CN111548623A - 一种高刚性高强度尼龙隔热条及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高刚性高强度尼龙隔热条，其原料按重量份包括：尼龙6 50‑100，尼龙12T 15‑30，碳纤维复合物4‑10，环氧树脂10‑18，玻璃纤维5‑15，空心玻璃微珠1‑4，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶1‑3，相容剂1‑2，热稳定剂1‑2，分散剂1‑2，抗氧剂1‑2，润滑剂1‑2，色母粒1‑2，偶联剂0.5‑1.5。本发明公开了上述高刚性高强度尼龙隔热条制备方法，包括：将尼龙6、尼龙12T、碳纤维复合物、环氧树脂搅拌，加入偶联剂搅拌得到预混料；向预混料中加入空心玻璃微珠、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、相容剂、热稳定剂、分散剂、抗氧剂、润滑剂、色母粒、玻璃纤维，挤出造粒，成型。
Description
技术领域
本发明涉及尼龙隔热条技术领域，尤其涉及一种高刚性高强度尼龙隔热条及其制备方法。
背景技术
玻璃与窗框之间的密封对于铝合金窗的气密隔热效果来讲至关重要，用于此处的隔热密封条的性能好坏直接影响到铝合金窗的质量好坏。隔热密封条即是铝型材中热量传递路径上的“断桥”，减少热量在铝型材部位的传递，又是隔热型材中两侧铝型材的结构连接件。
隔热条作为门窗型材中的连接部件，在铝合金型材和钢型材门窗中起到力学传递的作用。以PA6加玻璃纤维的复合材料为原材料的隔热条，具有低的热传导性能，导热系数为0.3W/(m·K)，和铝合金型材的导热系数相近，所以加隔热条的铝合金门窗在受热或者寒冷天气下，铝合金和隔热条尺寸变化基本一致，把隔热条穿进铝合金型材中，两者一直能保持良好的结合性，使其具备良好的隔热、隔音、节能以及防尘效果。
现有使用的铝合金节能门窗、幕墙结构中。隔热条与建筑节能隔热铝型材之间的密封性不是很好，经过一段时间使用后，其强度降低明显，导致防尘性、防水性降低，粉尘和水分容易进入到隔热条与铝型材之间，影响隔热性能。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高刚性高强度尼龙隔热条及其制备方法。
一种高刚性高强度尼龙隔热条，其原料按重量份包括：尼龙650-100份，尼龙12T15-30份，碳纤维复合物4-10份，环氧树脂10-18份，玻璃纤维5-15份，空心玻璃微珠1-4份，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶1-3份，相容剂1-2份，热稳定剂1-2份，分散剂1-2份，抗氧剂1-2份，润滑剂1-2份，色母粒1-2份，偶联剂0.5-1.5份。
优选地，相容剂为甲基丙烯酸接枝马来酸酐。
优选地，热稳定剂为有机锡热稳定剂，优选为二月桂酸二丁基锡、硫代乙醇硬脂酸酯甲基锡、丁二酸单硫代乙醇酯硫醇甲基锡、二丁基锡双(异辛酸巯基乙酯)中至少一种。
优选地，抗氧剂为芳香胺类抗氧剂，优选为二苯胺、二氢喹啉中至少一种。
优选地，分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钙、聚乙二醇中至少一种。
优选地，碳纤维复合物采用如下工艺制备：
将碳纤维加入至硝酸溶液中，80-90℃搅拌1-2h，过滤，洗涤呈中性，得到预处理碳纤维；
将端氨基超支化聚酰胺溶解于甲醇溶液中，加入预处理碳纤维，60-80℃超声处理20-40min，超声功率为50-70KHz，然后用去离子水洗涤2-4次，真空干燥得到碳纤维复合物。
优选地，硝酸溶液的质量分数为55-65wt％，碳纤维、硝酸溶液的质量比为20-30：50-80。
优选地，端氨基超支化聚酰胺、无水甲醇、预处理碳纤维的质量比为2-4：50-80：15-25。
上述高刚性高强度尼龙隔热条制备方法，包括如下步骤：
S1、将尼龙6、尼龙12T、碳纤维复合物、环氧树脂混合，70-80℃干燥2-3h，搅拌后加入偶联剂继续搅拌得到预混料；
S2、向预混料中加入空心玻璃微珠、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、相容剂、热稳定剂、分散剂、抗氧剂、润滑剂、色母粒继续搅拌，加入玻璃纤维，310-340℃挤出造粒，成型得到高刚性高强度尼龙隔热条。
本发明的技术效果如下所示：
碳纤维复合物中，本发明在碳纤维表面接枝端氨基超支化聚酰胺大分子，不仅可增加碳纤维表面的活性官能团，而且官能团均一分布，形成三维立体结构，并具有独特的流变性能，不仅可促使尼龙6、尼龙12T与其他原料间均匀分散，从而降低体系应力集中程度，并促使玻璃纤维沿着熔体流动方向分布。
