CN103289369A - 一种聚酰胺木塑复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种聚酰胺木塑复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种聚酰胺木塑复合材料及其制备方法。该材料由包括以下重量份的组分制成：100份尼龙6、30-100份木质填料、5-15份无机填料、1-5份加工助剂、0-15份相容剂、0.5-3份偶联剂、0.2-1份抗氧剂和0-3份润滑剂。制备方法如下：(1)称取100份尼龙6、0-15份相容剂、1-5份加工助剂、0.2-1份抗氧剂，放入高速混合机中高速混匀，得到混合物料；(2)称取30-100份木质填料、5-15份无机填料、0.5-3份偶联剂、0-3份润滑剂加入高速混合机中高速混匀，得到混合物料；(3)将步骤(1)中混合物料和步骤(2)中混合物料加入双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚酰胺木塑复合材料。本发明的材料强度更好，流动性更好，可注塑成型。

Description

一种聚酰胺木塑复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种聚酰胺木塑复合材料及其制备方法。
背景技术
目前市场上的木塑复合材料大多是以聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等传统聚合物为基体材料，然而由于这些聚合物基体与木质填料间极性相差较大使得二者间的相容性较差，界面作用力不够，造成了木塑复合材料存在力学性能不高的缺点，且在高填充量时材料流动性不好，一般难以注塑成型，仅限于挤出一些结构相对简单、对强度要求不太高的产品，这大大限制了木塑复合材料的应用。
尼龙6材料无论是在强度、耐热、耐疲劳、耐化学药品和耐油性等性能方面均较聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯等聚合物有明显的优势。此外尼龙6材料具有较高的极性、分子链上大量的活性端基、更好的加工流动性的等特点使其与木质填料间极性差距较小，更易于相容、着色、成型加工。但尼龙6需要较高的加工温度与木质填料分解温度低的矛盾使得尼龙6木塑复合材料的开发成为难题。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种聚酰胺木塑复合材料，该材料的综合机械性能好，易于注塑成型。
本发明的另一个目的是提供一种上述聚酰胺木塑复合材料的制备方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种聚酰胺木塑复合材料，该材料由包括以下重量份的组分制成：
尼龙6            100份，
木质填料         30-100份，
无机填料         5-15份，
加工助剂         1-5份，
相容剂           0-15份，
偶联剂           0.5-3份，
抗氧剂           0.2-1份，
润滑剂            0-3份。
所述的尼龙6为聚己内酰胺新料或回收的聚己内酰胺。
所述的木质填料为回收的木料，粒径为80-200目。
所述的无机填料选自滑石粉、氧化钙、高岭土或二氧化硅中的一种或一种以上，粒径为500-2000目。
所述的加工助剂选自无水氯化钙(CaCl2)、无水氯化钾(KCl)、无水氯化锂(LiCl)、无水溴化镁(MgBr2)、无水溴化锂(LiBr)、N-乙基邻对甲苯磺酰胺(N-E-O/PTSA)或N-丁基苯磺酰胺(N-BBSA)中的一种或一种以上。
所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-g-MAH)或丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯(PP-g-GMA)中的一种或一种以上。
所述的偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷(KH-151)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)中的一种或一种以上。
所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧剂1098)或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)中的一种或一种以上。
所述的润滑剂选自乙撑双脂肪酸酰胺(TAF)、PE蜡、硬脂酸钙、硬脂酸或石蜡中的一种或一种以上。
本发明还提供了一种上述聚酰胺木塑复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)称取100份尼龙6、0-15份相容剂、1-5份加工助剂、0.2-1份抗氧剂，放入高速混合机中高速混匀，得到混合物料；
(2)称取30-100份木质填料、5-15份无机填料、0.5-3份偶联剂、0-3份润滑剂加入高速混合机中高速混匀，得到混合物料；
(3)将步骤(1)中混合物料和步骤(2)中混合物料加入双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚酰胺木塑复合材料。
所述的步骤(1)中，混合时间为2-5min，混合速率为1500-3000转/分。
所述的步骤(2)中，混合时间为3-5min，混合速率为1500-3000转/分。
所述的步骤(2)中混合物料通过双螺杆挤出机的侧喂料口加入。
所述的步骤(3)中自喂料口至双螺杆挤出机模头的挤出温度分别是200-220℃，210-240℃，220-250℃，185-210℃，210-240℃，主机转速20-50Hz。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明克服了尼龙6加工温度高与木质填料分解温度低的矛盾，提供了一种强度更好，流动性更好可注塑成型的木塑复合材料及其制备方法；同时本发明也为大量的废旧尼龙6材料、木料的回收利用提供了一条新的路线，有利于节能减排、节约资源、保护环境，符合低碳经济和可持续发展的需要。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
以下实施例所用的木质填料为回收的木料，粒径为80-200目。
实施例1
按照以下重量份称取原料：
尼龙6为回收的聚己内酰胺                100份，
木质填料                               30份，
无机填料(滑石粉，粒径为500-2000目。)   5份，
加工助剂(MgBr2)                        2份，
相容剂                                 0份，
偶联剂(KH-550)                         0.5份，
抗氧剂(抗氧剂1098)                     0.2份，
润滑剂(PE蜡)                           0.3份。
