CN108485253A - 一种尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种尼龙复合材料及其制备方法，解决了目前纯尼龙存在有强度和韧性不足的问题，其技术方案要点是一种尼龙复合材料，包括以下质量份数计原料：PA6620‑30份、PA625‑30份、短切玻璃纤维50份、润滑剂TAF0.3‑0.5份、EBS0.3‑0.5份、抗氧剂10980.3‑0.5份、加工助剂5‑10份；加工助剂为高粘度PA66、增韧剂、抗冲击剂的其中一种或者两种以上，包括有如下步骤：Step1，将润滑剂TAF、EBS、抗氧剂1098、加工助剂搅拌均匀，得到混合助剂；Step2，将PA66和PA6混合均匀后，加入混合助剂A搅拌均匀，得到混合原料；Step3，将混合原料和短切玻璃纤维喂入双螺杆挤出机中；Step4，熔融挤出，切粒，即得尼龙复合材料粒子，提高尼龙的韧性和强度。

Description

一种尼龙复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料，特别涉及一种尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术
盖板的慢落装置已广泛应用于马桶上。慢落装置的存在，使盖板在下落过程中，盖板的下落速度得到减慢，避免盖板重重地摔落在马桶本体上并产生很大的噪声。慢落装置中一般会设有随盖板转动的转动机构。在现有的慢落装置均是由尼龙制成。尼龙是聚酰胺的俗称，大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。聚酰胺可由内酸胺开环聚合制得，也可由二元胺与二元酸缩聚等得到的。聚酰胺(PA)是指主链节含有极性酰胺基团(-CO-NH一)的高聚物。由于PA具有强韧、耐磨、自润滑、使用温度范围宽的特点成为目前工业中应用广泛的一种工程塑料。PA具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。
然而目前纯尼龙存在有强度和韧性不足的问题，无法满足慢落机构在长期的使用过程中多次转动的要求，容易发生开裂，造成损坏从而影响到慢落装置的功能。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种尼龙复合材料，提高了尼龙的韧性和强度。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种尼龙复合材料，包括以下质量份数计原料：
PA66 20-30份、
PA6 25-30份、
短切玻璃纤维 50份、
润滑剂TAF 0.3-0.5份、
EBS 0.3-0.5份、
抗氧剂1098 0.3-0.5份、
加工助剂 5-10份；
加工助剂为高粘度PA66、增韧剂、抗冲击剂的其中一种或者两种以上。
通过采用上述技术方案，PA66的综合性能好，强度高于PA6，刚性好、抗冲击、耐油及化学品、耐磨和自润滑等优点，尤其是硬度、刚性、耐热性和蠕变性能更佳，而且原料易得；PA6成本低于PA66，具有较高的抗张强度、良好的抗冲击性能、优异的耐磨性能、耐化学性能和较低的摩擦系数，通过短切玻璃纤维改性可以使其综合性能更加优异；加入玻璃纤维添加剂可以使PA6和PA66的收缩率降低；PA6和PA66共聚过程中，PA6和PA66出现互相嵌段，两者之间会发生酰胺交换，形成嵌段共聚物和无规共聚物，起到了尼龙增韧增强的效果；润滑剂TAF与PA有很好的互熔性，同时，与短切玻璃纤维有很好的亲和性，热稳定性好，其能够起到防止短切玻璃纤维外露，提高加工流动性，降低螺杆扭矩，提高制品表面光洁度的作用；EBS为乙撑双硬脂酰胺，加入尼龙复合体系中，能够增加产品的透明度，提高抗冲击性；抗氧剂1098属于多元受阻酚型抗氧剂耐高温性好，能够避免尼龙在加工过程中出现黄变老化；在体系中混入高粘度PA66能够提高尼龙体系的强度，起到增强效果；在体系中混入增韧剂能够提高尼龙体系的韧性，起到增韧效果；在体系中混入抗冲击剂能够提高尼龙体系的韧性，降低脆性，从而起到增强的效果。
在上述配方制得的尼龙复合材料具有较高的韧性和强度，且表面性能光洁，能够满足慢落机构对尼龙韧性和强度的要求。
作为优选，一种尼龙复合材料，包括以下质量份数计原料：
PA66 20份、
PA6 25份、
短切玻璃纤维 50份、
润滑剂TAF 0.4份、
EBS 0.4份、
抗氧剂1098 0.5份、
高粘度PA66 5份。
通过采用上述技术方案，在上述配比下制得的尼龙复合材料，其韧性和强度都能够达到最佳水准，且成本较低。
作为优选，高粘度PA66的特性粘度位于2.9-3.2之间。
通过采用上述技术方案，粘度在2.9-3.2的高粘度尼龙，分子结构上聚合度较高，体现在性能上就是粘度越高，材料本身拉伸强度高、冲击高，其与粘度较低的PA6和PA66嵌段共聚，同时还能够用于粘结短切玻璃纤维和PA6、PA66，从而进一步提高短切玻璃纤维和PA6、PA66的界面粘结牢固性。
