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    一種增強尼龍及其制備方法與流程

    發布于:2020-09-08
      本發明涉及高分子材料技術領域,更具體地說,它涉及一種增強尼龍及其制備方法。

      背景技術:

      尼龍(Nylon),學名聚酰胺(Polyamide),簡稱為PA,是指高分子鏈上具有酰胺基(—NHCO—)重復結構單元的熱塑性樹脂的總稱。

      授權公告號為CN105504798B的中國專利公開了一種玻纖增強尼龍復合材料,包括如下重量百分比的各組分:尼龍樹脂35-66.8%;短切玻璃纖維55-60%;納米層狀硅酸鹽2-15%;相容劑1-5%;潤滑劑0.1-1%;抗氧劑0.1-1%;其中,納米層狀硅酸鹽為納米云母,納米云米的縱橫比的平均值為25-90;上述各組分的重量百分比含量之和為100%。

      但是短切玻璃纖維的橫截斷面較多,對于綜合力學性能的提升較為有限,有待改進。

      技術實現要素:

      針對現有技術存在的不足,本發明的目的在于提供一種增強尼龍,具有綜合力學性能高的優點。

      為實現上述目的,本發明提供了如下技術方案:

      一種增強尼龍,按重量百分比計,原料包括以下組分,尼龍6 40-45%;長切玻璃纖維45-50%;硅灰石5-8%;潤滑劑0.5-1%;偶聯劑1-2%;抗氧劑0.5-1%;所述長切玻璃纖維的長度與尼龍粒料的長度相同,所述尼龍粒料的長度為12mm。

      通過采用上述技術方案,摻加長切玻璃纖維的增強尼龍,在性能上能夠大幅度的提高,具有高強度、剛性好、使用壽命長、尺寸穩定性好、低翹曲、耐疲勞性能優良等優點。具有比摻加短切玻璃纖維的增強尼龍更優異的力學性能和熱性能,得到機械性能更加優越的產品,特別是沖擊性能更加優異,具有綜合力學性能高的優點。

      硅灰石為天然的硅酸鈣,其晶體結構即使在最細微時也呈針狀,因此在體系中也能夠起到類似短纖維一樣的增強作用。硅灰石與玻璃纖維按一定比例混合用于尼龍6的改性具有較好的協同效應,硅灰石和玻璃纖維混摻過程中易于進行力和能量的傳遞而形成良好的分散,充分發揮了各自的優勢,體現了良好的堆砌作用,使宏觀力學性能得到提高。

      進一步地,所述硅灰石的粒徑為10-44μm。

      通過采用上述技術方案,有利于提高硅灰石和尼龍6之間的結合,從而在整體上提高對外加負荷及環境變化的承受能力。

      進一步地,所述潤滑劑采用N,N’-乙撐雙硬脂酰胺。

      通過采用上述技術方案,通過添加N,N’-乙撐雙硬脂酰胺能夠有效提高制備過程中的流動性能以及產品的加工性能。

      進一步地,所述偶聯劑采用硅烷偶聯劑KH-550。

      通過采用上述技術方案,硅灰石和玻璃纖維均為無機物,與尼龍6的親和力較小,通過硅烷偶聯劑KH-550能夠提高硅灰石以及玻璃纖維與尼龍6之間的界面結合力,進而提高綜合力學性能,最終作為符合材料整體呈現一定的性能優越性。

      進一步地,所述抗氧劑采用全氟辛酸。

      通過采用上述技術方案,全氟辛酸具有良好的抗氧化作用,能夠降低料粒的老化速度。另外,全氟辛酸具有良好的分散性,能夠使得各組分均勻混合,并進一步提高硅灰石和玻璃纖維與尼龍6之間的相容性。

