CN105199380A - 一种高强度高抗冲尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

一种高强度高抗冲尼龙材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度高抗冲尼龙材料及其制备方法，其由以下重量份的原料制成：PA66、液晶聚合物、超高分子量聚乙烯、环氧化三元乙丙橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷、二(十二烷硫基)二丁基锡、纳米碳纤维、纳米硼纤维、钙霞石粉、聚醚改性硅油、对苯二甲酸二辛酯、聚己内酯、低分子量聚丙烯、醋酸钴、石墨烯纳米纤维、助剂。本发明通过PA66、液晶聚合物、超高分子量聚乙烯、环氧化三元乙丙橡胶之间的合理搭配，使制得的材料不仅具有较高的机械强度，还具有优异的抗冲击性、耐磨性和耐热性。

Description

一种高强度高抗冲尼龙材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度高抗冲尼龙材料及其制备方法，属于高分子材料加工技术领域。
背景技术
尼龙，即聚酰胺(PA)，是主链上含有酰胺基团(-NHCO-)的高分子化合物，是通用工程塑料之一，用量居五大通用工程塑料之首，其中又以PA6、PA66是需求量最大。聚酰胺由于主链中有强极性的酰胺基，酰胺基间的氢键使分子间的结合力增强，易使结构发生结晶化，所以具有良好的物理力学性能，如耐磨性、耐油、耐腐蚀、自润滑性等特点，广泛用于机械、汽车、仪器仪表等工业领域中。
尼龙66，学名为聚酰胺-66或聚己二酰己二胺，缩写为PA66，其熔点在260℃左右。相对于尼龙6，尼龙66强度和钢性、模量较高，耐热性较好，摩擦系数低，耐磨性好，但吸湿性大，尺寸稳定性稍差。在干燥环境中，纯尼龙66热变形温度仅在70℃左右，严重限制了其在工业领域中的运用，因此有必要改善其性能，扩大其应用范围。目前工业领域中最常用的改性方法是用玻璃纤维增强尼龙66树脂，大幅提高其机械性能和使用温度。在干燥状态下，增强尼龙66的热变形温度能达到250℃，长期使用温度也提高至150～160℃。
鉴于增强PA66较为优异性能，能满足一般应用环境下的使用要求，以PA66为代表的聚酰胺产品业已被广泛应用于汽车、电子电器产业。但是，在一些与水接触的特殊的电气领域中，工作时经常产生强高压、高温度等，使用环境十分苛刻，即使普通的增强PA66在这种环境中会软化变形、开裂、甚至水解。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种高强度高抗冲尼龙材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高强度高抗冲尼龙材料，由以下重量份的原料制成：PA6630-70份、液晶聚合物30-50份、超高分子量聚乙烯16-35份、环氧化三元乙丙橡胶15-25份、乙烯基三甲氧基硅烷5-8份、二(十二烷硫基)二丁基锡3-5份、纳米碳纤维12-18份、纳米硼纤维12-18份、钙霞石粉18-24份、聚醚改性硅油5-10份、对苯二甲酸二辛酯6-12份、聚己内酯9-15份、低分子量聚丙烯5-10份、醋酸钴4-8份、石墨烯纳米纤维12-18份、助剂5-8份。
优选的方案，由以下重量份的原料制成：PA6650份、液晶聚合物40份、超高分子量聚乙烯25份、环氧化三元乙丙橡胶20份、乙烯基三甲氧基硅烷6份、二(十二烷硫基)二丁基锡4份、纳米碳纤维15份、纳米硼纤维15份、钙霞石粉21份、聚醚改性硅油8份、对苯二甲酸二辛酯9份、聚己内酯12份、低分子量聚丙烯8份、醋酸钴6份、石墨烯纳米纤维15份、助剂6份。
进一步的方案，所述助剂的制备方法如下：
a、取以下重量份的原料：超细冰滑粉16-21、异辛酸铈2-4、三异丙基硅基丙烯酸酯5-7、六甲基磷酸三酰胺6-10、1,3-丙基磺酸内酯7-10、二新戊酸聚氧丙烯酯4-6、纳米氮化钛12-18、氧化钇1-3、对叔丁基苯甲酸铝6-10、间苯二酚单苯甲酸酯3-5、二(2-乙基己基)磷酸酯5-10；
