CN115260486A - 原位聚合尼龙基母料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种原位聚合尼龙基母料，包括尼龙单体、催化剂、活化剂、抗氧剂、热稳定剂、功能助剂等原料组分，其中尼龙单体选用环状酰胺类单体，功能助剂包括阻燃剂、填充剂、抗静电剂、颜料中的至少一种，将原料组分中的尼龙单体分为两部分，催化剂与其中一部分尼龙单体熔融混合，活化剂与另一部分尼龙单体熔融混合，催化剂、活化剂、功能助剂加入任一尼龙单体的熔融体系或向两尼龙单体的熔融体系均加入，最后所有原料经螺杆反应挤出一步法制得尼龙基母料。获得的原位聚合尼龙基母料能使不同相之间分散更好、界面作用更强，较好的解决功能助剂分散和界面相互作用弱的问题，使大量加入功能助剂后制品的物理机械性能基本维持不变。

Description

原位聚合尼龙基母料及其制备方法
技术领域
本发明涉及尼龙基母料技术领域，尤其涉及一种原位聚合尼龙基母料及其制备方法。
背景技术
随着塑料工业的发展和技术进步，母料的应用愈来愈广泛。母料是把塑料助剂超常量地载附于树脂中而制成的浓缩体，从而在制造塑料制品时，不必再加入该种塑料助剂，而只需加入相应的母料即可。较早出现的母料是填充母料，即填料、载体树脂和少量必要助剂的预混物，其作用是在保证良好加工性和制品性能的同时能更方便而较多的填加廉价填料，以达到降低生产成本，改善加工性和制品性能的目的。随之技术发展，人们希望塑料母料不仅限于单纯降低成本目的的填充母料，还能有各种用于专门目的的功能性母料，如提高塑料制品燃烧性能的阻燃母料，提高塑料制品抗静电性能的防静电母料，以及方便塑料着色用的色母料等。各种功能型母料可以方便的加入塑料基体中，便捷有效的使塑料制品具有阻燃、抗静电等性能，从而应用于家电、纺织、建筑等有具体要求的领域。
功能型母料往往是通过向聚合物基体增加功能性填料来保持或进一步改善塑料制品性能，如采用脂肪酸、表面活性剂和偶联剂对填料进行活化改性；或者应用改性剂和各种助剂，使之具有更好的性能。这些母料中的功能助剂大部分为无机添加剂，对于聚合物基体来说，无机添加剂是惰性物质，在聚合物材料的加工过程中，性能不会改变，因此添加剂自身的各种性能必然会带进聚合物中，影响聚合物的性质。
以添加剂粒径为例，在一定范围内粒子越细加工和分散越困难，但是对塑料的综合机械性能越有利，故添加剂粒子的大小对塑料性能有很大的影响。具体而言，粒径大小的选择因塑料种类、加工方法不同而定，一般在0.1～5μm范围内，特殊情况下可使用0.1μm以下的品种，但是表面处理则相对关键，否则粒子很容易发生团聚而达不到良好的分散，在要求不高的情况下可使用5～15μm，而数十微米以上的粒子一般不使用。另外由于添加剂通常表面属于亲水性，而树脂聚合物基体则是亲油性界面，两者之间界面的结合好坏是影响最终制品性能优劣的关键因素。无论对于纳米级粒子还是微米级粒子，通常需加入添加剂后都必须采取或简单或复杂的方法来对粒子表面进行从亲水性到亲油性的处理，从使用通用型表面处理剂到根据不同的无机表面和聚合物基体自行合成特定的表面处理剂，这些增加粒子分散性以及两相(多相)界面黏合力的表面改性处理不仅都提高了母料制备的成本，而且对于某些不易改性的产品来说，效果却并不理想。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种原位聚合尼龙基母料，其特点是在尼龙单体阶段与各种添加剂充分混合分散后进行聚合，从而增强聚合过程尼龙基体与功能助剂间不同相的界面作用力，使功能助剂在母料中具备优良的分散均匀性，进而提升塑料制品的物理机械性能。
为实现上述目的，本发明提供的原位聚合尼龙基母料，包括以下质量份原料组分：
Figure BDA0003778279060000021
所述尼龙单体选用环状酰胺类单体；
所述功能助剂包括阻燃剂、填充剂、抗静电剂、颜料中的至少一种；
将原料组分中的尼龙单体分为两部分，催化剂与其中一部分尼龙单体熔融混合，活化剂与另一部分尼龙单体熔融混合，催化剂、活化剂、功能助剂加入任一尼龙单体的熔融体系或向两尼龙单体的熔融体系均加入，最后所有原料经螺杆反应挤出一步法制得尼龙基母料。