尼龙6的韧性极好，尼龙12T的分子链中既含有苯环又含有亚甲基，具有良好的力学性能和耐热性能，而碳纤维复合物的加入既有利于提高尼龙隔热条的加工性能，同时可与环氧树脂进行交联，从而在横向与纵向均起到良好的增强作用，使得隔热条的横纵向抗拉性能均能得到明显的改善，其强度增强明显。
本发明所得尼龙隔热条具有高强度、高尺寸稳定性的特点，即便在长时间使用后，也保持有较高的尺寸稳定性，应用于制备门窗隔热条，可有效解决由于材料变形导致材料和门窗框之间间隙增加的问题，使之持续地保持良好的结合性能，从而避免使用过程中出现隔热条变形导致门窗的隔热、隔音、节能以及防尘性能下降的问题。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
一种高刚性高强度尼龙隔热条，其原料包括：尼龙6 50kg，尼龙12T 30kg，碳纤维复合物4kg，环氧树脂18kg，玻璃纤维5kg，空心玻璃微珠4kg，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶1kg，甲基丙烯酸接枝马来酸酐2kg，二月桂酸二丁基锡1kg，乙烯基双硬脂酰胺2kg，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1kg，氧化聚乙烯蜡2kg，色母粒1kg，硅烷偶联剂KH5501.5kg。
碳纤维复合物采用如下工艺制备：
将20kg碳纤维加入至80kg质量分数为55wt％硝酸溶液中，90℃搅拌1h，过滤，洗涤呈中性，得到预处理碳纤维；
将4kg端氨基超支化聚酰胺溶解于50kg无水甲醇中，加入25kg预处理碳纤维，60℃超声处理40min，超声功率为50KHz，然后用去离子水洗涤4次，真空干燥得到碳纤维复合物。
上述高刚性高强度尼龙隔热条制备方法，包括如下步骤：
S1、将尼龙6、尼龙12T、碳纤维复合物、环氧树脂混合，70℃干燥2-3h，送入高速搅拌机中，以600r/min搅拌2min，加入硅烷偶联剂KH550继续搅拌2min，得到预混料；
S2、向预混料中加入空心玻璃微珠、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、相容剂、二月桂酸二丁基锡、乙烯基双硬脂酰胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、氧化聚乙烯蜡、色母粒继续搅拌5min，投料至双螺杆挤出机主喂料桶中，玻璃纤维在侧喂料口加入，340℃挤出造粒，设置转速为150r/min，成型得到高刚性高强度尼龙隔热条。
实施例2
一种高刚性高强度尼龙隔热条，其原料包括：尼龙6 100kg，尼龙12T 15kg，碳纤维复合物10kg，环氧树脂10kg，玻璃纤维15kg，空心玻璃微珠1kg，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶3kg，甲基丙烯酸接枝马来酸酐1kg，二月桂酸二丁基锡2kg，乙烯基双硬脂酰胺1kg，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体2kg，氧化聚乙烯蜡1kg，色母粒2kg，硅烷偶联剂KH5600.5kg。
碳纤维复合物采用如下工艺制备：
将30kg碳纤维加入至50kg质量分数为65wt％硝酸溶液中，80℃搅拌2h，过滤，洗涤呈中性，得到预处理碳纤维；
将2kg端氨基超支化聚酰胺溶解于80kg无水甲醇中，加入15kg预处理碳纤维，80℃超声处理20min，超声功率为70KHz，然后用去离子水洗涤2次，真空干燥得到碳纤维复合物。
上述高刚性高强度尼龙隔热条制备方法，包括如下步骤：
S1、将尼龙6、尼龙12T、碳纤维复合物、环氧树脂混合，80℃干燥2h，送入高速搅拌机中，以600r/min搅拌2min，加入硅烷偶联剂KH560继续搅拌2min，得到预混料；
S2、向预混料中加入空心玻璃微珠、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、相容剂、二月桂酸二丁基锡、乙烯基双硬脂酰胺、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、氧化聚乙烯蜡、色母粒继续搅拌5min，投料至双螺杆挤出机主喂料桶中，玻璃纤维在侧喂料口加入，340℃挤出造粒，设置转速为150r/min，成型得到高刚性高强度尼龙隔热条。
实施例3