b、取超细冰滑粉、三异丙基硅基丙烯酸酯、六甲基磷酸三酰胺加入到搅拌机内，150-200r/min搅拌5-10min，烘干，待用；
c、将纳米氮化钛、1,3-丙基磺酸内酯、二新戊酸聚氧丙烯酯加入到搅拌机内，100-150r/min搅拌8-14min，烘干，待用；
d、将步骤b得到的物料与步骤c得到的物料一同加入搅拌机内，并加入异辛酸铈、间苯二酚单苯甲酸酯、二(2-乙基己基)磷酸酯，200-300r/min搅拌4-7min，烘干，再加入氧化钇、对叔丁基苯甲酸铝，50-100r/min搅拌3-5min即可。
上述一种高强度高抗冲尼龙材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)取相当于总量1/4-1/3的PA66与超高分子量聚乙烯、环氧化三元乙丙橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷、纳米碳纤维、纳米硼纤维、聚己内酯、钙霞石粉一起加入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒，双螺杆加工温度为240-260℃，螺杆转速为80-120r/min；
(2)将步骤(1)制得的物料与余下的PA66、液晶聚合物、二(十二烷硫基)二丁基锡、聚醚改性硅油、对苯二甲酸二辛酯、低分子量聚丙烯、醋酸钴、石墨烯纳米纤维和助剂混合均匀后送入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒，双螺杆加工温度为230-250℃，螺杆转速为100-150r/min，即得成品。
进一步的方案，步骤(1)中的双螺杆加工温度为250℃，螺杆转速为100r/min；步骤(2)中的双螺杆加工温度为240℃，螺杆转速为120r/min，即得成品。
本发明的有益效果：
本发明通过PA66、液晶聚合物、超高分子量聚乙烯、环氧化三元乙丙橡胶之间的合理搭配，使制得的材料不仅具有较高的机械强度，还具有优异的抗冲击性、耐磨性和耐热性，添加的纳米碳纤维、纳米硼纤维、石墨烯纳米纤维、聚己内酯能原料，可以提高材料的冲击强度、耐老化性和抗疲劳性。
具体实施方式
实施例一
一种高强度高抗冲尼龙材料，由以下重量(kg)的原料制成：PA6630、液晶聚合物30、超高分子量聚乙烯16、环氧化三元乙丙橡胶15、乙烯基三甲氧基硅烷5、二(十二烷硫基)二丁基锡3、纳米碳纤维12、纳米硼纤维12、钙霞石粉18、聚醚改性硅油5、对苯二甲酸二辛酯6、聚己内酯9份、低分子量聚丙烯5份、醋酸钴4、石墨烯纳米纤维12、助剂5。
所述助剂的制备方法如下：
a、取以下重量(kg)的原料：超细冰滑粉16、异辛酸铈2、三异丙基硅基丙烯酸酯5、六甲基磷酸三酰胺6、1,3-丙基磺酸内酯7、二新戊酸聚氧丙烯酯4、纳米氮化钛12、氧化钇1、对叔丁基苯甲酸铝6、间苯二酚单苯甲酸酯3、二(2-乙基己基)磷酸酯5；
b、取超细冰滑粉、三异丙基硅基丙烯酸酯、六甲基磷酸三酰胺加入到搅拌机内，150-200r/min搅拌5-10min，烘干，待用；
c、将纳米氮化钛、1,3-丙基磺酸内酯、二新戊酸聚氧丙烯酯加入到搅拌机内，100r/min搅拌8min，烘干，待用；
d、将步骤b得到的物料与步骤c得到的物料一同加入搅拌机内，并加入异辛酸铈、间苯二酚单苯甲酸酯、二(2-乙基己基)磷酸酯，200r/min搅拌4min，烘干，再加入氧化钇、对叔丁基苯甲酸铝，50r/min搅拌3min即可。
一种高强度高抗冲尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取相当于总量1/4-1/3的PA66与超高分子量聚乙烯、环氧化三元乙丙橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷、纳米碳纤维、纳米硼纤维、聚己内酯、钙霞石粉一起加入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒，双螺杆加工温度为240℃，螺杆转速为80r/min；