按上述重量份进行配料，将尼龙6、相容剂、加工助剂MgBr2、抗氧剂1098投入高速混合机中高速混匀，混合3min后，下料至双螺杆挤出机料斗；
再将木质填料、无机填料滑石粉、偶联剂KH-550、润滑剂PE蜡投入高速混合机中高速混匀，混合4min后，后由侧喂料口加入双螺杆挤出机；控制各区温度，自喂料口至挤出机模头温度，分别为210℃，230℃，240℃，190℃，220℃，主机转速50Hz，经双螺杆挤出机挤出造粒即可，该样品的机械性能见表2。
实施例2-5
在实施例2-5中，原料的组分及用量见表1(按重量计)，其制备方法同实施例1。
以下所用到的尼龙6为聚己内酰胺新料。
表1
Figure BDA0000140253470000031
Figure BDA0000140253470000041
实施例2-5中所制得的聚酰胺木塑复合材料的机械性能见表2。
表2
  实施例   1   2   3   4   5
  拉伸强度(MPa)   61   64   77   73   70
  拉伸模量(GPa)   4.6   5.1   5.76   5.45   5.18
  弯曲强度(MPa)   103   118   126   113   102
  弯曲模量(GPa)   4.72   5.2   5.83   5.3   5.15
  缺口冲击强度(KJ/m2)   23   20   16   14   15
由表2可知，本发明克服了尼龙6加工温度高与木质填料分解温度低的矛盾，充分利用了尼龙6性能优异、加工流动性好的特点，制得的木塑复合材料具有强度更好，高流动性更好可注塑成型的优点，可广泛用作代木材料，应用于社会生活各个领域。有利于节能减排、节约资源、保护环境，符合低碳经济和可持续发展的需要。
实施例6
将聚己内酰胺回收料100份、8份相容剂PP-g-MAH、1份加工助剂N-E-O/PTSA、0.5份抗氧剂1098投入高速混合机中高速混匀，混合3min后，下料至双螺杆挤出机料斗；
再将70份木质填料、9份粒径为500-2000目滑石粉、2份偶联剂KH-550投入高速混合机中高速混匀，混合4min后，后由侧喂料口加入双螺杆挤出机；控制各区温度，自喂料口至挤出机模头温度，分别为210℃，230℃，240℃，190℃，220℃，主机转速50Hz，经双螺杆挤出机挤出造粒即可。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚酰胺木塑复合材料，其特征在于：该材料由包括以下重量份的组分制成：
尼龙6                100份，
木质填料             30-100份，
无机填料             5-15份，
加工助剂             1-5份，
相容剂               0-15份，
偶联剂               0.5-3份，
抗氧剂               0.2-1份，
润滑剂               0-3份。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺木塑复合材料，其特征在于：所述的尼龙6为聚己内酰胺新料或回收的聚己内酰胺；所述的木质填料为回收的木料，粒径为80-200目。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺木塑复合材料，其特征在于：所述的无机填料选自滑石粉、氧化钙、高岭土或二氧化硅中的一种或一种以上，粒径为500-2000目。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺木塑复合材料，其特征在于：所述的加工助剂选自无水氯化钙、无水氯化钾、无水氯化锂、无水溴化镁、无水溴化锂、N-乙基邻对甲苯磺酰胺或N-丁基苯磺酰胺中的一种或一种以上。
5.根据权利要求1所述的聚酰胺木塑复合材料，其特征在于：所述的相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物或丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的聚酰胺木塑复合材料，其特征在于：所述的偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或一种以上。
7.根据权利要求1所述的聚酰胺木塑复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N，N′-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺或三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或一种以上。
8.根据权利要求1所述的聚酰胺木塑复合材料，其特征在于：所述的润滑剂选自乙撑双脂肪酸酰胺、PE蜡、硬脂酸钙、硬脂酸或石蜡中的一种或一种以上。
9.权利要求1至8任一所述的聚酰胺木塑复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)称取100份尼龙6、0-15份相容剂、1-5份加工助剂、0.2-1份抗氧剂，放入高速混合机中高速混匀，得到混合物料；
(2)称取30-100份木质填料、5-15份无机填料、0.5-3份偶联剂、0-3份润滑剂加入高速混合机中高速混匀，得到混合物料；
(3)将步骤(1)中混合物料和步骤(2)中混合物料加入双螺杆挤出机挤出造粒，得到聚酰胺木塑复合材料。
10.根据权利要求9所述的聚酰胺木塑复合材料的制备方法，其特征在于：所述的步骤(1)中，混合时间为2-5min，混合速率为1500-3000转/分；所述的步骤(2)中，混合时间为3-5min，混合速率为1500-3000转/分；所述的步骤(2)中混合物料通过双螺杆挤出机的侧喂料口加入；所述的步骤(3)中自喂料口至双螺杆挤出机模头的挤出温度分别是200-220℃，210-240℃，220-250℃，185-210℃，210-240℃，主机转速20-50Hz。
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Legal Events

Date Code Title Description
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Denomination of invention: Polyamide wood-plastic composite material and preparation method thereof

Effective date of registration: 20191202

Granted publication date: 20170627

Pledgee: Chuzhou economic and Technological Development Corporation

Pledgor: Shanghai Jieshijie New Materials (Group) Co., Ltd.

Registration number: Y2019980000815