本发明的尼龙基母料，以低粘度的尼龙单体既作为母料基体，又作为母料聚合反应的溶剂，使各功能性无机添加剂即功能助剂在尼龙单体中得到均匀分散的同时，发挥尼龙单体对无机添加剂界面作用强的特点，在尼龙单体阶段与各种添加剂充分混合后再引发尼龙单体的阴离子聚合反应，实现原位聚合，从而保证生成的尼龙母料中尼龙基体与功能助剂间具备良好的分散性和界面性能。由于功能助剂和尼龙的两相界面作用强，且阴离子聚合反应得到的尼龙(单体浇铸尼龙)分子量比通常的尼龙6或尼龙66大，机械强度高，使本发明获得的尼龙母料不仅具备所希望的功能，而且在显著增大功能助剂用量的基础上还不会明显降低制品的机械强度和物理性能，能使机械性能基本维持不变。相较于传统母料或色母粒制备过程利用表面处理剂的熔融共混方式，不仅能有效解决塑料基体与无机添加物间结合力的问题，还克服了传统制备中添加剂加入量少、混合不均匀、效果差、造成塑料制品物理机械性能下降等缺陷；而且本发明在某些情况下可以不使用处理剂，这对于传统的母料制备方法，是无法实现的。
同时，本发明还通过限定原料组分间特定熔融混合方式，来解决尼龙单体与催化剂、活化剂一旦共混便随即发生聚合反应而造成无法发挥尼龙单体作为聚合反应溶剂作用、无法充分分散功能助剂的问题，从而使本发明技术方案切实可行。
作为对上述技术方案的限定，所述环状酰胺类单体包括己内酰胺、辛内酰胺、丁内酰胺、十二内酰胺中的至少一种。
原位聚合尼龙基母料涵盖了多种功能母料和色母料，根据实际需求确定母料中尼龙单体的原料，可选用其中一种单体，也可以选用几种单体配合使用，尼龙单体含量可为10～90份，以制备高浓度母料时使尼龙单体含量达到10～90％。
作为对上述技术方案的限定，所述催化剂选用碱金属盐、碱金属醇、金属氢氧化物的一种。
用于本发明的催化剂可以是金属钠或其他氢化物油剂、醇钠、氢氧化钠、碳酸钠等，还可用有机金属化合物如格式试剂(RMgX)和烷基铝钠等体系作为阴离子聚合催化剂。
作为对上述技术方案的限定，所述活化剂选用乙酰基内酰胺、己二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、内酰胺-二异氰酸盐嵌段物、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、溶于甲基吡咯烷酮的多异氰酸酯、碳酸二苯酯的一种。
可用于本发明的活化剂主要形式是
Figure BDA0003778279060000041
即在内酰胺环的叔氮原子上有一个极性的取代基团X，后一式中的R与R’均为烷基碳氢链。活化剂的另一应用是可以引入各种官能基团，以达到改性等目的。
作为对上述技术方案的限定，所述抗氧剂选用受阻酚类抗氧剂，包括1,1,3-三(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)-丁烷、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羧基苯基)丙酸]季戊四醇酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺-己二胺、N,N＇-1,6-亚已基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]中的至少一种。
所述热稳定剂选用亚磷酸酯类热稳定剂，包括三芳基酯、三烷基酯、三烷基化芳基酯、烷基芳基混合酯、三硫带烷基酯、双亚磷酸酯、聚合型亚磷酸酯中的至少一种。具体有：三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、三(4-辛基苯基)亚磷酸酯、双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯、三[(4-辛基乙基)苯基]亚磷酸酯、含硫化合物硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸双十八烷酯等。
