CN111925646A - 一种耐热水的尼龙复合材料及其制备方法、成型制件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐热水的尼龙复合材料及其制备方法、成型制件，所述耐热水的尼龙复合材料的原料包括耐高温尼龙料以及待改性尼龙料，所述待改性尼龙料包括新尼龙料、废旧尼龙料中的至少一种；所述制备方法为：将耐高温尼龙料以及待改性尼龙料搅拌混匀得到混合料，其中，所述待改性尼龙料包括新尼龙料、废旧尼龙料中的至少一种；所述成型制件为使用所述的耐热水的尼龙复合材料进行成型后得到。本发明将所述混合料进行压模后得到所述耐热水的尼龙复合材料。将耐高温尼龙料对新尼龙料、废旧尼龙料进行改性，就可以得到优异的耐热性和耐水性的效果，同时为充分处理和利用废弃物提供条件。
Description
技术领域
本发明涉及尼龙材料技术领域，尤其涉及一种耐热水的尼龙复合材料及其制备方法、成型制件。
背景技术
聚酰胺俗称尼龙(Nylon)，英文名称Polyamide(简称PA)，密度1.15g/cm，是分子主链上含有重复酰胺基团-[NHCO]-的热塑性树脂总称，包括脂肪族PA，脂肪-芳香族PA和芳香族PA。其中脂肪族PA品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。
市场上不管新尼龙料还是废旧尼龙料均具有较差的耐热水性能，尼龙在热水中长时间使用时，其寿命以及性能会下降严重，影响尼龙产品的使用情况、安全系数以及使用寿命。且在工厂对尼龙的加工过程中会产生大量的尼龙废旧及边角料即废旧尼龙料，这些废旧尼龙料因一些力学性能不达标无法使用。
因此，如何对新尼龙料或者废旧尼龙料的耐热水性进行改善，使其在热水中长时间使用仍然保持良好的力学性能，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种耐热水的尼龙复合材料及其制备方法、成型制件，将耐高温尼龙料对新尼龙料、废旧尼龙料进行改性，得到的尼龙复合材料得耐热水性有极大的提升，在热水的浸泡下仍然具有较好的力学性能。
本发明是这样实现的：
本发明目的之一在于提供一种耐热水的尼龙复合材料，所述耐热水的尼龙复合材料的原料包括耐高温尼龙料以及待改性尼龙料，所述待改性尼龙料包括新尼龙料、废旧尼龙料中的至少一种。
进一步地，所述耐高温尼龙料与所述待改性尼龙料的质量比为1～10：100。
进一步地，所述耐高温尼龙料的型号为尼龙6系列。
本发明目的之二在于提供所述的耐热水的尼龙复合材料的制备方法，所述方法包括：
将耐高温尼龙料以及待改性尼龙料搅拌混匀得到混合料，其中，所述待改性尼龙料包括新尼龙料、废旧尼龙料中的至少一种；
将所述混合料进行压模后得到所述耐热水的尼龙复合材料。
进一步地，所述耐高温尼龙料与所述待改性尼龙料的质量比为1～10：100。
进一步地，所述压膜时通过平板硫化机压模。
进一步地，所述将所述混合料进行压模后得到所述耐热水的尼龙复合材料，包括：
将所述混合料进行压模，压模温度为260℃～300℃，压模时间为5min～40min，后进行冷却，得到所述耐热水的尼龙复合材料。
本发明的目的之三在于提供一种成型制件，所述成型制件为使用所述的耐热水的尼龙复合材料进行成型后得到。
进一步地，所述成型采用的方式包括如下方式中的一种：积层吹塑成型、共挤出铸膜成型、共挤出吹塑成型、平板压制成型、中空吹塑成型、涂料中的浸涂法成型、喷涂法成型、刷涂法成型和电泳法成型。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和效果：
本发明提供的一种耐热水的尼龙复合材料，本申请人通过加入高温尼龙对新尼龙料、废旧尼龙料进行改性发现，改性后的尼龙复合材料相容性优良同时具有较强的耐热性和耐水性，具有优秀的耐高温性能，高温下仍然具有极高强度，而且其物性受吸水率影响极小。
本领域技术人员可知尼龙材料具有吸湿性，经过热水浸泡后，尼龙含亲水基团—酰氨基团使得材料内含有水分子，脆性降低，使用性能下降。同时，水分子是材料内部小分子物质分解，使材料内部产生孔洞，材料的拉伸强度、断裂伸长率以及弹性模量下降，同时孔洞吸收的冲击能量使材料的冲击强度增加。本发明通过加入高温尼龙改性后，能够减少水分子对尼龙材料的影响，极大提升材料的力学性能，且在热水的浸泡下仍然具有较好的力学性能，表明本发明的尼龙复合材料具有较强的耐热水性。
附图说明
图1为实施例1-3与对比例1的尼龙料的冲击强度结果；
图2为实施例1-3与对比例1的尼龙料的弹性模量结果；
图3为实施例1-3与对比例1的尼龙料的断裂伸长率结果；
