CN108587147A - 一种尼龙6组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种尼龙6组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种尼龙6组合物及其制备方法和应用，其原料包括尼龙6、成核剂，以质量百分含量计，成核剂占原料的质量百分含量为0.01‑0.5%，成核剂包括有机成核剂和无机成核剂，有机成核剂与无机成核剂的投料质量比为1︰1‑5；原料还包括占原料的质量百分含量为0.05‑1.0%的润滑剂；制备：按配方比例称取各原料，将称取的尼龙6干燥后与剩余原料混合，挤出成型，即可；以及在生产压线帽中的用途；本发明尼龙6组合物的结晶速度快，注塑成型周期极大降低，且机械等性能较理想，适合用于压线帽的生产。

Description

一种尼龙6组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种尼龙6组合物及其制备方法和应用。
背景技术
尼龙66是由两组6个碳原子组成，而尼龙6(聚酰胺-6，又叫PA6，聚酰胺6)则是由一组6个碳原子组成，由于两种尼龙结构上的相似性和差异性，使两者的性能具有高度相似性，也各有特点。然而，长期以来，生产尼龙66的主要原料己二腈被国际大公司所垄断，国内需求基本依赖进口，也就是说，我国的尼龙66的生产和应用对国际市场具有很大的依赖性；与尼龙66市场现状不同的是，我国尼龙6的来源充足，基本上满足自给自足的现状。
压线帽是电器布线***中测试或者穿线施工中用到的一种材料，其外壳为尼龙66工程塑料，内部金属管有铜、铝之分。对于在使用要求温度不苛刻的领域(如最高使用温度不高于200℃)的工作环境中，可实现尼龙6替代尼龙66用于生产压线帽，但纯的尼龙6在注塑过程中结晶较慢，成型周期较长，且注塑冷却时间也较为漫长，致使生产耗时长，不利于大规模的生产，难以满足实际生产需要。
目前，现有技术中，针对此类现象，大部分都采用加入成核剂降低结晶时间，例如CN101376744B公开了一种尼龙6复合物及其制备方法，其包括如下组份：尼龙699.2～96.9重量％、水滑石0.1～0.6重量％、分散剂0.5～1.5重量％、主抗氧剂0.1～0.5重量％、助抗氧剂0.1～0.5重量％，所述分散剂是接枝率为0.3～0.8％的马来酸酐接枝的聚乙烯弹性体，以上组份的重量百分含量之和为100％。此专利虽然在一定程度上实现了结晶温度、结晶速率的提升，但效果并不理想，且对于尼龙6组合物的应用方面，例如注塑成实际产品的成型周期以及注塑冷却耗时并无涉及，且对于复合物的机械性能等性能也没有任何涉及。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种改进的尼龙6组合物，其在满足不影响尼龙6基础性能甚至还有提升的前提下，极大地缩短了结晶时间，注塑成型周期也大大降低，进而降低了生产成本，适用于大规模生产。
本发明还提供了尼龙6组合物的制备方法。
本发明还提供了尼龙6组合物用于生产压线帽的用途。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种尼龙6组合物，所述组合物的原料包括尼龙6、成核剂，以质量百分含量计，所述成核剂占所述原料的质量百分含量为0.01-0.5％，所述成核剂包括有机成核剂和无机成核剂，所述有机成核剂与所述无机成核剂的投料质量比为1︰1-5；所述原料还包括占所述原料的质量百分含量为0.05-1.0％的润滑剂。
根据本发明的一些优选方面，所述有机成核剂与所述无机成核剂的投料质量比为1︰1-3。
根据本发明的一些优选方面，所述润滑剂占所述原料的质量百分含量为0.05-0.6％。更优选地，所述润滑剂占所述原料的质量百分含量为0.1-0.6％。进一步优选地，所述润滑剂占所述原料的质量百分含量为0.3-0.6％。
根据本发明的一些优选方面，所述有机成核剂为选自尼龙-22、尼龙6T、聚对苯甲酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、褐煤酸钙、褐煤酸钠、褐煤酸铝和皂化聚丙烯酸离聚物中的一种或多种的组合。
根据本发明的一些优选方面，所述无机成核剂为选自钠基蒙脱石、有机膨润土、滑石、沸石、坡缕石、水辉石、埃洛石、高岭土、海泡石、硅灰石和碳黑中的一种或多种的组合。