抗氧剂和热稳定剂是为了保证尼龙基母料在反应挤出过程中或螺杆再次加工过程中保持稳定不发生降解，抗氧剂和热稳定剂的用量根据制备路线和螺杆加工温度等工艺条件进行调整。
作为对上述技术方案的限定，所述阻燃剂选用添加型阻燃剂，包括水合硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、多聚磷酸铵、锡钼化合物中的至少一种；
所述填充剂选用硅酸盐类、二氧化硅类、氧化物类、金属粉类填充剂，包括碳酸钙、滑石粉、玻璃微珠、云母片、二氧化硅、木粉、金属粉中的至少一种；
所述抗静电剂包括烷基硫酸酯、烷基磷酸酯、季铵盐类、脂肪醇环氧乙烷加成物、碳黑、金属粉末中的至少一种；
所述颜料包括碳黑、铬黄、钛白、锌钡白、铁黄、银粉、黄铜粉中的至少一种。
阻燃剂、填充剂、抗静电剂、无机颜料等添加物是实现母料功能化的主体，它们在尼龙单体中充分分散，并在单体反应形成聚合物长链时被包含在树脂基体中。这些添加物选用与尼龙单体浸润效果好、界面作用强的无机粉料，粉料粒径不宜超过数十微米，粒径越细制备的母料性能越佳。由于无机粉料在尼龙单体熔融态中加入，利用无机粉料在尼龙单体原位聚合生成母料过程的低粘度和强制分散作用。
作为对上述技术方案的限定，原料组分中还包括用于对功能助剂进行处理的处理剂，所述处理剂选用硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂中的至少一种。
作为对上述技术方案的限定，所述处理剂包括γ-胺基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、γ-(乙二胺基)丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯、单烷氧基脂肪酸钛酸酯、螯合型钛酸酯中的至少一种。
使用以硅烷类偶联剂或钛酸酯类偶联剂为主的处理剂可取得更为优异的效果。
同时，本发明还提供了如上所述原位聚合尼龙基母料的制备方法，原料经螺杆反应挤出一步法制备尼龙基母料，包括以下制备步骤：
将催化剂和部分尼龙单体加入到储罐一，在氮气保护条件下熔融混合反应；将活化剂和另一部分尼龙单体加入储罐二，在氮气保护条件下熔融混合反应；两储罐温度控制在80～120℃；将抗氧剂、热稳定剂、功能助剂加入到任一储罐中或将抗氧剂、热稳定剂、功能助剂中的每一种原料分为两部分加入到两储罐中，充分搅拌保持两个储罐物料得到充分分散；
两储罐物料通过管道进入混料腔混合后再输送至螺杆反应器，在储罐到螺杆反应器之间保持输送和混合过程物料的温度均在100～120℃，在螺杆反应器中物料加热至温度130～240℃，停留时间5～20分钟，挤出口温度保持在200～230℃，挤出尼龙条经冷却造粒得到原位聚合尼龙基母料。
制备过程对于储罐、管道和混料腔温度的控制既要使物料保持熔融体系、充分分散，解决功能助剂的分散问题，又要避免单体聚合反应过于迅速，堵塞在混料腔，影响接下来反应的顺利进行。
两储罐中尼龙单体的加入量大约按1:(1～1.5)分配，功能助剂在两储罐间约按1:(0～1.5)分配，与两储罐分别相连的两管道输送至混料腔的进料比按1:(1～1.5)分配。制备过程两储罐物料的加入量和进料分配原则是保持物料间粘度相当，避免出现粘度差距过大导致接下来反应无法保证顺利进行的问题。
作为对上述技术方案的限定，功能助剂加入储罐前，使用处理剂对功能助剂进行常温预混处理；或者将处理剂与功能助剂一起加入到任一储罐中或分两部分加入到两储罐中。
一步法制备尼龙基母料，在连续聚合反应挤出设备中进行。原料催化剂、活化剂先分别与尼龙单体充分混合和分散后，再分别加入抗氧化剂、热稳定剂和功能助剂，分两管道加入到挤出设备螺杆反应器中进行原位聚合反应，挤出的尼龙条经造粒得到尼龙基母料。该方法可以连续生产，有利于工业化的实现。
