CN109608877B - 一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料及制备方法。本发明首先合成中低粘长碳链尼龙1012作为基材，然后添加适量的复配加工助剂，采用玻璃纤维进行增强，利用螺杆挤出机制作出适合注塑精度高结构复杂制品的增强尼龙料。本发明生产的注塑用增强尼龙料，产品的性能指标：拉伸强度>100MPa；弯曲强度>100MPa；缺口冲击>10KJ/m2；纵横收缩率差<0.1；优异的脱模性，可以满足一些尺寸精度要求较高、结构复杂的制品注塑用增强尼龙料的需求。

Description

一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料及制备方法，属于化学化工技术领域。
背景技术
尼龙是应用最广的工程塑料，增强尼龙是尼龙产品中的重要成员，增强尼龙改性一直是相关改性厂家和科研院所研究的重点。普通的增强尼龙成型性能较差，可以用来注塑一些尺寸精度不高、结构简单的制品，但无法注塑一些尺寸精度要求较高、结构复杂的制品，比如手机或笔记本用的塑料结构件、汽车或机械设备上用的精密塑料齿轮等制品。目前这类要求较高制品的注塑一般采用进口增强尼龙料，采购周期较长且价格昂贵。该尼龙料相对于普通增强尼龙除具有普通增强尼龙的机械强度外，还要求具有优异的尺寸稳定性能、脱模性能和表观性能，以适合注塑一些尺寸精度要求较高、结构复杂的制品。
尼龙1012树脂，化学名称：聚癸二酰癸二胺，是以十二烷二酸和癸二胺为原料中和后进一步缩聚而成。普通工艺生产的尼龙1012树脂的分子量范围和熔指范围比较宽，成型稳定性差，不能满足精度高、结构复杂制品的注塑要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料及制备方法，本发明首先合成中低粘长碳链尼龙1012作为基材，然后添加适量的复配加工助剂，采用玻璃纤维进行增强，利用螺杆挤出机制作出适合注塑精度高结构复杂制品的增强尼龙料。
本发明的技术方案是：一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料，其特征是，由下述重量份的原料制成，中低粘尼龙1012树脂60-80，玻璃纤维19.5-40.5；另外加入上述两种原料总质量0.5-2％的复配加工助剂。
优选配比：中低粘尼龙1012树脂60-70，玻璃纤维29.5-40.5；另外加入上述两种原料总质量1.0-2.0％的复配加工助剂。
所述中低粘尼龙1012树脂和玻璃纤维的总重量份为100±0.5。
所述复配加工助剂为润滑脱模剂、防玻纤外露剂TAF(改性乙撑双脂肪酸酰胺)、抗氧剂1098、抗氧剂168按照质量比2：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2(优选2：1：1：1)复配混合而成。
优选的润滑脱模剂为乙撑双硬脂酰胺(EBS)或者硅酮粉，其中EBS优选为EBSB50，硅酮粉要求有机硅含量大于70％且细度大于1000目，优选硅酮粉。
所述玻璃纤维为直径为12-14μm的连续式无碱玻璃纤维，经相关螺杆剪切最终长度为0.3-0.5mm。
本发明所使用的中低粘尼龙1012树脂的熔指范围为15.6-19.2g/10min，熔程范围为186.5-191.8℃。其制备工艺是在普通尼龙1012制备工艺(以十二烷二酸和癸二胺为原料中和后进一步缩聚而成)的基础上，另添加(尼龙1012干盐重量的)0.1±0.02％的十二碳二元酸和(尼龙1012干盐重量的)0.2±0.05％的成核剂。
本发明增强尼龙料的制备工艺：
1)按上述配比称量后，将中低粘尼龙1012树脂和复配加工助剂在高混机内混合均匀；
2)待挤出机各区段温度达到设定温度，并能用手转动螺杆时，将混好的材料加入挤出机(预先清洗)混炼，待机头能够平稳挤出料条时加入玻璃纤维；挤出机设定温度：喂料段140-180℃，熔化段200-250℃，机头段220-260℃，螺杆转速：15-45Hz；
3)待挤出机机头出料稳定后，对挤出的料条牵引经水冷冷却；对冷却的料条经吹干机进行吹干处理；
4)然后切粒机切粒、振动筛筛分后干燥包装。干燥要求：80-100℃下干燥，水分控制在0.1％以内。
产品的性能指标：拉伸强度>100MPa；弯曲强度>100MPa；缺口冲击>10KJ/m2；纵横收缩率差<0.1；优异的脱模性。
本发明的尼龙1012树脂的制备原理和效果：本发明通过在原来配方基础上添加适量的十二碳二元酸可以与端胺基反应起到封端作用，降低了聚合反应的程度，材料的聚合度得到了控制，进而起到对分子量的控制，使材料的分子量变得较为均匀，熔指范围也变小了；成核剂的加入加快了材料的结晶速度，同时使材料的结晶晶球尺寸变小，这样加快了材料的冷却速度，进而缩短了材料的成型周期和熔程范围，提高了材料的成型稳定性。
本发明的有益效果是：