一种高刚性高强度尼龙隔热条，其原料包括：尼龙6 60kg，尼龙12T 25kg，碳纤维复合物6kg，环氧树脂16kg，玻璃纤维8kg，空心玻璃微珠3kg，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶1.5kg，甲基丙烯酸接枝马来酸酐1.7kg，硫代乙醇硬脂酸酯甲基锡1.2kg，三硬脂酸甘油酯1.7kg，2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体1.2kg，氧化聚乙烯蜡1.6kg，色母粒1.1kg，硅烷偶联剂KH570 1.2kg。
碳纤维复合物采用如下工艺制备：
将22kg碳纤维加入至70kg质量分数为58wt％硝酸溶液中，88℃搅拌1.3h，过滤，洗涤呈中性，得到预处理碳纤维；
将3.5kg端氨基超支化聚酰胺溶解于60kg无水甲醇中，加入22kg预处理碳纤维，65℃超声处理35min，超声功率为55KHz，然后用去离子水洗涤3次，真空干燥得到碳纤维复合物。
上述高刚性高强度尼龙隔热条制备方法，包括如下步骤：
S1、将尼龙6、尼龙12T、碳纤维复合物、环氧树脂混合，78℃干燥2.3h，送入高速搅拌机中，以550r/min搅拌2.5min，加入硅烷偶联剂KH570继续搅拌1.7min，得到预混料；
S2、向预混料中加入空心玻璃微珠、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、相容剂、硫代乙醇硬脂酸酯甲基锡、三硬脂酸甘油酯、2,2,4-三甲基-1,2-二氢化喹啉聚合体、氧化聚乙烯蜡、色母粒继续搅拌8min，投料至双螺杆挤出机主喂料桶中，玻璃纤维在侧喂料口加入，330℃挤出造粒，设置转速为160r/min，成型得到高刚性高强度尼龙隔热条。
实施例4
一种高刚性高强度尼龙隔热条，其原料包括：尼龙6 80kg，尼龙12T 20kg，碳纤维复合物8kg，环氧树脂12kg，玻璃纤维12kg，空心玻璃微珠2kg，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶2.5kg，甲基丙烯酸接枝马来酸酐1.3kg，丁二酸单硫代乙醇酯硫醇甲基锡1.8kg，硬脂酸钙1.3kg，N-异丙基-N’-苯基对苯二胺1.8kg，氧化聚乙烯蜡1.4kg，色母粒1.9kg，硅烷偶联剂KH550 0.8kg。
碳纤维复合物采用如下工艺制备：
将28kg碳纤维加入至60kg质量分数为62wt％硝酸溶液中，82℃搅拌1.7h，过滤，洗涤呈中性，得到预处理碳纤维；
将2.5kg端氨基超支化聚酰胺溶解于70kg无水甲醇中，加入18kg预处理碳纤维，75℃超声处理25min，超声功率为65KHz，然后用去离子水洗涤3次，真空干燥得到碳纤维复合物。
上述高刚性高强度尼龙隔热条制备方法，包括如下步骤：
S1、将尼龙6、尼龙12T、碳纤维复合物、环氧树脂混合，72℃干燥2.7h，送入高速搅拌机中，以450r/min搅拌3.5min，加入硅烷偶联剂KH550继续搅拌1.3min，得到预混料；
S2、向预混料中加入空心玻璃微珠、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、相容剂、丁二酸单硫代乙醇酯硫醇甲基锡、硬脂酸钙、N-异丙基-N’-苯基对苯二胺、氧化聚乙烯蜡、色母粒继续搅拌12min，投料至双螺杆挤出机主喂料桶中，玻璃纤维在侧喂料口加入，320℃挤出造粒，设置转速为180r/min，成型得到高刚性高强度尼龙隔热条。
实施例5
一种高刚性高强度尼龙隔热条，其原料包括：尼龙6 70kg，尼龙12T 22kg，碳纤维复合物7kg，环氧树脂14kg，玻璃纤维10kg，空心玻璃微珠2.5kg，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶2kg，甲基丙烯酸接枝马来酸酐1.5kg，二丁基锡双(异辛酸巯基乙酯)1.5kg，聚乙二醇1.5kg，N-(1,3-二甲基)丁基-N’-苯基对苯二胺1.5kg，氧化聚乙烯蜡1.5kg，色母粒1.5kg，硅烷偶联剂KH570 1kg。
碳纤维复合物采用如下工艺制备：
将25kg碳纤维加入至65kg质量分数为60wt％硝酸溶液中，85℃搅拌1.5h，过滤，洗涤呈中性，得到预处理碳纤维；
将3kg端氨基超支化聚酰胺溶解于65kg无水甲醇中，加入20kg预处理碳纤维，70℃超声处理30min，超声功率为60KHz，然后用去离子水洗涤3次，真空干燥得到碳纤维复合物。
上述高刚性高强度尼龙隔热条制备方法，包括如下步骤：
S1、将尼龙6、尼龙12T、碳纤维复合物、环氧树脂混合，75℃干燥2.5h，送入高速搅拌机中，以500r/min搅拌3min，加入硅烷偶联剂KH570继续搅拌1.5min，得到预混料；
