm的长纤维增强长碳链尼龙，加工助剂母粒与长玻璃纤维在长纤维增强设备的模头中的挤出工艺段数为十段，其中一至三段的加工温度为190-220℃，四至八段的加工温度为230-260℃，九至十段的加工温度为240-250℃，长纤维增强设备的螺杆转速为350-450r/min，真空度为-0.04--0.08Mpa。
实施例3
本实施例的一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:25%，尼龙6:24%，长玻璃纤维:50%，抗氧剂:0.5%，润滑剂:0.5%。长玻纤增强长碳链尼龙的粒子长度为12mm。
其制备过程如下：（1）.将尼龙1010、尼龙6、抗氧剂和润滑剂进行混合，并通过混合机充分混合，得到混合物；
（2）.将混合物加入双螺杆挤出机，熔融物料通过模头拉线、水冷、切粒制成加工助剂母粒，然后干燥备用，混合物的加工温度为180-250℃，双螺杆挤出机加热段数为十段，其中一至三段属于输送段，加工温度为180-210℃，四至十段加工温度为220-250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速控制在300-500 r/min，混合物在在螺杆中停留时间为2-5min；
（3）.将放置在连续纤维架上的连续长玻璃纤维拉升引入到长纤维增强设备的模头中，将加工助剂母粒加入到长纤维增强设备的模头中，熔融的尼龙树脂、加工助剂母粒充分浸润，并从模头出口引出，经冷却、切粒制成粒子长度为12mm的长纤维增强长碳链尼龙，加工助剂母粒与长玻璃纤维在长纤维增强设备的模头中的挤出工艺段数为十段，其中一至三段的加工温度为190-220℃，四至八段的加工温度为230-260℃，九至十段的加工温度为240-250℃，长纤维增强设备的螺杆转速为350-450r/min，真空度为-0.04--0.08Mpa。
实施例4
本实施例的一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:25%，尼龙6:24%，长玻璃纤维:50%，抗氧剂:0.5%，润滑剂:0.5%。长玻纤增强长碳链尼龙的粒子长度为12mm。
其制备过程如下：（1）.将尼龙1010、尼龙6、抗氧剂和润滑剂进行混合，并通过混合机充分混合，得到混合物；
（2）.将混合物加入双螺杆挤出机，熔融物料通过模头拉线、水冷、切粒制成加工助剂母粒，然后干燥备用，混合物的加工温度为180-250℃，双螺杆挤出机加热段数为十段，其中一至三段属于输送段，加工温度为180-210℃，四至十段加工温度为220-250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速控制在300-500 r/min，混合物在在螺杆中停留时间为2-5min；
（3）.将放置在连续纤维架上的连续长玻璃纤维拉升引入到长纤维增强设备的模头中，将加工助剂母粒加入到长纤维增强设备的模头中，熔融的尼龙树脂、加工助剂母粒充分浸润，并从模头出口引出，经冷却、切粒制成粒子长度为12mm的长纤维增强长碳链尼龙，加工助剂母粒与长玻璃纤维在长纤维增强设备的模头中的挤出工艺段数为十段，其中一至三段的加工温度为190-220℃，四至八段的加工温度为230-260℃，九至十段的加工温度为240-250℃，长纤维增强设备的螺杆转速为350-450r/min，真空度为-0.04--0.08Mpa。
实施例5
本实施例的一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:25%，尼龙66:24%，长玻璃纤维:50%，抗氧剂:0.5%，润滑剂:0.5%。长玻纤增强长碳链尼龙的粒子长度为12mm。
其制备过程如下：（1）.将尼龙1010、尼龙66、抗氧剂和润滑剂进行混合，并通过混合机充分混合，得到混合物；
（2）.将混合物加入双螺杆挤出机，熔融物料通过模头拉线、水冷、切粒制成加工助剂母粒，然后干燥备用，混合物的加工温度为180-250℃，双螺杆挤出机加热段数为十段，其中一至三段属于输送段，加工温度为180-210℃，四至十段加工温度为220-250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速控制在300-500 r/min，混合物在在螺杆中停留时间为2-5min；
（3）.将放置在连续纤维架上的连续长玻璃纤维拉升引入到长纤维增强设备的模头中，将加工助剂母粒加入到长纤维增强设备的模头中，熔融的尼龙树脂、加工助剂母粒充分浸润，并从模头出口引出，经冷却、切粒制成粒子长度为12mm的长纤维增强长碳链尼龙，加工助剂母粒与长玻璃纤维在长纤维增强设备的模头中的挤出工艺段数为十段，其中一至三段的加工温度为190-220℃，四至八段的加工温度为230-260℃，九至十段的加工温度为240-250℃，长纤维增强设备的螺杆转速为350-450r/min，真空度为-0.04--0.08Mpa。