(1)本发明首先制备了分子量变得较为均匀、熔程短、熔指范围较小、尺寸精度高的中低粘度尼龙1012为基材，为材料具有良好的尺寸稳定性提供了保障；
(2)本发明玻璃纤维的长度精确控制在0.3-0.5mm，并均匀分布在尼龙树脂中，为材料在保证良好的机械性能前提下，具有优异的尺寸稳定性；
(3)本发明添加复配加工助剂，在保证产品物化性能的前提下，进一步改善了玻纤在尼龙中的分布性能，进一步提高了材料的成型稳定性、尺寸稳定性和脱模性能。
附图说明
图1为本发明的工艺路线图。
具体实施方式
实施例1：中低粘尼龙1012树脂的制备
尼龙1012的制备：将1.0mol癸二胺和1.0mol十二烷二元酸溶解在乙醇和/或去离子水中，在80℃搅拌混合50分钟进行中和反应；反应完成后冷却离心得1012盐；再将1012盐、(1012干盐重量的)0.1％的十二碳二元酸和(1012干盐重量的)0.2％的成核剂(如BRUGGOLENP22)、去离子水、抗氧化剂(如1012干盐重量0.005-0.015％的含磷抗氧剂)加入到聚合釜中，加热升温至230℃，在1.5MPa(表压)的压力下，聚合7小时，然后减压到常压，继续保温60min，取样检测熔指，若熔指小于20g/10min开始放料，否则继续保压，根据具体熔指情况确定保压时间(大约10-20min)并取样检测，直至熔指达到要求后放料。将获得的中低粘尼龙1012树脂在100℃下干燥，水分<0.1％时进行防潮储存待用。
具体的效果如下表：
表1本发明所用的尼龙1012树脂和普通尼龙1012树脂性能及制备工艺对比
Figure BDA0001868083700000031
注：熔指范围中的两端数据指材料最后出料时熔指(最小熔指)与最初出来料的熔指(最大熔指)。
实施例2：
1)混合
将80公斤中低粘尼龙1012树脂、0.5公斤复配加工助剂(将硅酮粉、TAF、抗氧剂1098和抗氧剂168按照质量比2：1：1：1复配而成)依次加入到高混机内高混3min后放料备用；
2)挤出
挤出机设定温度：喂料段140℃，熔化段200-220℃，机头段220℃，螺杆转速：15Hz；
待挤出机各区段温度达到设定温度后，并能用手转动螺杆时，将混好的材料加入挤出机(预先清洗)混炼，待机头能够平稳挤出料条时加入玻璃纤维，通过调整玻纤加入的股数、喂料量，使玻璃纤维的最终含量控制在19.5-20.5％(通过测量燃烧残余来确定玻纤的含量)；
3)待挤出机机头出料稳定后，对挤出的料条牵引经水冷冷却；对冷却的料条经吹干机进行吹干处理；
4)然后切粒机切粒、振动筛筛分干燥，干燥要求：80℃下干燥，水分控制在0.1％以内。然后放料并进行防潮包装即可，产品的性能指标见下表2所示。
实施例3：
将70公斤尼龙1012树脂和1.0公斤复配加工助剂(将硅酮粉、TAF、抗氧剂1098和抗氧剂168按照质量比2：1：1：1复配而成)依次加入到高混机内高混5min后放料备用。
挤出机设定温度：喂料段160℃，熔化段220-240℃，机头段240℃，螺杆转速：30Hz。
通过调整玻纤加入的股数、喂料量，使玻璃纤维的最终含量控制在29.5-30.5％。
干燥温度90℃。
其它同实施例2。产品的性能指标见下表2。
实施例4：
将70公斤尼龙1012树脂和1.5公斤复配加工助剂(将硅酮粉、TAF、抗氧剂1098和抗氧剂168按照质量比2：1：1：1复配而成)依次加入到高混机内高混5min后放料备用。
挤出机设定温度：喂料段160℃，熔化段220-240℃，机头段240℃，螺杆转速：30Hz。
通过调整玻纤加入的股数、喂料量，使玻璃纤维的最终含量控制在29.5-30.5％。
干燥温度90℃。
其它同实施例2。产品的性能指标见下表2。
实施例5：
将60公斤尼龙1012树脂和2公斤复配加工助剂(将硅酮粉、TAF、抗氧剂1098和抗氧剂168按照质量比2：1：1：1复配而成)依次加入到高混机内高混8min后放料备用。
挤出机设定温度：喂料段180℃，熔化段230-250℃，机头段260℃，螺杆转速：45Hz。
通过调整玻纤加入的股数、喂料量，使玻璃纤维的最终含量控制在39.5-40.5％。
干燥温度100℃。
其它同实施例2。产品的性能指标见下表2。
表2实施例2-5的产品性能
Figure BDA0001868083700000041
Figure BDA0001868083700000051
注：简支梁缺口冲击、拉伸强度、弯曲强度、收缩率、燃烧残余按对应的国标进行测试，纵横收缩率差是指材料最大收缩率与最小收缩率的差与最大收缩率的比值。
由表2我们可以看出，实施例2-5制作的产品性能均能满足技术要求，其中实施例3产品的综合性能最佳。因此，我们按照实施例3制作样料到相关客户处进行精密塑料制品(汽车上用的精密塑料齿轮)的注塑，并与相关进口材料的注塑情况进行对比，我司产品可以采取进口料相同工艺注塑出合格产品，能够满足客户的使用要求。具体情况如表3。
表3注塑情况对比表
Figure BDA0001868083700000052