      進一步地,按重量百分比計,原料包括全氟聚醚1-4%,所述全氟聚醚的聚合度為100以內。

      通過采用上述技術方案,全氟聚醚具有良好的潤滑性能,能夠有效提高溶體的流動性能,以提高玻璃纖維在尼龍6中的浸漬效率。一方面尼龍6熔體的粘度大,熔體容易冷卻凝固,不利于玻璃纖維的充分浸潤,提高浸漬效率則能夠使得玻璃纖維獲得更加充足的浸潤,從而實現長玻璃纖維在熔體中的均勻分散;另一方面全氟聚醚在玻璃纖維浸潤的過程中能夠持續揮發,使得尼龍6在冷卻凝固后更加致密,以獲得更加優良的力學性能。此外,全氟辛酸還能夠提高全氟聚醚與尼龍6體系的相容性,并保證全氟聚醚分散的均勻性,而在尼龍6熔體的高溫下,全氟辛酸同樣易于揮發,全氟聚醚則能夠在一定程度上降低全氟辛酸的揮發。

      本發明的另一目的在于提供一種增強尼龍的制備方法,包括以下步驟:

      步驟1,將尼龍6進行加熱熔融并投入浸漬槽內,溶體溫度為260-270℃;

      步驟2,向尼龍6溶體中加入硅灰石、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、硅烷偶聯劑KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,攪拌均勻;

      步驟3,長玻璃纖維束在浸漬槽中被尼龍6熔體浸漬后引出;

      步驟4,冷卻后切粒,獲得料粒。

      進一步地,制備方法包括以下步驟:

      步驟1,將尼龍6進行加熱熔融并投入浸漬槽內,溶體溫度為260-270℃;

      步驟2,向尼龍6溶體中加入硅灰石、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、硅烷偶聯劑KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,攪拌均勻;

      步驟3,將長玻璃纖維進行預熱,預熱溫度為120-140℃;

      步驟4,將預熱長玻璃纖維束在浸漬槽中被尼龍6熔體浸漬后引出;

      步驟5,冷卻后切粒,獲得料粒。

      通過采用上述技術方案,對玻璃纖維進行預熱,可以除去水分,降低纖維之間的集束性,有利于纖維的分散,從而提高浸潤效率;如果不進行預熱,在纖維接觸尼龍6的時候,會使得尼龍6的粘度升高,不利于纖維的浸漬以及兩者的結合。

      綜上所述,本發明具有以下有益效果:

      1.摻加長切玻璃纖維的增強尼龍,在性能上能夠大幅度的提高,具有高強度、剛性好、使用壽命長、尺寸穩定性好、低翹曲、耐疲勞性能優良等優點。具有比摻加短切玻璃纖維的增強尼龍更優異的力學性能和熱性能,得到機械性能更加優越的產品,特別是沖擊性能更加優異,具有綜合力學性能高的優點;

      2.硅灰石為天然的硅酸鈣,其晶體結構即使在最細微時也呈針狀,因此在體系中也能夠起到類似短纖維一樣的增強作用。硅灰石與玻璃纖維按一定比例混合用于尼龍6的改性具有較好的協同效應,硅灰石和玻璃纖維混摻過程中易于進行力和能量的傳遞而形成良好的分散,充分發揮了各自的優勢,體現了良好的堆砌作用,使宏觀力學性能得到提;

      3.全氟辛酸具有良好的抗氧化作用,能夠降低料粒的老化速度。另外,全氟辛酸具有良好的分散性,能夠使得各組分均勻混合,并進一步提高硅灰石和玻璃纖維與尼龍6之間的相容性;

      4.全氟聚醚具有良好的潤滑性能,能夠有效提高溶體的流動性能,以提高玻璃纖維在尼龍6中的浸漬效率。一方面尼龍6熔體的粘度大,熔體容易冷卻凝固,不利于玻璃纖維的充分浸潤,提高浸漬效率則能夠使得玻璃纖維獲得更加充足的浸潤,從而實現長玻璃纖維在熔體中的均勻分散;另一方面全氟聚醚在玻璃纖維浸潤的過程中能夠持續揮發,使得尼龍6在冷卻凝固后更加致密,以獲得更加優良的力學性能。此外,全氟辛酸還能夠提高全氟聚醚與尼龍6體系的相容性,并保證全氟聚醚分散的均勻性,而在尼龍6熔體的高溫下,全氟辛酸同樣易于揮發,全氟聚醚則能夠在一定程度上降低全氟辛酸的揮發。