图4为实施例1-3与对比例1的尼龙料的拉伸强度结果；
图5为实施例4-6与对比例2的尼龙料的冲击强度结果；
图6为实施例4-6与对比例2的尼龙料的弹性模量结果；
图7为实施例4-6与对比例2的尼龙料的断裂伸长率结果。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和装置等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种耐热水的尼龙复合材料，所述耐热水的尼龙复合材料的原料包括耐高温尼龙料以及待改性尼龙料，所述待改性尼龙料包括新尼龙料、废旧尼龙料中的至少一种。
本申请人通过加入高温尼龙对新尼龙料、废旧尼龙料进行改性，意外发现，改性后的尼龙复合材料相容性优良同时具有较强的耐热性和耐水性，高温热水下仍然具有极高强度，而且其物性受吸水率影响极小。
本领域技术人员可知尼龙材料具有吸湿性，经过热水浸泡后，尼龙含亲水基团—酰氨基团使得材料内含有水分子，脆性降低，使用性能下降。同时，水分子的挥发以及材料内部小分子物质分解，使材料内部产生孔洞，材料的拉伸强度、断裂伸长率以及弹性模量下降，同时孔洞吸收的冲击能量使材料的冲击强度增加。本发明通过加入高温尼龙改性后，能够减少水分子对尼龙材料的影响，极大提升材料的力学性能，且在热水的浸泡下仍然具有较好的力学性能，表明本发明的尼龙复合材料具有较强的耐热水性。表明高温尼龙与新尼龙料和/或废旧尼龙料发生了协同作用。
作为可选的实施方式，所述耐高温尼龙料与所述待改性尼龙料的质量比为1～10：100。若所述质量比小于1：100会使得效果不明显；若所述质量比大于10：100会有成本增加。
作为可选的实施方式，所述耐高温尼龙料的型号为尼龙6T系列。
所述待改性尼龙料为新尼龙料和废旧尼龙料的混合物时，所述新尼龙料、废旧尼龙料的质量比可以为任意比例。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供所述的耐热水的尼龙复合材料的制备方法，所述方法包括：
步骤1、将耐高温尼龙料以及待改性尼龙料搅拌混匀得到混合料，所述待改性尼龙料包括新尼龙料、废旧尼龙料中的至少一种；
步骤2、将所述混合料进行压模得到所述耐热水的尼龙复合材料。
作为可选的实施方式，所述步骤2通过平板硫化机压模。所述压模温度为260℃～300℃。若所述温度小于260℃会熔融不充分，材料出现孔洞，影响材料机械性能；若所述质量比大于300℃会使材料分子分解，破坏材料结构。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供一种成型制件，所述成型制件为使用所述的耐热水的尼龙复合材料进行成型后得到。
进一步地，所述成型采用的方式包括如下方式中的一种：积层吹塑成型、共挤出铸膜成型、共挤出吹塑成型、平板压制成型、中空吹塑成型、涂料中的浸涂法成型、喷涂法成型、刷涂法成型和电泳法成型。
所述的成型制件主要应用在家用热水管道的生产制作上。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种耐热水的尼龙复合材料进行详细说明。
实施例1
本实施例提供一种耐热水的尼龙复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将重量比为1：100的耐高温尼龙料和废旧尼龙料搅拌混匀；
步骤2、将步骤1混匀的物料通过平板硫化机压模(压模温度为260～300℃)即得到该耐热水的尼龙复合材料。
实施例2
本实施例提供一种耐热水的尼龙复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将重量比为5：100的耐高温尼龙料和废旧尼龙料搅拌混匀；
步骤2、将步骤1混匀的物料通过平板硫化机压模(压模温度为260～300℃)即得到该耐热水的尼龙复合材料。
实施例3
本实施例提供一种耐热水的尼龙复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将重量比为10：100的耐高温尼龙料和废旧尼龙料搅拌混匀；
步骤2、将步骤1混匀的物料通过平板硫化机压模(压模温度为260～300℃)即得到该耐热水的尼龙复合材料。
实施例4
本实施例提供一种耐热水的尼龙复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将重量比为1：100的耐高温尼龙料以及新尼龙料搅拌混匀；
步骤2、将步骤1混匀的物料通过平板硫化机压模(压模温度为260～300℃)即得到该耐热水的尼龙复合材料。
