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一种增强尼龙及其制备方法与流程

发布于:2020-09-08
  本发明涉及高分子材料技术领域,更具体地说,它涉及一种增强尼龙及其制备方法。

  背景技术:

  尼龙(Nylon),学名聚酰胺(Polyamide),简称为PA,是指高分子链上具有酰胺基(—NHCO—)重复结构单元的热塑性树脂的总称。

  授权公告号为CN105504798B的中国专利公开了一种玻纤增强尼龙复合材料,包括如下重量百分比的各组分:尼龙树脂35-66.8%;短切玻璃纤维55-60%;纳米层状硅酸盐2-15%;相容剂1-5%;润滑剂0.1-1%;抗氧剂0.1-1%;其中,纳米层状硅酸盐为纳米云母,纳米云米的纵横比的平均值为25-90;上述各组分的重量百分比含量之和为100%。

  但是短切玻璃纤维的横截断面较多,对于综合力学性能的提升较为有限,有待改进。

  技术实现要素:

  针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种增强尼龙,具有综合力学性能高的优点。

  为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:

  一种增强尼龙,按重量百分比计,原料包括以下组分,尼龙6 40-45%;长切玻璃纤维45-50%;硅灰石5-8%;润滑剂0.5-1%;偶联剂1-2%;抗氧剂0.5-1%;所述长切玻璃纤维的长度与尼龙粒料的长度相同,所述尼龙粒料的长度为12mm。

  通过采用上述技术方案,掺加长切玻璃纤维的增强尼龙,在性能上能够大幅度的提高,具有高强度、刚性好、使用寿命长、尺寸稳定性好、低翘曲、耐疲劳性能优良等优点。具有比掺加短切玻璃纤维的增强尼龙更优异的力学性能和热性能,得到机械性能更加优越的产品,特别是冲击性能更加优异,具有综合力学性能高的优点。

  硅灰石为天然的硅酸钙,其晶体结构即使在最细微时也呈针状,因此在体系中也能够起到类似短纤维一样的增强作用。硅灰石与玻璃纤维按一定比例混合用于尼龙6的改性具有较好的协同效应,硅灰石和玻璃纤维混掺过程中易于进行力和能量的传递而形成良好的分散,充分发挥了各自的优势,体现了良好的堆砌作用,使宏观力学性能得到提高。

  进一步地,所述硅灰石的粒径为10-44μm。

  通过采用上述技术方案,有利于提高硅灰石和尼龙6之间的结合,从而在整体上提高对外加负荷及环境变化的承受能力。

  进一步地,所述润滑剂采用N,N’-乙撑双硬脂酰胺。

  通过采用上述技术方案,通过添加N,N’-乙撑双硬脂酰胺能够有效提高制备过程中的流动性能以及产品的加工性能。

  进一步地,所述偶联剂采用硅烷偶联剂KH-550。

  通过采用上述技术方案,硅灰石和玻璃纤维均为无机物,与尼龙6的亲和力较小,通过硅烷偶联剂KH-550能够提高硅灰石以及玻璃纤维与尼龙6之间的界面结合力,进而提高综合力学性能,最终作为符合材料整体呈现一定的性能优越性。

  进一步地,所述抗氧剂采用全氟辛酸。

  通过采用上述技术方案,全氟辛酸具有良好的抗氧化作用,能够降低料粒的老化速度。另外,全氟辛酸具有良好的分散性,能够使得各组分均匀混合,并进一步提高硅灰石和玻璃纤维与尼龙6之间的相容性。

  进一步地,按重量百分比计,原料包括全氟聚醚1-4%,所述全氟聚醚的聚合度为100以内。

  通过采用上述技术方案,全氟聚醚具有良好的润滑性能,能够有效提高溶体的流动性能,以提高玻璃纤维在尼龙6中的浸渍效率。一方面尼龙6熔体的粘度大,熔体容易冷却凝固,不利于玻璃纤维的充分浸润,提高浸渍效率则能够使得玻璃纤维获得更加充足的浸润,从而实现长玻璃纤维在熔体中的均匀分散;另一方面全氟聚醚在玻璃纤维浸润的过程中能够持续挥发,使得尼龙6在冷却凝固后更加致密,以获得更加优良的力学性能。此外,全氟辛酸还能够提高全氟聚醚与尼龙6体系的相容性,并保证全氟聚醚分散的均匀性,而在尼龙6熔体的高温下,全氟辛酸同样易于挥发,全氟聚醚则能够在一定程度上降低全氟辛酸的挥发。

  本发明的另一目的在于提供一种增强尼龙的制备方法,包括以下步骤:

  步骤1,将尼龙6进行加热熔融并投入浸渍槽内,溶体温度为260-270℃;

  步骤2,向尼龙6溶体中加入硅灰石、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,搅拌均匀;