本发明的原位聚合尼龙基母料，充分利用尼龙单体低粘度的优势，直接将其作为添加剂的溶剂，使各组分有更好的分散，再利用原位聚合的方法，即通过引发与添加物充分混合的尼龙单体的阴离子聚合反应来制备母料，不同于通常的将填充剂等添加物用螺杆等塑料机械直接分散在塑料聚合基体中的母料制备方法，原位聚合尼龙基母料能使不同相之间分散更好，界面作用更强，较好的解决添加剂分散和界面相互作用弱的问题，且大量加入添加剂后制品的物理机械性还能基本维持不变，推进母料的技术发展和应用。
附图说明
图1为本发明一步法制备尼龙基母料使用的连续聚合反应挤出设备结构示意图；
图2为实施例1、对比例1的母料样品SEM对照图，其中a为实施例1原位聚合制备的纳米碳酸钙填充尼龙母料样品SEM图，b为对比例1熔融共混制备的纳米碳酸钙填充尼龙母料样品SEM图；
图3为实施例2、对比例2的母料样品SEM对照图，其中a为实施例2原位聚合制备的二氧化钛填充尼龙母料样品SEM图，b为对比例2熔融共混二氧化钛填充尼龙母料样品SEM图；
图4为实施例3、对比例3的母料样品SEM对照图，其中a为实施例3原位聚合制备的蒙脱土阻燃尼龙母料样品SEM图，b为对比例3熔融共混制备的蒙脱土阻燃尼龙母料样品SEM图；
图5为实施例4、对比例4的母料样品SEM对照图，其中a为实施例4原位聚合制备的氢氧化镁尼龙母料样品SEM图，b为对比例4熔融共混制备的氢氧化镁尼龙母料样品SEM图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下述实施例与对比例涉及的原料组分均为市场购买的典型产品。
实施例一
本实施例涉及本发明原位聚合尼龙基母料的制备。
螺杆反应挤出一步法制备尼龙基母料，使用连续聚合反应挤出设备，如图1所示，其中储罐一装有部分反应原料，储罐二装有另一部分反应原料，两储罐均具备搅拌器，使两部分原料在不断搅拌状态下得到充分混合、分散和反应；两储罐均可密封并具备加热装置，可在一定温度、抽真空一段时间后通氮气保护储罐中物料，以及保证混合物对管道的输送压力。两储罐各通过一管道连接混料腔，储罐中物料通过两管道按比例进入混料腔混合再进入螺杆反应器，各管道上分别设齿轮计量泵保证两管道的进料比，两管道和两齿轮计量泵上设置有加热保温装置使温度保持在一定范围。物料在螺杆反应器中发生聚合完全并沿着反应器向挤出口方向传送。反应器内保持加热温度、物料停留时间，挤出口设定温度，挤出的尼龙条再经水冷后剪切造粒得到专用尼龙母料。这种方法可以连续生产，有利于工业化的实现。
实施例1
一种纳米碳酸钙填充尼龙母料，配方见下表。
Figure BDA0003778279060000091
储罐一中加入40份己内酰胺，抽真空通氮气保护，然后在搅拌状态下加热熔融，再加入0.4份氢氧化钠不断搅拌反应，保持储罐恒温100℃；储罐二中加入40份己内酰胺，抽真空通氮气保护，然后在搅拌状态下加热熔融，再依次加入1.2份甲苯二异氰酸酯、0.2份三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和0.4份1,1,3-三(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)-丁烷，不断搅拌反应，保持储罐恒温100℃；用0.2份γ-胺基丙基三乙氧基硅烷对20份纳米级碳酸钙进行预混常温处理后，均分为两部分加入到储罐一和储罐二中，充分搅拌保持两个储罐物料得到完全分散，当两储罐内物料搅拌时间超过0.5小时后，开动齿轮计量泵，将两储罐中混合物料按照1:1的比例打入混料腔，管道和齿轮泵温度控制为120℃。螺杆反应器内温度设定为150～230℃，挤出口温度设定为220℃。调整螺杆转速，使物料在螺杆内停留时间大约为10分钟。如果要提高物料停留时间则要相应提高配方中热稳定剂的含量，挤出的尼龙水冷后造粒干燥，得到纳米碳酸钙填充尼龙母料。
对比例1
熔融共混制备纳米碳酸钙填充尼龙母料，配方见下表。
Figure BDA0003778279060000092
Figure BDA0003778279060000101