实施例6
本实施例的一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:32%，尼龙6:5%，尼龙66:6%，长玻璃纤维:55%，抗氧剂:1%，润滑剂:1%。长玻纤增强长碳链尼龙的粒子长度为12mm。
其制备过程如下：（1）.将尼龙1010、尼龙6、尼龙66、抗氧剂和润滑剂进行混合，并通过混合机充分混合，得到混合物；
（2）.将混合物加入双螺杆挤出机，熔融物料通过模头拉线、水冷、切粒制成加工助剂母粒，然后干燥备用，混合物的加工温度为180-250℃，双螺杆挤出机加热段数为十段，其中一至三段属于输送段，加工温度为180-210℃，四至十段加工温度为220-250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速控制在300-500 r/min，混合物在在螺杆中停留时间为2-5min；
（3）.将放置在连续纤维架上的连续长玻璃纤维拉升引入到长纤维增强设备的模头中，将加工助剂母粒加入到长纤维增强设备的模头中，熔融的尼龙树脂、加工助剂母粒充分浸润，并从模头出口引出，经冷却、切粒制成粒子长度为12mm的长纤维增强长碳链尼龙，加工助剂母粒与长玻璃纤维在长纤维增强设备的模头中的挤出工艺段数为十段，其中一至三段的加工温度为190-220℃，四至八段的加工温度为230-260℃，九至十段的加工温度为240-250℃，长纤维增强设备的螺杆转速为350-450r/min，真空度为-0.04--0.08Mpa。
实施例7
本实施例的一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:32%，尼龙6:6%，尼龙66:5%，长玻璃纤维:55%，抗氧剂:1%，润滑剂:1%。长玻纤增强长碳链尼龙的粒子长度为12mm。
其制备过程如下：（1）.将尼龙1010、尼龙6、尼龙66、抗氧剂和润滑剂进行混合，并通过混合机充分混合，得到混合物；
（2）.将混合物加入双螺杆挤出机，熔融物料通过模头拉线、水冷、切粒制成加工助剂母粒，然后干燥备用，混合物的加工温度为180-250℃，双螺杆挤出机加热段数为十段，其中一至三段属于输送段，加工温度为180-210℃，四至十段加工温度为220-250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速控制在300-500 r/min，混合物在在螺杆中停留时间为2-5min；
（3）.将放置在连续纤维架上的连续长玻璃纤维拉升引入到长纤维增强设备的模头中，将加工助剂母粒加入到长纤维增强设备的模头中，熔融的尼龙树脂、加工助剂母粒充分浸润，并从模头出口引出，经冷却、切粒制成粒子长度为12mm的长纤维增强长碳链尼龙，加工助剂母粒与长玻璃纤维在长纤维增强设备的模头中的挤出工艺段数为十段，其中一至三段的加工温度为190-220℃，四至八段的加工温度为230-260℃，九至十段的加工温度为240-250℃，长纤维增强设备的螺杆转速为350-450r/min，真空度为-0.04--0.08Mpa。
实施例8
本实施例的一种长纤维增强长碳链尼龙，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:31%，尼龙6:19%，尼龙66:19%，长玻璃纤维:30%，抗氧剂:0.5%，润滑剂:0.5%。长玻纤增强长碳链尼龙的粒子长度为12mm。
其制备过程如下：（1）.将尼龙1010、尼龙6、尼龙66、抗氧剂和润滑剂进行混合，并通过混合机充分混合，得到混合物；
（2）.将混合物加入双螺杆挤出机，熔融物料通过模头拉线、水冷、切粒制成加工助剂母粒，然后干燥备用，混合物的加工温度为180-250℃，双螺杆挤出机加热段数为十段，其中一至三段属于输送段，加工温度为180-210℃，四至十段加工温度为220-250℃，双螺杆挤出机的螺杆转速控制在300-500 r/min，混合物在在螺杆中停留时间为2-5min；
（3）.将放置在连续纤维架上的连续长玻璃纤维拉升引入到长纤维增强设备的模头中，将加工助剂母粒加入到长纤维增强设备的模头中，熔融的尼龙树脂、加工助剂母粒充分浸润，并从模头出口引出，经冷却、切粒制成粒子长度为12mm的长纤维增强长碳链尼龙，加工助剂母粒与长玻璃纤维在长纤维增强设备的模头中的挤出工艺段数为十段，其中一至三段的加工温度为190-220℃，四至八段的加工温度为230-260℃，九至十段的加工温度为240-250℃，长纤维增强设备的螺杆转速为350-450r/min，真空度为-0.04--0.08Mpa。