  步骤3,长玻璃纤维束在浸渍槽中被尼龙6熔体浸渍后引出;

  步骤4,冷却后切粒,获得料粒。

  进一步地,制备方法包括以下步骤:

  步骤1,将尼龙6进行加热熔融并投入浸渍槽内,溶体温度为260-270℃;

  步骤2,向尼龙6溶体中加入硅灰石、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,搅拌均匀;

  步骤3,将长玻璃纤维进行预热,预热温度为120-140℃;

  步骤4,将预热长玻璃纤维束在浸渍槽中被尼龙6熔体浸渍后引出;

  步骤5,冷却后切粒,获得料粒。

  通过采用上述技术方案,对玻璃纤维进行预热,可以除去水分,降低纤维之间的集束性,有利于纤维的分散,从而提高浸润效率;如果不进行预热,在纤维接触尼龙6的时候,会使得尼龙6的粘度升高,不利于纤维的浸渍以及两者的结合。

  综上所述,本发明具有以下有益效果:

  1.掺加长切玻璃纤维的增强尼龙,在性能上能够大幅度的提高,具有高强度、刚性好、使用寿命长、尺寸稳定性好、低翘曲、耐疲劳性能优良等优点。具有比掺加短切玻璃纤维的增强尼龙更优异的力学性能和热性能,得到机械性能更加优越的产品,特别是冲击性能更加优异,具有综合力学性能高的优点;

  2.硅灰石为天然的硅酸钙,其晶体结构即使在最细微时也呈针状,因此在体系中也能够起到类似短纤维一样的增强作用。硅灰石与玻璃纤维按一定比例混合用于尼龙6的改性具有较好的协同效应,硅灰石和玻璃纤维混掺过程中易于进行力和能量的传递而形成良好的分散,充分发挥了各自的优势,体现了良好的堆砌作用,使宏观力学性能得到提;

  3.全氟辛酸具有良好的抗氧化作用,能够降低料粒的老化速度。另外,全氟辛酸具有良好的分散性,能够使得各组分均匀混合,并进一步提高硅灰石和玻璃纤维与尼龙6之间的相容性;

  4.全氟聚醚具有良好的润滑性能,能够有效提高溶体的流动性能,以提高玻璃纤维在尼龙6中的浸渍效率。一方面尼龙6熔体的粘度大,熔体容易冷却凝固,不利于玻璃纤维的充分浸润,提高浸渍效率则能够使得玻璃纤维获得更加充足的浸润,从而实现长玻璃纤维在熔体中的均匀分散;另一方面全氟聚醚在玻璃纤维浸润的过程中能够持续挥发,使得尼龙6在冷却凝固后更加致密,以获得更加优良的力学性能。此外,全氟辛酸还能够提高全氟聚醚与尼龙6体系的相容性,并保证全氟聚醚分散的均匀性,而在尼龙6熔体的高温下,全氟辛酸同样易于挥发,全氟聚醚则能够在一定程度上降低全氟辛酸的挥发。

  附图说明

  图1是本发明提供的方法的流程图。

  具体实施方式

  以下结合图1和实施例对本发明作进一步详细说明。

  实施例

  实施例1

  一种增强尼龙,按重量百分比计,原料组分如表1所示。其中,长切玻璃纤维的长度与尼龙粒料的长度相同,尼龙粒料的长度为12mm,抗氧剂采用全氟辛酸,硅灰石的粒径为10-44μm,全氟聚醚的聚合度为100以内。该增强尼龙的制备方法包括以下步骤:

  步骤1,将尼龙6进行加热熔融并投入浸渍槽内,溶体温度为260℃;

  步骤2,向尼龙6溶体中加入硅灰石、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,搅拌均匀;

  步骤3,将长玻璃纤维进行预热,预热温度为120℃;

  步骤4,将预热长玻璃纤维束在浸渍槽中被尼龙6熔体浸渍后引出;

  步骤5,冷却后切粒,获得料粒。

  实施例2

  与实施1的区别在于,按重量百分比计,原料组分如表1所示。

  对比例

  对比例1

  一种增强尼龙,按重量百分比计,原料组分如表1所示。其中,长切玻璃纤维的长度与尼龙粒料的长度相同,尼龙粒料的长度为12mm,抗氧剂采用全氟辛酸,硅灰石的粒径为10-44μm,全氟聚醚的聚合度为100以内。该增强尼龙的制备方法包括以下步骤:

  步骤1,将尼龙6进行加热熔融并投入浸渍槽内,溶体温度为260℃;

  步骤2,向尼龙6溶体中加入硅灰石、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,搅拌均匀;

  步骤3,将预热长玻璃纤维束在浸渍槽中被尼龙6熔体浸渍后引出;