作为优选，增韧剂为POE-g-MAH、EVA-g-MAH、ETFE树脂的其中一种或者两种以上。
通过采用上述技术方案，POE-g-MAH分子链上的酸酐与PA6、PA66在熔融过程中会发生化学反应，生产POE-g-PA共聚物，从而提高合金中两相界面的相容性，增加界面结合力，并有效传递冲击应力，提高体系的韧性和相容性；EVA-g-MAH能够和PA6反应，生产PA6-EVA嵌段物，嵌段共聚物使EVA分散相粒径大大减小，且使PA6与EVA的接卖弄结合强度大大提高，从而使复合材料在被拉伸的时时候，能够实现PA6与EVA分散相之间的应力传递，使界面的韧性提高，减少应力发白的情况；ETFE是最强韧的氟塑料，它在保持了PTFE良好的耐热、耐化学性能和电绝缘性能的同时，耐辐射和机械性能有很大程度的改善，拉伸强度接近聚四氟乙烯的2倍；与PA6、PA66共混，能够进一步提高体系的韧性，同时还具有防腐效果。
作为优选，抗冲击剂为ACR抗冲击改性剂。
通过采用上述技术方案，ACR抗冲击改性剂能够改善高分子材料的低温脆化，赋予其更高的韧性，以改善加工性能，提高抗冲击强度。
作为优选，短切玻璃纤维为硅烷润湿剂改性短切玻璃纤维，单丝直径为7-10μm，短切长度包括有3mm、4.5mm和1.7mm。
通过采用上述技术方案，润滑剂TAF与短切玻璃纤维表面的硅烷润湿剂的长链末端之间能够产生强大的吸引力，使两相界面消失，从而进一步改善了短切玻璃纤维与PA66、PA6之间的粘结状态，进一步避免短切玻璃纤维外露，减少短切玻璃纤维与螺杆的摩擦，提高制品的表面性能。
本发明的第二个目的是提供一种尼龙复合材料的制备方法，提高尼龙的韧性和强度。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种尼龙复合材料的制备方法，包括有如下步骤：
Step1，将润滑剂TAF、EBS、抗氧剂1098、加工助剂搅拌均匀，得到混合助剂；
Step2，将PA66和PA6混合均匀后，加入混合助剂A搅拌均匀，得到混合原料；
Step3，将混合原料和短切玻璃纤维喂入双螺杆挤出机中；
Step4，熔融挤出，切粒，即得尼龙复合材料粒子。
通过采用上述技术方案，依据润滑剂TAF、EBS、抗氧剂1098等加工助剂助剂的协同作用，能够对PA66和PA6共混改性，从而提高尼龙的韧性和强度。
作为优选，Step2中PA66和PA6通过烘干立式搅拌机搅拌烘干，烘干后的PA66和PA6中加入占PA66和PA6总质量5％的白油均匀拌湿，再与混合助剂进行搅拌。
通过采用上述技术方案，将PA6和PA66通过白油拌湿，白油能够提高PA6和PA66的润湿性和润滑性，同时提高尼龙的塑性，起到增强效果。
作为优选，混合原料和短切玻璃纤维从二区喂入，双螺杆挤出机的二区温度设置为230-240℃，三区温度设置为240-250℃，四区温度设置为240-250℃，五区温度设置为240-250℃，六区温度设置为220-230℃、七区温度设置为220-230℃、八区温度设置为220-230℃、九区温度设置为220-230℃、十区温度设置为240-250℃、机头温度为260-270℃，主机转速为350-380r/min。
通过采用上述技术方案，在上述条件下，混合原料在双螺杆挤出机中挤出过程中，不容易发生黄变，在保证成品率的同时，提高了产品的表面性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明尼龙复合材料具有高强度和高韧性的特点，可适用于慢落机构，在长期开合下，均不会出现由于强度和韧性导致的开裂问题；
2、本发明尼龙复合材料的改性成本低，相较于一般的改性产品，在材料成本低。
具体实施方式
实施例1a
一种尼龙复合材料的制备方法，包括有如下步骤：
Step1，将润滑剂TAF 0.3份、EBS 0.3份、抗氧剂1098 0.3份、加工助剂5份搅拌均匀，得到混合助剂；
Step2，将PA66 20份和PA6 25份加入烘干立式搅拌机搅拌烘干，烘干后的PA66和PA6中加入占PA66和PA6总质量5％的白油均匀拌湿，再与混合助剂进行搅拌；
Step3，将混合原料和短切玻璃纤维50份喂入双螺杆挤出机中；
Step4，混合原料和短切玻璃纤维从二区喂入，双螺杆挤出机的二区温度设置为230℃，三区温度设置为240℃，四区温度设置为240℃，五区温度设置为240℃，六区温度设置为220℃、七区温度设置为220℃、八区温度设置为220℃、九区温度设置为220℃、十区温度设置为240℃、机头温度为260℃，主机转速为350r/min，熔融挤出，切粒，即得尼龙复合材料粒子。
其中，短切玻璃纤维购于重庆国际复合材料股份有限公司，为硅烷润湿剂改性短切玻璃纤维，有三种规格分别为：单丝直径7μm、短切长度3mm；单丝直径10μm、短切长度4.5mm；单丝直径10μm、短切长度1.7mm；三种规格的比值为5:3:1。