根据本发明的一些具体且优选的方面，所述润滑剂为选自N,N’-乙撑双硬脂酰胺、环形对苯二甲酸丁二醇酯、氨基硅油、单硬脂酸甘油酯、聚二甲基硅氧烷、乙烯-乙酸乙烯蜡、硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸锂、微晶石蜡、氧化聚乙烯蜡和季戊四醇硬脂酸酯中的一种或多种的组合。
进一步优选地，所述润滑剂为选自N,N’-乙撑双硬脂酰胺、单硬脂酸甘油酯、微晶石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸钡、环形对苯二甲酸丁二醇酯、硬脂酸锌、聚二甲基硅氧烷和氧化聚乙烯蜡中至少两种的组合。
根据本发明，所述尼龙6的相对粘度为2.2-3.6。优选地，所述尼龙6的相对粘度为2.3-3.3。本发明中，相对粘度通过以96.00±0.15％硫酸为溶剂测量而得。
根据本发明的一些优选方面，所述原料还包括占所述原料的质量百分含量为0.05-0.5％的抗氧剂。
根据本发明的一些具体且优选的方面，所述抗氧剂为选自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)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯基)丙酸]季戊四醇二亚磷酸酯、2,2-亚甲基-双(4-乙基-6-叔丁基酚)、4,4-偏丁撑-双-(6-叔丁基间甲酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4羟基苄基)苯中的一种或多种的组合。
本发明提供的又一技术方案；一种上述所述的尼龙6组合物的制备方法，所述制备方法包括：按配方比例称取各原料，将称取的所述尼龙6干燥后与剩余原料混合，挤出成型，即可。
根据本发明的一个具体方面，可将称取的所述尼龙6干燥后与剩余原料在高速混合机中混合均匀后再挤出成型。
根据本发明的一些优选方面，挤出温度为190-230℃。
根据本发明的一些优选方面，将所述尼龙6在750-85℃下进行真空干燥，干燥时间4-8小时。
本发明提供的又一技术方案；如上述所述的尼龙6组合物用于生产压线帽的用途。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明通过将有机成核剂、无机成核剂以及润滑剂复配使用，并控制各自含量，改善了尼龙6的结晶过程，使PA6组合物的α型晶体和γ型晶体处于平衡状态，使球晶颗粒更精细化，进而使得尼龙6组合物在结晶过程中结晶温度更高、结晶速度更快，而且还使得尼龙6组合物在实际的应用中，例如注塑成型中，成型周期大大降低，注塑的冷却时间也明显缩短，同时还没有影响尼龙6的基础性能甚至还有提升，尤其是韧性好，从而使得本发明的尼龙6组合物可以应用于对使用温度要求不高的工作环境中，进而能够应用于对使用温度要求不高的压线帽的生产，在节约了生产时间的同时降低了生产成本。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述中，如无特殊说明，所有的原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。
各性能测试方法如下；拉伸性能：ISO 527-2:1993塑料拉伸性能的测定，第二部分：模压和挤压塑料试验条件；
弯曲性能：ISO 178:2001塑料弯曲性能测试；
悬臂梁缺口冲击强度：ISO 180:2001塑料悬臂梁冲击性能的测定。
热变形温度：ISO 75-1塑料-负荷不行温度的测定-第1部分：通用实验方法。
实施例1
本实施例提供的尼龙6组合物：
准确称取4.96千克尼龙6(PA6，相对粘度2.45)、0.005千克褐煤酸钙、0.005千克硅灰石、0.010千克单硬脂酸甘油酯、0.01千克微晶石蜡、0.010千克抗氧剂1098。
制备方法：将PA6在80℃下真空干燥6小时后与其余原料混合均匀，然后在225±5℃下通过螺杆挤出机进行挤出造粒，即得尼龙6组合物。
对样品进行非等温分析，在10℃/min降温速率下，尼龙6组合物的结晶峰值温度为188.2℃，半结晶时间(t1/2)为32.85秒；将其应用于注塑压线帽，注塑成型周期36秒，其中注塑冷却时间30秒，制品易脱模。
测得：注塑样品的拉伸强度90.1MPa,弯曲强度122MPa,悬臂梁缺口冲击强度62J/m,1.82MPa时热变形温度72.60℃。