(2)将步骤(1)制得的物料与余下的PA66、液晶聚合物、二(十二烷硫基)二丁基锡、聚醚改性硅油、对苯二甲酸二辛酯、低分子量聚丙烯、醋酸钴、石墨烯纳米纤维和助剂混合均匀后送入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒，双螺杆加工温度为230℃，螺杆转速为100r/min，即得成品。
实施例二
一种高强度高抗冲尼龙材料，由以下重量(kg)的原料制成：PA6670、液晶聚合物50、超高分子量聚乙烯35、环氧化三元乙丙橡胶25、乙烯基三甲氧基硅烷8、二(十二烷硫基)二丁基锡5、纳米碳纤维18、纳米硼纤维18、钙霞石粉24、聚醚改性硅油10、对苯二甲酸二辛酯12、聚己内酯15、低分子量聚丙烯10、醋酸钴8、石墨烯纳米纤维18、助剂8。
所述助剂的制备方法如下：
a、取以下重量(kg)的原料：超细冰滑粉21、异辛酸铈4、三异丙基硅基丙烯酸酯7、六甲基磷酸三酰胺10、1,3-丙基磺酸内酯10、二新戊酸聚氧丙烯酯6、纳米氮化钛18、氧化钇3、对叔丁基苯甲酸铝10、间苯二酚单苯甲酸酯5、二(2-乙基己基)磷酸酯10；
b、取超细冰滑粉、三异丙基硅基丙烯酸酯、六甲基磷酸三酰胺加入到搅拌机内，200r/min搅拌10min，烘干，待用；
c、将纳米氮化钛、1,3-丙基磺酸内酯、二新戊酸聚氧丙烯酯加入到搅拌机内，150r/min搅拌14min，烘干，待用；
d、将步骤b得到的物料与步骤c得到的物料一同加入搅拌机内，并加入异辛酸铈、间苯二酚单苯甲酸酯、二(2-乙基己基)磷酸酯，300r/min搅拌7min，烘干，再加入氧化钇、对叔丁基苯甲酸铝，100r/min搅拌5min即可。
一种高强度高抗冲尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取相当于总量1/4-1/3的PA66与超高分子量聚乙烯、环氧化三元乙丙橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷、纳米碳纤维、纳米硼纤维、聚己内酯、钙霞石粉一起加入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒，双螺杆加工温度为260℃，螺杆转速为120r/min；
(2)将步骤(1)制得的物料与余下的PA66、液晶聚合物、二(十二烷硫基)二丁基锡、聚醚改性硅油、对苯二甲酸二辛酯、低分子量聚丙烯、醋酸钴、石墨烯纳米纤维和助剂混合均匀后送入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒，双螺杆加工温度为250℃，螺杆转速为150r/min，即得成品。
实施例三
一种高强度高抗冲尼龙材料，由以下重量(kg)的原料制成：PA6650、液晶聚合物40、超高分子量聚乙烯25、环氧化三元乙丙橡胶20、乙烯基三甲氧基硅烷6、二(十二烷硫基)二丁基锡4、纳米碳纤维15、纳米硼纤维15、钙霞石粉21、聚醚改性硅油8、对苯二甲酸二辛酯9、聚己内酯12、低分子量聚丙烯8、醋酸钴6、石墨烯纳米纤维15、
助剂6。
所述助剂的制备方法如下：
a、取以下重量(kg)的原料：超细冰滑粉18、异辛酸铈3、三异丙基硅基丙烯酸酯6、六甲基磷酸三酰胺8、1,3-丙基磺酸内酯9、二新戊酸聚氧丙烯酯5、纳米氮化钛15、氧化钇2、对叔丁基苯甲酸铝8、间苯二酚单苯甲酸酯4、二(2-乙基己基)磷酸酯8；
b、取超细冰滑粉、三异丙基硅基丙烯酸酯、六甲基磷酸三酰胺加入到搅拌机内，180r/min搅拌8min，烘干，待用；
c、将纳米氮化钛、1,3-丙基磺酸内酯、二新戊酸聚氧丙烯酯加入到搅拌机内，120r/min搅拌12min，烘干，待用；
d、将步骤b得到的物料与步骤c得到的物料一同加入搅拌机内，并加入异辛酸铈、间苯二酚单苯甲酸酯、二(2-乙基己基)磷酸酯，250r/min搅拌6min，烘干，再加入氧化钇、对叔丁基苯甲酸铝，80r/min搅拌4min即可。
一种高强度高抗冲尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)取相当于总量1/4-1/3的PA66与超高分子量聚乙烯、环氧化三元乙丙橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷、纳米碳纤维、纳米硼纤维、聚己内酯、钙霞石粉一起加入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒，双螺杆加工温度为250℃，螺杆转速为100r/min；