首先在高混机中加入干燥的尼龙6，然后加入经过γ-胺基丙基三乙氧基硅烷处理后干燥的纳米碳酸钙，开动搅拌使其混合均匀，再加入三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和的1,1,3-三(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)-丁烷，高速搅拌充分混合。将混合物加入到180～230℃双螺杆中混炼，挤出造粒得到纳米碳酸钙填充尼龙6母料。
对比分析实施例1与对比例1获得的两种尼龙母料样品，通过扫描电子显微镜观察两母料样品的分散情况，见图2所示的SEM对照图，在相同的放大倍数下，实施例1中纳米碳酸钙较对比例1中的分散尺寸小且均匀。
实施例2
一种高填充二氧化钛尼龙母料，配方见下表。
Figure BDA0003778279060000102
储罐一中加入45份己内酰胺，抽真空通氮气保护，然后在搅拌状态下加热熔融，再依次加入0.43份氢氧化钠和7.5份二氧化钛不断搅拌反应，保持储罐恒温110℃；储罐二中加入40份己内酰胺，抽真空通氮气保护，然后在搅拌状态下加热熔融，再依次加入1.25份乙酰基己内酰胺、0.2份三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、7.5份二氧化钛和0.4份1,1,3-三(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)-丁烷，不断搅拌反应，保持储罐恒温110℃；充分搅拌保持两个储罐物料得到完全分散，当两储罐内物料搅拌时间超过1小时后，开动齿轮计量泵，将两储罐中混合物料按照1:1的比例打入混料腔，管道和齿轮泵温度控制为120℃。反应器内温度设定为160～230℃，挤出口温度设定为220℃。调整螺杆转速，使物料在螺杆内停留时间大约为10分钟。如果要提高物料停留时间则要相应提高配方中热稳定剂的含量，挤出的尼龙水冷后造粒干燥，得到二氧化钛填充尼龙母料。
对比例2
熔融共混制备二氧化钛填充尼龙母料，配方见下表。
Figure BDA0003778279060000111
首先在高混机中加入干燥的尼龙6，再加入干燥的二氧化钛，开动搅拌使其混合均匀，之后加入三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和1,1,3-三(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)-丁烷，高速搅拌充分混合。将混合物加入到180～230℃双螺杆中混炼，挤出造粒得到二氧化钛填充尼龙6母料。
对比分析实施例2与对比例2获得的两种尼龙母料样品，通过扫描电子显微镜观察两样品的分散情况，见图3所示的SEM对比图。在相同的放大倍数下，实施例2中二氧化钛较对比例2中的分散尺寸小且均匀。
实施例3
制备蒙脱土阻燃尼龙母料，配方见下表。
Figure BDA0003778279060000121
储罐一中加入45份己内酰胺，抽真空通氮气保护，然后在搅拌状态下加热熔融，加入10份蒙脱土和0.1份三异硬脂酰基钛酸异丙酯，再加入0.36份钠代己内酰胺，不断搅拌反应，保持储罐恒温100℃；储罐二中加入45份己内酰胺，抽真空通氮气保护，然后在搅拌状态下加热熔融，再依次加入0.9份甲苯二异氰酸酯、0.5份3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺-己二胺和0.5份双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，不断搅拌反应，保持储罐恒温100℃；充分搅拌保持两个储罐物料得到完全分散，当两储罐内物料搅拌时间超过1小时后，开动齿轮计量泵，将两储罐中混合物料按照1:1的比例打入混料腔，管道和齿轮泵温度控制为110℃。反应器内温度设定为150～230℃，挤出口温度设定为220℃。调整螺杆转速，使物料在螺杆内停留时间大约为15分钟。如果要提高物料停留时间则要相应提高配方中热稳定剂的含量，挤出的尼龙水冷后造粒干燥，得到蒙脱土阻燃尼龙母料。
对比例3
熔融共混制备蒙脱土阻燃尼龙母料，配方见下表。
Figure BDA0003778279060000122