实施例2
本实施例提供的尼龙6组合物：
准确称取4.955千克尼龙6(相对粘度2.45)、0.0025千克尼龙22、0.0075千克钠基蒙脱土、0.010千克N,N’-乙撑双硬脂酰胺、0.015千克硬脂酸钙、0.010千克抗氧剂1098。
制备方法：将PA6在80℃下真空干燥6小时后与其余原料混合均匀，然后在225±5℃下通过螺杆挤出机进行挤出造粒，即得尼龙6组合物。
对样品进行非等温分析，在10℃/min降温速率下，尼龙6组合物的结晶峰值温度为191.7℃，半结晶时间(t1/2)为34.17秒；将其应用于注塑压线帽，注塑成型周期33秒，其中注塑冷却时间27秒，制品易脱模。
测得：注塑样品的拉伸强度91.1MPa,弯曲强度124MPa,悬臂梁缺口冲击强度67J/m,1.82MPa时热变形温度73.4℃。
实施例3
本实施例提供的尼龙6组合物：
准确称取4.96千克尼龙6(相对粘度2.76)、0.005千克皂化聚丙烯酸离聚物、0.005千克滑石、0.010千克N,N’-乙撑双硬脂酰胺、0.015千克硬硬脂酸钡、0.010千克抗氧剂1098。
制备方法：将PA6在80℃下真空干燥6小时后与其余原料混合均匀，然后在225±5℃下通过螺杆挤出机进行挤出造粒，即得尼龙6组合物。
对样品进行非等温分析，在10℃/min降温速率下，尼龙6组合物的结晶峰值温度为193.1℃，半结晶时间(t1/2)为31.17秒；将其应用于注塑压线帽，注塑成型周期32秒，其中注塑冷却时间26秒。
测得：注塑样品的拉伸强度93.1MPa,弯曲强度124MPa,悬臂梁缺口冲击强度58J/m,1.82MPa时热变形温度73.3℃，制品易脱模。
实施例4
本实施例提供的尼龙6组合物：
准确称取4.96千克尼龙6(相对粘度2.45)、0.005千克皂化聚丙烯酸离聚物、0.005千克钠基蒙脱土石、0.010千克环形对苯二甲酸丁二醇酯、0.015千克硬脂酸锌、0.010千克抗氧剂1098。
制备方法：将PA6在80℃下真空干燥6小时后与其余原料混合均匀，然后在225±5℃下通过螺杆挤出机进行挤出造粒，即得尼龙6组合物。
对样品进行非等温分析，在10℃/min降温速率下，尼龙6组合物的结晶峰值温度为188.9℃，半结晶时间(t1/2)为35.3秒；将其应用于注塑压线帽，注塑成型周期42秒，其中注塑冷却时间35秒，制品易脱模。
测得：注塑样品的拉伸强度86.6MPa,弯曲强度132MPa,悬臂梁缺口冲击强度49J/m,1.82MPa时热变形温度66.8℃。
实施例5
本实施例提供的尼龙6组合物：
准确称取4.96千克尼龙6(相对粘度3.22)、0.005千克褐煤酸钠、0.005千克钠基蒙脱土石、0.010千克聚二甲基硅氧烷、0.015千克硬脂酸锌、0.010千克抗氧剂1098。
制备方法：将PA6在80℃下真空干燥6小时后与其余原料混合均匀，然后在225±5℃下通过螺杆挤出机进行挤出造粒，即得尼龙6组合物。
对样品进行非等温分析，在10℃/min降温速率下，尼龙6组合物的结晶峰值温度为189.2℃，半结晶时间(t1/2)为33.3秒；将其应用于注塑压线帽，注塑成型周期40秒，其中注塑冷却时间34秒，制品易脱模。
测得：注塑样品的拉伸强度88.5MPa,弯曲强度126.1MPa,悬臂梁缺口冲击强度42.7J/m,1.82MPa时热变形温度74.4℃。
实施例6
本实施例提供的尼龙6组合物：
准确称取4.96千克尼龙6(相对粘度3.18)、0.005千克褐煤酸钠、0.005千克滑石粉、0.010千克氧化聚乙烯蜡、0.015千克硬脂酸钙、0.010千克抗氧剂1098。
制备方法：将PA6在80℃下真空干燥6小时后与其余原料混合均匀，然后在225±5℃下通过螺杆挤出机进行挤出造粒，即得尼龙6组合物。
对样品进行非等温分析，在10℃/min降温速率下，尼龙6组合物的结晶峰值温度为192.3℃，半结晶时间(t1/2)为30.8秒；将其应用于注塑压线帽，注塑成型周期36秒，其中注塑冷却时间30秒，制品易脱模。
测得：注塑样品的拉伸强度90.1MPa,弯曲强度133.2MPa,悬臂梁缺口冲击强度42.6J/m,1.82MPa时热变形温度71.2℃。
对比例1
准确称取5.000千克尼龙6(相对粘度3.18)。