      附圖說明

      圖1是本發明提供的方法的流程圖。

      具體實施方式

      以下結合圖1和實施例對本發明作進一步詳細說明。

      實施例

      實施例1

      一種增強尼龍,按重量百分比計,原料組分如表1所示。其中,長切玻璃纖維的長度與尼龍粒料的長度相同,尼龍粒料的長度為12mm,抗氧劑采用全氟辛酸,硅灰石的粒徑為10-44μm,全氟聚醚的聚合度為100以內。該增強尼龍的制備方法包括以下步驟:

      步驟1,將尼龍6進行加熱熔融并投入浸漬槽內,溶體溫度為260℃;

      步驟2,向尼龍6溶體中加入硅灰石、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、硅烷偶聯劑KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,攪拌均勻;

      步驟3,將長玻璃纖維進行預熱,預熱溫度為120℃;

      步驟4,將預熱長玻璃纖維束在浸漬槽中被尼龍6熔體浸漬后引出;

      步驟5,冷卻后切粒,獲得料粒。

      實施例2

      與實施1的區別在于,按重量百分比計,原料組分如表1所示。

      對比例

      對比例1

      一種增強尼龍,按重量百分比計,原料組分如表1所示。其中,長切玻璃纖維的長度與尼龍粒料的長度相同,尼龍粒料的長度為12mm,抗氧劑采用全氟辛酸,硅灰石的粒徑為10-44μm,全氟聚醚的聚合度為100以內。該增強尼龍的制備方法包括以下步驟:

      步驟1,將尼龍6進行加熱熔融并投入浸漬槽內,溶體溫度為260℃;

      步驟2,向尼龍6溶體中加入硅灰石、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、硅烷偶聯劑KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,攪拌均勻;

      步驟3,將預熱長玻璃纖維束在浸漬槽中被尼龍6熔體浸漬后引出;

      步驟4,冷卻后切粒,獲得料粒。

      對比例2

      與對比例1的區別在于,按重量百分比計,原料組分如表1所示。

      對比例3

      一種增強尼龍,按重量百分比計,原料組分如表1所示。其中,長切玻璃纖維的長度與尼龍粒料的長度相同,尼龍粒料的長度為12mm,抗氧劑采用全氟辛酸,全氟聚醚的聚合度為100以內。該增強尼龍的制備方法包括以下步驟:

      步驟1,將尼龍6進行加熱熔融并投入浸漬槽內,溶體溫度為260℃;

      步驟2,向尼龍6溶體中加入N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、硅烷偶聯劑KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,攪拌均勻;

      步驟3,將長玻璃纖維進行預熱,預熱溫度為140℃;

      步驟4,將預熱長玻璃纖維束在浸漬槽中被尼龍6熔體浸漬后引出;

      步驟5,冷卻后切粒,獲得料粒。

      對比例4

      與對比例3的區別在于,按重量百分比計,原料組分如表1所示。

      對比例5

      一種增強尼龍,按重量百分比計,原料組分如表1所示。其中,長切玻璃纖維的長度與尼龍粒料的長度相同,尼龍粒料的長度為12mm,抗氧劑采用抗氧劑1098,即N,N''-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙;)己二胺,硅灰石的粒徑為10-44μm,全氟聚醚的聚合度為100以內。該增強尼龍的制備方法包括以下步驟:

      步驟1,將尼龍6進行加熱熔融并投入浸漬槽內,溶體溫度為270℃;

      步驟2,向尼龍6溶體中加入硅灰石、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、硅烷偶聯劑KH-550、抗氧劑1098以及全氟聚醚,攪拌均勻;

      步驟3,將長玻璃纖維進行預熱,預熱溫度為120℃;

      步驟4,將預熱長玻璃纖維束在浸漬槽中被尼龍6熔體浸漬后引出;

      步驟5,冷卻后切粒,獲得料粒。

      對比例6

      與對比例5的區別在于,按重量百分比計,原料組分如表1所示。

      對比例7

      一種增強尼龍,按重量百分比計,原料組分如表1所示。其中,長切玻璃纖維的長度與尼龍粒料的長度相同,尼龍粒料的長度為12mm,抗氧劑采用全氟辛酸,硅灰石的粒徑為10-44μm。該增強尼龍的制備方法包括以下步驟:

      步驟1,將尼龍6進行加熱熔融并投入浸漬槽內,溶體溫度為270℃;