Claims (8)

1.一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料，其特征是，由下述重量份的原料制成，中低粘尼龙1012树脂60-80，玻璃纤维19.5-40.5；另外加入上述两种原料总质量0.5-2％的复配加工助剂；所述中低粘尼龙1012树脂的熔指范围为15.6-19.2g/10min，熔程为186.5-191.8℃；
所述复配加工助剂为润滑脱模剂、防玻纤外露剂TAF、抗氧剂1098、抗氧剂168按照质量比2：0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2复配混合而成；
所述中低粘尼龙1012树脂是由下述方法制备而成：在尼龙1012制备过程中，在聚合阶段添加尼龙1012干盐重量的0.1±0.02％的十二碳二元酸和0.2±0.05％的成核剂；其聚合阶段采用的聚合工艺具体为：将1012盐、十二碳二元酸和成核剂、去离子水、抗氧化剂加入到聚合釜中，加热升温至230℃，在1.5MPa的压力下，聚合7小时，然后减压到常压，继续保温60min，取样检测熔指，若熔指小于20g/10min开始放料，否则继续保压，直至熔指达到要求后放料。
2.如权利要求1所述的一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料，其特征是，所述润滑脱模剂为乙撑双硬脂酰胺或者硅酮粉。
3.如权利要求2所述的一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料，其特征是，所述硅酮粉要求有机硅含量大于70％且细度大于1000目。
4.如权利要求1所述的一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料，其特征是，所述玻璃纤维为直径为12-14μm的连续式无碱玻璃纤维，剪切至最终长度为0.3-0.5mm。
5.如权利要求1-4中任意一项所述的一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料，其特征是，由下述重量份的原料制成，中低粘尼龙1012树脂60-70，玻璃纤维29.5-40.5；另外加入上述两种原料总质量1.0-2.0％的复配加工助剂。
6.如权利要求1-4中任意一项所述的一种精度高、结构复杂制品注塑用增强尼龙料的制备方法，其特征是，具体包括以下步骤：
1)将中低粘尼龙1012树脂和复配加工助剂在高混机内混合均匀；
2)待挤出机各区段温度达到设定温度，并能用手转动螺杆时，将混好的材料加入挤出机混炼，待机头能够平稳挤出料条时加入玻璃纤维；
3)待挤出机机头出料稳定后，对挤出的料条牵引经水冷冷却；对冷却的料条经吹干机进行吹干处理；
4)然后切粒机切粒、振动筛筛分后干燥包装。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征是，所述步骤2)挤出机设定温度：喂料段140-180℃，熔化段200-250℃，机头段220-260℃，螺杆转速：15-45Hz。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征是，所述步骤4)干燥要求：80-100℃下干燥，水分控制在0.1％以内。
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Denomination of invention: The invention relates to a reinforced nylon material for injection molding of products with high precision and complex structure and a preparation method thereof

Effective date of registration: 20211025

Granted publication date: 20210205

Pledgee: SHANDONG XINSHENG INDUSTRIAL DEVELOPMENT LLC

Pledgor: SHANDONG DONGCHEN NEW TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2021980011243