(2)将步骤(1)制得的物料与余下的PA66、液晶聚合物、二(十二烷硫基)二丁基锡、聚醚改性硅油、对苯二甲酸二辛酯、低分子量聚丙烯、醋酸钴、石墨烯纳米纤维和助剂混合均匀后送入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒，双螺杆加工温度为240℃，螺杆转速为120r/min，即得成品。
表1高强度高抗冲尼龙材料的性能测试结果
上述实施例1-3制得的高强度高抗冲尼龙材料的性能测试结果如上表所示。

Claims (5)

1.一种高强度高抗冲尼龙材料，其特征在于：由以下重量份的原料制成：PA6630-70份、液晶聚合物30-50份、超高分子量聚乙烯16-35份、环氧化三元乙丙橡胶15-25份、乙烯基三甲氧基硅烷5-8份、二(十二烷硫基)二丁基锡3-5份、纳米碳纤维12-18份、纳米硼纤维12-18份、钙霞石粉18-24份、聚醚改性硅油5-10份、对苯二甲酸二辛酯6-12份、聚己内酯9-15份、低分子量聚丙烯5-10份、醋酸钴4-8份、石墨烯纳米纤维12-18份、助剂5-8份。
2.根据权利要求1所述的一种高强度高抗冲尼龙材料，其特征在于：由以下重量份的原料制成：PA6650份、液晶聚合物40份、超高分子量聚乙烯25份、环氧化三元乙丙橡胶20份、乙烯基三甲氧基硅烷6份、二(十二烷硫基)二丁基锡4份、纳米碳纤维15份、纳米硼纤维15份、钙霞石粉21份、聚醚改性硅油8份、对苯二甲酸二辛酯9份、聚己内酯12份、低分子量聚丙烯8份、醋酸钴6份、石墨烯纳米纤维15份、助剂6份。
3.根据权利要求1所述的一种高强度高抗冲尼龙材料，其特征在于：所述助剂的制备方法如下：
a、取以下重量份的原料：超细冰滑粉16-21、异辛酸铈2-4、三异丙基硅基丙烯酸酯5-7、六甲基磷酸三酰胺6-10、1,3-丙基磺酸内酯7-10、二新戊酸聚氧丙烯酯4-6、纳米氮化钛12-18、氧化钇1-3、对叔丁基苯甲酸铝6-10、间苯二酚单苯甲酸酯3-5、二（2-乙基己基）磷酸酯5-10；
b、取超细冰滑粉、三异丙基硅基丙烯酸酯、六甲基磷酸三酰胺加入到搅拌机内，150-200r/min搅拌5-10min，烘干，待用；
c、将纳米氮化钛、1,3-丙基磺酸内酯、二新戊酸聚氧丙烯酯加入到搅拌机内，100-150r/min搅拌8-14min，烘干，待用；
d、将步骤b得到的物料与步骤c得到的物料一同加入搅拌机内，并加入异辛酸铈、间苯二酚单苯甲酸酯、二（2-乙基己基）磷酸酯，200-300r/min搅拌4-7min，烘干，再加入氧化钇、对叔丁基苯甲酸铝，50-100r/min搅拌3-5min即可。
4.根据权利要求1-3所述的一种高强度高抗冲尼龙材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）取相当于总量1/4-1/3的PA66与超高分子量聚乙烯、环氧化三元乙丙橡胶、乙烯基三甲氧基硅烷、纳米碳纤维、纳米硼纤维、聚己内酯、钙霞石粉一起加入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒，双螺杆加工温度为240-260℃，螺杆转速为80-120r/min；
（2）将步骤（1）制得的物料与余下的PA66、液晶聚合物、二(十二烷硫基)二丁基锡、聚醚改性硅油、对苯二甲酸二辛酯、低分子量聚丙烯、醋酸钴、石墨烯纳米纤维和助剂混合均匀后送入双螺杆挤出机内熔融共混，挤出造粒，双螺杆加工温度为230-250℃，螺杆转速为100-150r/min，即得成品。
5.根据权利要求4所述的一种高强度高抗冲尼龙材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中的双螺杆加工温度为250℃，螺杆转速为100r/min；步骤（2）中的双螺杆加工温度为240℃，螺杆转速为120r/min，即得成品。
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