      步驟2,向尼龍6溶體中加入硅灰石、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、硅烷偶聯劑KH-550以及全氟辛酸,攪拌均勻;

      步驟3,將長玻璃纖維進行預熱,預熱溫度為140℃;

      步驟4,將預熱長玻璃纖維束在浸漬槽中被尼龍6熔體浸漬后引出;

      步驟5,冷卻后切粒,獲得料粒。

      對比例8

      與對比例7的區別在于,按重量百分比計,原料組分如表1所示。

      性能檢測試驗

      對實施例1、2以及對比例1-8準備4組樣品,對4組樣品分別進行缺口沖擊強度、彎曲強度、拉伸強度、彎曲彈性模量檢測,檢測結果如表1所示。

      本具體實施例僅僅是對本發明的解釋,其并不是對本發明的限制,本領域技術人員在閱讀完本說明書后可以根據需要對本實施例做出沒有創造性貢獻的修改,但只要在本發明的權利要求范圍內都受到專利法的保護。

      技術特征:

      1.一種增強尼龍,其特征在于:按重量百分比計,原料包括以下組分,

      尼龍6 40-45%;

      長切玻璃纖維 45-50%;

      硅灰石 5-8%;

      潤滑劑 0.5-1%;

      偶聯劑 1-2%;

      抗氧劑 0.5-1%;

      所述長切玻璃纖維的長度與尼龍粒料的長度相同,所述尼龍粒料的長度為12mm。

      2.根據權利要求1所述的一種增強尼龍,其特征在于:所述硅灰石的粒徑為10-44μm。

      3.根據權利要求1所述的一種增強尼龍,其特征在于:所述潤滑劑采用N,N’-乙撐雙硬脂酰胺。

      4.根據權利要求1所述的一種增強尼龍,其特征在于:所述偶聯劑采用硅烷偶聯劑KH-550。

      5.根據權利要求1所述的一種增強尼龍,其特征在于:所述抗氧劑采用全氟辛酸。

      6.根據權利要求5所述的一種增強尼龍,其特征在于:按重量百分比計,原料包括全氟聚醚1-4%,所述全氟聚醚的聚合度為100以內。

      7.根據權利要求1-6任一所述的一種增強尼龍的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

      步驟1,將尼龍6進行加熱熔融并投入浸漬槽內,溶體溫度為260-270℃;

      步驟2,向尼龍6溶體中加入硅灰石、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、硅烷偶聯劑KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,攪拌均勻;

      步驟3,長玻璃纖維束在浸漬槽中被尼龍6熔體浸漬后引出;

      步驟4,冷卻后切粒,獲得料粒。

      8.根據權利要求7所述的一種增強尼龍的制備方法,其特征在于,包括以下步驟:

      步驟1,將尼龍6進行加熱熔融并投入浸漬槽內,溶體溫度為260-270℃;

      步驟2,向尼龍6溶體中加入硅灰石、N,N’-乙撐雙硬脂酰胺、硅烷偶聯劑KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,攪拌均勻;

      步驟3,將長玻璃纖維進行預熱,預熱溫度為120-140℃;

      步驟4,將預熱長玻璃纖維束在浸漬槽中被尼龍6熔體浸漬后引出;

      步驟5,冷卻后切粒,獲得料粒。

      技術總結

      本發明公開了一種增強尼龍,屬于高分子材料技術領域,按重量百分比計,原料包括以下組分,尼龍6 40?45%;長切玻璃纖維45?50%;硅灰石5?8%;潤滑劑0.5?1%;偶聯劑1?2%;抗氧劑0.5?1%;長切玻璃纖維的長度與尼龍粒料的長度相同,尼龍粒料的長度為12mm。本發明具有以下優點:摻加長切玻璃纖維的增強尼龍,在性能上能夠大幅度的提高,具有高強度、剛性好、使用壽命長、尺寸穩定性好、低翹曲、耐疲勞性能優良等優點。硅灰石與玻璃纖維按一定比例混合用于尼龍6的改性具有較好的協同效應,硅灰石和玻璃纖維混摻過程中易于進行力和能量的傳遞而形成良好的分散,充分發揮了各自的優勢,體現了良好的堆砌作用,使宏觀力學性能得到提高。


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