采用本技术方案的有益效果是：采用长纤维增强技术进行增强，拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度等机械性能大幅提高，可以有效替代传统短纤维增强材料；长纤维增强长碳链尼龙加工制成的产品尺寸稳定性好、吸水率低，适合于尺寸稳定、耐磨有要求的各种应用环境，综合性能超越传统短纤维增强材料并扩展了应用领域；原材料来源复合低碳排放经济、绿色生物来源要求，具有重要的社会、经济价值。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种长纤维增强长碳链尼龙，其特征在于，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:30-65%，尼龙6:0-30%，尼龙66:0-30%，长玻璃纤维:30-60%，抗氧剂:0.3-1%，润滑剂:0.5-2%。
2.根据权利要求1所述的一种长纤维增强长碳链尼龙，其特征在于，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:31-49%，尼龙6:5-25%，尼龙66:5-25%，长玻璃纤维:31-55%，抗氧剂:0.4-0.9%，润滑剂:0.8-1.8%。
3.根据权利要求2所述的一种长纤维增强长碳链尼龙，其特征在于，由以下成分按重量百分比组成，尼龙1010:32-39%，尼龙6:6-19%，尼龙66:6-19%，长玻璃纤维:32-50%，抗氧剂:0.5-0.8%，润滑剂:1-1.5%。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种长纤维增强长碳链尼龙，其特征在于，所述长玻璃纤维为表面经硅烷类偶联剂处理的无碱连续玻纤，所述长玻璃纤维直径为11-24um。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的一种长纤维增强长碳链尼龙，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂 H320、抗氧剂1098、抗氧剂1970、抗氧剂PS802、抗氧剂627、抗氧剂445、抗氧剂DLTDP 或抗氧剂STDP 中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1-3任意一项所述的一种长纤维增强长碳链尼龙，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸丁酯、芥酸酰胺、乙撑双硬脂酰胺、十八烷基芥酸酰胺、聚乙烯蜡、低分子量聚丙烯、超高分子量硅酮粉中的一种或多种的混合物。
7.一种如权利要求1-3任意一项所述的长纤维增强长碳链尼龙的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）.将尼龙1010、尼龙6、尼龙66、抗氧剂和润滑剂按配比取出，然后进行混合，并通过混合机充分混合，得到混合物；
（2）.将混合物加入双螺杆挤出机，熔融物料通过模头拉线、水冷、切粒制成加工助剂母粒，然后干燥备用;
（3）.按配比取出连续长玻璃纤维，将连续长玻璃纤维放置在连续纤维架上拉升引入到长纤维增强设备的模头中，将上述步骤得到的加工助剂母粒加入到长纤维增强设备的模头中，熔融的尼龙树脂、加工助剂母粒充分浸润，并从模头出口引出；经冷却、切粒制成长纤维增强长碳链尼龙。
8.根据权利要求7所述的一种长纤维增强长碳链尼龙的制备方法，其特征在于，所述混合物的加工温度为180-250℃，所述双螺杆挤出机加热段数为十段，其中一至三段属于输送段，加工温度为180-210℃，四至十段加工温度为220-250℃；所述双螺杆挤出机的螺杆转速控制在300-500 r/min，所述混合物在在螺杆中停留时间为2-5min。
9.根据权利要求7所述的一种长纤维增强长碳链尼龙的制备方法，其特征在于，所述加工助剂母粒与长玻璃纤维在长纤维增强设备的模头中的挤出工艺段数为十段，其中一至三段的加工温度为190-220℃，四至八段的加工温度为230-260℃，九至十段的加工温度为240-250℃；长纤维增强设备的螺杆转速为350-450r/min，真空度为-0.04--0.08Mpa。
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