Figure BDA0003778279060000131
首先在高混机中加入干燥的蒙脱土和三异硬脂酰基钛酸异丙酯，开动搅拌使其混合均匀，再加入干燥的尼龙6，之后加入3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺-己二胺和双(2,4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，高速搅拌充分混合。将混合物加入到180～230℃双螺杆中混炼，挤出造粒得到蒙脱土填充尼龙6母料。
对比分析实施例3与对比例3获得的两种尼龙母料样品，通过扫描电子显微镜观察两样品的分散情况，见图4所示的SEM对比图。在相同的放大倍数下，实施例3中蒙脱土较对比例3中的分散尺寸小且均匀，基本看不出蒙脱土的聚集和界面。
实施例4
制备氢氧化镁尼龙母料，配方见下表。
Figure BDA0003778279060000132
储罐一中加入40份己内酰胺，抽真空通氮气保护，然后在搅拌状态下加热熔融，再依次加入0.5份钠代己内酰胺和10份氢氧化镁，不断搅拌反应，保持储罐恒温110℃；储罐二中加入40份己内酰胺，抽真空通氮气保护，然后在搅拌状态下加热熔融，再依次加入1.2份乙酰基己内酰胺、10份氢氧化镁、0.1份三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和0.2份1,1,3-三(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)-丁烷，不断搅拌反应，保持储罐恒温110℃；充分搅拌保持两个储罐物料得到完全分散，当两储罐内物料搅拌时间超过1小时后，开动齿轮计量泵，将两储罐中混合物料按照1:1的比例打入混料腔，管道和齿轮泵温度控制为110℃。反应器内温度设定为140～230℃，挤出口温度设定为220℃。调整螺杆转速，使物料在螺杆内停留时间大约为5分钟。如果要提高物料停留时间则要相应提高配方中热稳定剂的含量，挤出的尼龙水冷后造粒干燥，得到氢氧化镁尼龙母料。
对比例4
Figure BDA0003778279060000141
首先在高混机中加入干燥的尼龙6和氢氧化镁，开动搅拌使其混合均匀，再依次加入三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯和1,1,3-三(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)-丁烷，高速搅拌充分混合。将混合物加入到180～230℃双螺杆中混炼，挤出造粒得到氢氧化镁尼龙6母料。
对比分析实施例4与对比例4获得的两种尼龙母料样品，通过扫描电子显微镜观察两样品的分散情况，见图5所示的SEM对比图。在相同的放大倍数下，实施例4中氢氧化镁较对比例4中的分散尺寸小且均匀，基本看不出氢氧化镁的聚集。
综上所述，本发明的原位聚合尼龙基母料，能使不同相之间分散更好，界面作用更强，较好的解决功能助剂等添加剂分散和界面相互作用弱的问题，在大量加入功能助剂后制品的物理机械性还能基本维持不变。

Claims (10)

1.一种原位聚合尼龙基母料，其特征在于，包括以下质量份原料组分：
Figure FDA0003778279050000011
所述尼龙单体选用环状酰胺类单体；
所述功能助剂包括阻燃剂、填充剂、抗静电剂、颜料中的至少一种；
将原料组分中的尼龙单体分为两部分，催化剂与其中一部分尼龙单体熔融混合，活化剂与另一部分尼龙单体熔融混合，催化剂、活化剂、功能助剂加入任一尼龙单体的熔融体系或向两尼龙单体的熔融体系均加入，最后所有原料经螺杆反应挤出一步法制得尼龙基母料。
2.根据权利要求1所述的原位聚合尼龙基母料，其特征在于：所述环状酰胺类单体包括己内酰胺、辛内酰胺、丁内酰胺、十二内酰胺中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的原位聚合尼龙基母料，其特征在于：所述催化剂选用碱金属盐、碱金属醇、金属氢氧化物的一种。