高粘度PA66的特性粘度位于2.9-3.2之间。
实施例1b-实施例1e
实施例1b-实施例1e与实施例1a的制备方法相同，其区别仅在于实施例1b-实施例1e与实施例1a的具体组分、具体组分含量以及双螺杆挤出机各区温度设定和主机转速不同，实施例1b-实施例1e的具体组分、具体组分含量以及双螺杆挤出机设定见下表：
ACR抗冲击改性剂购于苏州安利化工有限公司，生产牌号为ACR-201。
按照实施例1a-实施例1e制得塑料粒子，并测试其机械性能。
依据《GB/T 1040.1-2006塑料拉伸性能试验方法》进行拉伸强度测试；
依据《GB/T 1701-2001硬质橡胶拉伸强度和拉断伸长率的测定》进行伸长率测试；
依据《GB/T 1843-2008塑料悬臂梁冲击强度的测定》进行缺口冲击强度测试；
依据《GB/T 9341-2000塑料弯曲性能试验方法》进行弯曲强度和弯曲模量的测试；
并计算实施例1a-实施例1e所花成本，成本为材料成本、水电费及设备损耗的总和。
测试结果见下表：
综上，本发明配方能够赋予尼龙复合材料高强高韧的特点，尤其以实施例1e为最佳，在不添加增韧剂和抗冲击剂的情况下，通过高粘度pp，能够使其将韧性与刚性平衡，且实施例1e的成本最低。
对比例1a
对比例1a采用实施例1e的制备方法，但不添加加工助剂制得的塑料粒子。
对比例1b
对比例1b为市售的PA66通过双螺杆挤出机挤出制得的塑料粒子。
对比例1c
对比例1c为市售的PA6/PA66合金通过双螺杆挤出机挤出制得的塑料粒子。
将对比例1a-对比例1d同样采用上述的测试方法进行性能检测，测试结果见下表：
性能 对比例1a 对比例1b 对比例1c
拉伸强度 210 150 209
伸长率 11.7 8.3 14.2
缺口冲击强度 14 14 12.6
弯曲强度 262 260 261
弯曲模量 8659 7600 8172
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种尼龙复合材料，其特征在于，包括以下质量份数计原料：
PA66 20-30份、
PA6 25-30份、
短切玻璃纤维 50份、
润滑剂TAF 0.3-0.5份、
EBS 0.3-0.5份、
抗氧剂1098 0.3-0.5份、
加工助剂 5-10份；
加工助剂为高粘度PA66、增韧剂、抗冲击剂的其中一种或者两种以上。
2.一种尼龙复合材料，其特征在于，包括以下质量份数计原料：
PA66 20份、
PA6 25份、
短切玻璃纤维 50份、
润滑剂TAF 0.4份、
EBS 0.4份、
抗氧剂1098 0.5份、
高粘度PA66 5份。
3.根据权利要求1或2所述的一种尼龙复合材料，其特征在于，高粘度PA66的特性粘度位于2.9-3.2之间。
4.根据权利要求1或2所述的一种尼龙复合材料，其特征在于，增韧剂为POE-g-MAH、EVA-g-MAH、ETFE树脂的其中一种或者两种以上。
5.根据权利要求1所述的一种尼龙复合材料，其特征在于，抗冲击剂为ACR抗冲击改性剂。
6.根据权利要求1所述的一种尼龙复合材料，其特征在于，短切玻璃纤维为硅烷润湿剂改性短切玻璃纤维，单丝直径为7-10μm，短切长度包括有3mm、4.5mm和1.7mm。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括有如下步骤：
Step1，将润滑剂TAF、EBS、抗氧剂1098、加工助剂搅拌均匀，得到混合助剂；
Step2，将PA66和PA6混合均匀后，加入混合助剂A搅拌均匀，得到混合原料；
Step3，将混合原料和短切玻璃纤维喂入双螺杆挤出机中；
Step4，熔融挤出，切粒，即得尼龙复合材料粒子。
8.根据权利要求7所述的一种尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，Step2中 PA66和PA6通过烘干立式搅拌机搅拌烘干，烘干后的PA66和PA6中加入占PA66和PA6总质量5%的白油均匀拌湿，再与混合助剂进行搅拌。
9.根据权利要求7所述的一种尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，混合原料和短切玻璃纤维从二区喂入，双螺杆挤出机的二区温度设置为230-240℃，三区温度设置为240-250℃，四区温度设置为240-250℃，五区温度设置为240-250℃，六区温度设置为220-230℃、七区温度设置为220-230℃、八区温度设置为220-230℃、九区温度设置为220-230℃、十区温度设置为240-250℃、机头温度为260-270℃，主机转速为350-380r/min。
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