S2、向预混料中加入空心玻璃微珠、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、相容剂、二丁基锡双(异辛酸巯基乙酯)、聚乙二醇、N-(1,3-二甲基)丁基-N’-苯基对苯二胺、氧化聚乙烯蜡、色母粒继续搅拌10min，投料至双螺杆挤出机主喂料桶中，玻璃纤维在侧喂料口加入，325℃挤出造粒，设置转速为170r/min，成型得到高刚性高强度尼龙隔热条。
将实施例3-5高刚性高强度尼龙隔热条进行检测，其结果如下：
| 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 拉伸强度，Mpa | 175 | 178 | 182 |
| 断裂伸长率，％ | 3.13 | 3.42 | 3.25 |
| 弯曲强度，Mpa | 216 | 225 | 222 |
| 缺口冲击强度，kJ/m<sup>2</sup> | 11.39 | 10.25 | 11.96 |
| 热变形温度，℃ | 257 | 263 | 265 |
| 导热系数，W/(m·K) | 0.10 | 0.12 | 0.11 |
上述拉伸强度、断裂伸长率按GB 1040检测，测试条件为50mm/min；弯曲强度按GB9341检测，2mm/min；缺口冲击强度按GB 1843检测；热变形温度按GB 1634检测，测试条件为1.8Mpa×6.4min；导热系数按GB 3139检测。
将实施例3-5高刚性高强度尼龙隔热条在水中进行测试，其结果如下：
上述拉伸强度均按GB 1040检测，测试条件为50mm/min。
由上表可知：本发明所得尼龙隔热条具有高强度、高尺寸稳定性的特点，即便在长时间使用后，也保持有较高的尺寸稳定性，应用于制备门窗隔热条，可有效解决由于材料变形导致材料和门窗框之间间隙增加的问题，使之持续地保持良好的结合性能，从而避免使用过程中出现隔热条变形导致门窗的隔热、隔音、节能以及防尘性能下降的问题。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种高刚性高强度尼龙隔热条，其特征在于，其原料按重量份包括：尼龙6 50-100份，尼龙12T 15-30份，碳纤维复合物4-10份，环氧树脂10-18份，玻璃纤维5-15份，空心玻璃微珠1-4份，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶1-3份，相容剂1-2份，热稳定剂1-2份，分散剂1-2份，抗氧剂1-2份，润滑剂1-2份，色母粒1-2份，偶联剂0.5-1.5份。
2.根据权利要求1所述高刚性高强度尼龙隔热条，其特征在于，相容剂为甲基丙烯酸接枝马来酸酐。
3.根据权利要求1所述高刚性高强度尼龙隔热条，其特征在于，热稳定剂为有机锡热稳定剂，优选为二月桂酸二丁基锡、硫代乙醇硬脂酸酯甲基锡、丁二酸单硫代乙醇酯硫醇甲基锡、二丁基锡双(异辛酸巯基乙酯)中至少一种。
4.根据权利要求1所述高刚性高强度尼龙隔热条，其特征在于，抗氧剂为芳香胺类抗氧剂，优选为二苯胺、二氢喹啉中至少一种。
5.根据权利要求1所述高刚性高强度尼龙隔热条，其特征在于，分散剂为乙烯基双硬脂酰胺、三硬脂酸甘油酯、硬脂酸钙、聚乙二醇中至少一种。
6.根据权利要求1所述高刚性高强度尼龙隔热条，其特征在于，碳纤维复合物采用如下工艺制备：
将碳纤维加入至硝酸溶液中，80-90℃搅拌1-2h，过滤，洗涤呈中性，得到预处理碳纤维；
将端氨基超支化聚酰胺溶解于甲醇溶液中，加入预处理碳纤维，60-80℃超声处理20-40min，超声功率为50-70KHz，然后用去离子水洗涤2-4次，真空干燥得到碳纤维复合物。
7.根据权利要求6所述高刚性高强度尼龙隔热条，其特征在于，硝酸溶液的质量分数为55-65wt％，碳纤维、硝酸溶液的质量比为20-30：50-80。
8.根据权利要求6所述高刚性高强度尼龙隔热条，其特征在于，端氨基超支化聚酰胺、无水甲醇、预处理碳纤维的质量比为2-4：50-80：15-25。
9.一种如权利要求1-8任一项所述高刚性高强度尼龙隔热条制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将尼龙6、尼龙12T、碳纤维复合物、环氧树脂混合，70-80℃干燥2-3h，搅拌后加入偶联剂继续搅拌得到预混料；
S2、向预混料中加入空心玻璃微珠、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、相容剂、热稳定剂、分散剂、抗氧剂、润滑剂、色母粒继续搅拌，加入玻璃纤维，310-340℃挤出造粒，成型得到高刚性高强度尼龙隔热条。
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