实施例5
本实施例提供一种耐热水的尼龙复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将重量比为5：100的耐高温尼龙料以及新尼龙料搅拌混匀；
步骤2、将步骤1混匀的物料通过平板硫化机压模(压模温度为260～300℃)即得到该耐热水的尼龙复合材料。
实施例6
本实施例提供一种耐热水的尼龙复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
步骤1、将重量比为10：100的耐高温尼龙料以及新尼龙料搅拌混匀；
步骤2、将步骤1混匀的物料通过平板硫化机压模(压模温度为260～300℃)即得到该耐热水的尼龙复合材料。
对比例1
该对比例为废旧尼龙料。
对比例2
该对比例为新尼龙料。
对比例3
该对比例为耐高温尼龙料。
对比例4
该对比例中所述耐高温尼龙料与所述新尼龙料的质量比为0.5：100，其余步骤均同实施例4。
实验例1
将实施例1-6制备得到的尼龙复合材料以及对比例1-3的尼龙料在水温为80℃的热水中浸泡，浸泡时间包括0天、1天、4天、7天，通过对热水浸泡后的材料的冲击性能以及拉伸性能进行测试，得到在不同水煮时间后的尼龙材料的性能特征，结果如表1-2所示。
表1
表2
表2中符号“-”表示未测试。
由表1-2的数据可知：
对比例1中，单独的废旧尼龙料的力学性能较差，热水浸泡后材料的拉伸强度、断裂伸长率以及弹性模量下降。
对比例2中，单独的新尼龙料的力学性能较差，热水浸泡后材料的拉伸强度、断裂伸长率以及弹性模量下降。
对比例3中，单独的高温尼龙料的力学性能较差，弹性模量为324MPa，冲击强度为8.1KJ/m2，拉伸强度为402MPa，断裂伸长率为53.1％。
对比例4中：质量比小于1：100，力学性能、耐热性和耐水性改善不明显。
与对比例1(单独的废旧尼龙料)和对比例3(单独的高温尼龙料)相比，本发明实施例1-3提供的一种耐热水的尼龙复合材料(废旧尼龙料+高温尼龙料)在热水下浸泡后仍然具有较好的力学性能，表明废旧尼龙料和高温尼龙料发生协同作用，制备成的尼龙复合材料耐热性和耐水性得到了极大地提升。
与对比例2(单独的新尼龙料)和对比例3(单独的高温尼龙料)相比，本发明实施例4-6提供的一种耐热水的尼龙复合材料(新尼龙料+高温尼龙料)在热水下浸泡后仍然具有较好的力学性能，表明新尼龙料和高温尼龙料发生协同作用，制备成的尼龙复合材料耐热性和耐水性得到了极大地提升。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (9)
1.一种耐热水的尼龙复合材料，其特征在于，所述耐热水的尼龙复合材料的原料包括耐高温尼龙料以及待改性尼龙料，所述待改性尼龙料包括新尼龙料、废旧尼龙料中的至少一种。
2.如权利要求1所述的耐热水的尼龙复合材料，其特征在于，所述耐高温尼龙料与所述待改性尼龙料的质量比为(1～10)：100。
3.如权利要求1所述的耐热水的尼龙复合材料，其特征在于，所述耐高温尼龙料的型号为尼龙6T系列。
4.一种耐热水的尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
将耐高温尼龙料以及待改性尼龙料搅拌混匀得到混合料，其中，所述待改性尼龙料包括新尼龙料、废旧尼龙料中的至少一种；
将所述混合料进行压模后得到所述耐热水的尼龙复合材料。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述耐高温尼龙料与所述待改性尼龙料的质量比为(1～10)：100。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述压膜时通过平板硫化机压模。
7.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述将所述混合料进行压模后得到所述耐热水的尼龙复合材料，包括：
将所述混合料进行压模，压模温度为260℃～300℃，压模时间为5min～40min，后进行冷却，得到所述耐热水的尼龙复合材料。
8.一种成型制件，其特征在于，所述成型制件为使用权利要求1-3任一所述的耐热水的尼龙复合材料进行成型后得到。
9.如权利要求8所述的一种成型制件，其特征在于，所述成型采用的方式包括如下方式中的一种：积层吹塑成型、共挤出铸膜成型、共挤出吹塑成型、平板压制成型、中空吹塑成型、涂料中的浸涂法成型、喷涂法成型、刷涂法成型和电泳法成型。
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