对样品进行非等温分析，在10℃/min降温速率下，尼龙6的结晶峰值温度为182.4℃，半结晶时间(t1/2)为63.2秒；将其应用于注塑压线帽，注塑成型周期42秒，其中注塑冷却时间36秒，制品脱模困难，两次注塑操作直接间隔时间长，不能连续生产。
测得：注塑样品的拉伸强度89.7MPa,弯曲强度124.2MPa,悬臂梁缺口冲击强度38.1J/m,1.82MPa时热变形温度75.7℃。
对比例2
基本同实施例6，其区别仅在于成核剂中只加无机成核剂0.01千克滑石粉。
对样品进行非等温分析，在10℃/min降温速率下，尼龙6组合物的结晶峰值温度为191.3℃，半结晶时间(t1/2)为31.2秒；将其应用于注塑压线帽，注塑成型周期37.7秒，其中注塑冷却时间32秒，制品易脱模。
测得：注塑样品的拉伸强度92.8MPa,弯曲强度135.6MPa,悬臂梁缺口冲击强度28.5J/m,1.82MPa时热变形温度73.1℃，且制品抗冲击能力不如实施例6，特备是低温脆性大。
对比例3
基本同实施例6，其区别仅在于不加润滑剂，将尼龙6的含量相应调整为4.985千克。
对样品进行非等温分析，在10℃/min降温速率下，尼龙6组合物的结晶峰值温度为194.1℃，半结晶时间(t1/2)为31.2秒；将其应用于注塑压线帽，注塑成型周期36秒，其中注塑冷却时间30秒，注塑压力增加7MPa，制品脱模困难，两次注塑操作直接间隔时间长，可连续生产，但生产效率低。
测得：注塑样品的拉伸强度91.3MPa,弯曲强度135.6MPa,悬臂梁缺口冲击强度33.9J/m,1.82MPa时热变形温度73.3℃。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种尼龙6组合物，所述组合物的原料包括尼龙6、成核剂，其特征在于，以质量百分含量计，所述成核剂占所述原料的质量百分含量为0.01-0.5％，所述成核剂包括有机成核剂和无机成核剂，所述有机成核剂与所述无机成核剂的投料质量比为1︰1-5；所述原料还包括占所述原料的质量百分含量为0.05-1.0％的润滑剂。
2.根据权利要求1所述的尼龙6组合物，其特征在于，所述有机成核剂与所述无机成核剂的投料质量比为1︰1-3。
3.根据权利要求1所述的尼龙6组合物，其特征在于，所述润滑剂占所述原料的质量百分含量为0.05-0.6％。
4.根据权利要求1或2所述的尼龙6组合物，其特征在于，所述有机成核剂为选自尼龙-22、尼龙6T、聚对苯甲酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、褐煤酸钙、褐煤酸钠、褐煤酸铝和皂化聚丙烯酸离聚物中的一种或多种的组合；和/或，
所述无机成核剂为选自钠基蒙脱石、有机膨润土、滑石、沸石、坡缕石、水辉石、埃洛石、高岭土、海泡石、硅灰石和碳黑中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1或3所述的尼龙6组合物，其特征在于，所述润滑剂为选自N,N’-乙撑双硬脂酰胺、环形对苯二甲酸丁二醇酯、氨基硅油、单硬脂酸甘油酯、聚二甲基硅氧烷、乙烯-乙酸乙烯蜡、硬脂酸钠、硬脂酸钙、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸锂、微晶石蜡、氧化聚乙烯蜡和季戊四醇硬脂酸酯中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求5所述的尼龙6组合物，其特征在于，所述润滑剂为选自N,N’-乙撑双硬脂酰胺、单硬脂酸甘油酯、微晶石蜡、硬脂酸钙、硬脂酸钡、环形对苯二甲酸丁二醇酯、硬脂酸锌、聚二甲基硅氧烷和氧化聚乙烯蜡中至少两种的组合。
7.根据权利要求1所述的尼龙6组合物，其特征在于，所述尼龙6的相对粘度为2.2-3.6。
8.根据权利要求1所述的尼龙6组合物，其特征在于，所述原料还包括占所述原料的质量百分含量为0.05-0.5％的抗氧剂。
9.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的尼龙6组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：按配方比例称取各原料，将称取的所述尼龙6干燥后与剩余原料混合，挤出成型，即可。
10.如权利要求1-8中任一项权利要求所述的尼龙6组合物用于生产压线帽的用途。
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