4.根据权利要求1所述的原位聚合尼龙基母料，其特征在于：所述活化剂选用乙酰基内酰胺、己二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、内酰胺-二异氰酸盐嵌段物、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、溶于甲基吡咯烷酮的多异氰酸酯、碳酸二苯酯中的一种。
5.根据权利要求1所述的原位聚合尼龙基母料，其特征在于：
所述抗氧剂选用受阻酚类抗氧剂，包括1,1,3-三(5-叔丁基-4-羟基-2-甲基苯基)-丁烷、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羧基苯基)丙酸]季戊四醇酯、3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺-己二胺、N,N＇-1,6-亚已基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]中的至少一种。
所述热稳定剂选用亚磷酸酯类热稳定剂，包括三芳基酯、三烷基酯、三烷基化芳基酯、烷基芳基混合酯、三硫带烷基酯、双亚磷酸酯、聚合型亚磷酸酯中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的原位聚合尼龙专用母料，其特征在于：
所述阻燃剂选用添加型阻燃剂，包括水合硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、三氧化二锑、多聚磷酸铵、锡钼化合物中的至少一种；
所述填充剂选用硅酸盐类、二氧化硅类、氧化物类、金属粉类填充剂，包括碳酸钙、滑石粉、玻璃微珠、云母片、二氧化硅、木粉、金属粉中的至少一种；
所述抗静电剂包括烷基硫酸酯、烷基磷酸酯、季铵盐类、脂肪醇环氧乙烷加成物、碳黑、金属粉末中的至少一种；
所述颜料包括碳黑、铬黄、钛白、锌钡白、铁黄、银粉、黄铜粉中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的原位聚合尼龙专用母料，其特征在于：原料组分中还包括用于对功能助剂进行处理的处理剂，所述处理剂选用硅烷类偶联剂、钛酸酯类偶联剂中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的原位聚合尼龙专用母料，其特征在于：所述处理剂包括γ-胺基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷、γ-(乙二胺基)丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、三异硬脂酰基钛酸异丙酯、焦磷酸型单烷氧基类钛酸酯、单烷氧基脂肪酸钛酸酯、螯合型钛酸酯中的至少一种。
9.一种如权利要求1～8中任一项所述原位聚合尼龙基母料的制备方法，其特征在于，原料经螺杆反应挤出一步法制备尼龙基母料，包括以下制备步骤：
将催化剂和部分尼龙单体加入到储罐一，在氮气保护条件下熔融混合反应；将活化剂和另一部分尼龙单体加入储罐二，在氮气保护条件下熔融混合反应；两储罐温度控制在80～120℃；将抗氧剂、热稳定剂、功能助剂加入到任一储罐中或将抗氧剂、热稳定剂、功能助剂中的每一种原料分为两部分加入到两储罐中，充分搅拌保持两个储罐物料得到充分分散；
两储罐物料通过管道进入混料腔混合后再输送至螺杆反应器，在储罐到螺杆反应器之间保持输送和混合过程物料的温度均在100～120℃，在螺杆反应器中物料加热至温度130～240℃，停留时间5～20分钟，挤出口温度保持在200～230℃，挤出尼龙条经冷却造粒得到原位聚合尼龙基母料。
10.根据权利要求9中任一项所述原位聚合尼龙基母料的制备方法，其特征在于：功能助剂加入储罐前，使用处理剂对功能助剂进行常温预混处理；或者将处理剂与功能助剂一起加入到任一储罐中或分两部分加入到两储罐中。
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