  步骤4,冷却后切粒,获得料粒。

  对比例2

  与对比例1的区别在于,按重量百分比计,原料组分如表1所示。

  对比例3

  一种增强尼龙,按重量百分比计,原料组分如表1所示。其中,长切玻璃纤维的长度与尼龙粒料的长度相同,尼龙粒料的长度为12mm,抗氧剂采用全氟辛酸,全氟聚醚的聚合度为100以内。该增强尼龙的制备方法包括以下步骤:

  步骤1,将尼龙6进行加热熔融并投入浸渍槽内,溶体温度为260℃;

  步骤2,向尼龙6溶体中加入N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,搅拌均匀;

  步骤3,将长玻璃纤维进行预热,预热温度为140℃;

  步骤4,将预热长玻璃纤维束在浸渍槽中被尼龙6熔体浸渍后引出;

  步骤5,冷却后切粒,获得料粒。

  对比例4

  与对比例3的区别在于,按重量百分比计,原料组分如表1所示。

  对比例5

  一种增强尼龙,按重量百分比计,原料组分如表1所示。其中,长切玻璃纤维的长度与尼龙粒料的长度相同,尼龙粒料的长度为12mm,抗氧剂采用抗氧剂1098,即N,N''-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺,硅灰石的粒径为10-44μm,全氟聚醚的聚合度为100以内。该增强尼龙的制备方法包括以下步骤:

  步骤1,将尼龙6进行加热熔融并投入浸渍槽内,溶体温度为270℃;

  步骤2,向尼龙6溶体中加入硅灰石、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂KH-550、抗氧剂1098以及全氟聚醚,搅拌均匀;

  步骤3,将长玻璃纤维进行预热,预热温度为120℃;

  步骤4,将预热长玻璃纤维束在浸渍槽中被尼龙6熔体浸渍后引出;

  步骤5,冷却后切粒,获得料粒。

  对比例6

  与对比例5的区别在于,按重量百分比计,原料组分如表1所示。

  对比例7

  一种增强尼龙,按重量百分比计,原料组分如表1所示。其中,长切玻璃纤维的长度与尼龙粒料的长度相同,尼龙粒料的长度为12mm,抗氧剂采用全氟辛酸,硅灰石的粒径为10-44μm。该增强尼龙的制备方法包括以下步骤:

  步骤1,将尼龙6进行加热熔融并投入浸渍槽内,溶体温度为270℃;

  步骤2,向尼龙6溶体中加入硅灰石、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂KH-550以及全氟辛酸,搅拌均匀;

  步骤3,将长玻璃纤维进行预热,预热温度为140℃;

  步骤4,将预热长玻璃纤维束在浸渍槽中被尼龙6熔体浸渍后引出;

  步骤5,冷却后切粒,获得料粒。

  对比例8

  与对比例7的区别在于,按重量百分比计,原料组分如表1所示。

  性能检测试验

  对实施例1、2以及对比例1-8准备4组样品,对4组样品分别进行缺口冲击强度、弯曲强度、拉伸强度、弯曲弹性模量检测,检测结果如表1所示。

  本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

  技术特征:

  1.一种增强尼龙,其特征在于:按重量百分比计,原料包括以下组分,

  尼龙6 40-45%;

  长切玻璃纤维 45-50%;

  硅灰石 5-8%;

  润滑剂 0.5-1%;

  偶联剂 1-2%;

  抗氧剂 0.5-1%;

  所述长切玻璃纤维的长度与尼龙粒料的长度相同,所述尼龙粒料的长度为12mm。

  2.根据权利要求1所述的一种增强尼龙,其特征在于:所述硅灰石的粒径为10-44μm。

  3.根据权利要求1所述的一种增强尼龙,其特征在于:所述润滑剂采用N,N’-乙撑双硬脂酰胺。

  4.根据权利要求1所述的一种增强尼龙,其特征在于:所述偶联剂采用硅烷偶联剂KH-550。

  5.根据权利要求1所述的一种增强尼龙,其特征在于:所述抗氧剂采用全氟辛酸。

  6.根据权利要求5所述的一种增强尼龙,其特征在于:按重量百分比计,原料包括全氟聚醚1-4%,所述全氟聚醚的聚合度为100以内。

  7.根据权利要求1-6任一所述的一种增强尼龙的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

  步骤1,将尼龙6进行加热熔融并投入浸渍槽内,溶体温度为260-270℃;

  步骤2,向尼龙6溶体中加入硅灰石、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,搅拌均匀;

  步骤3,长玻璃纤维束在浸渍槽中被尼龙6熔体浸渍后引出;

  步骤4,冷却后切粒,获得料粒。

  8.根据权利要求7所述的一种增强尼龙的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

  步骤1,将尼龙6进行加热熔融并投入浸渍槽内,溶体温度为260-270℃;

  步骤2,向尼龙6溶体中加入硅灰石、N,N’-乙撑双硬脂酰胺、硅烷偶联剂KH-550、全氟辛酸以及全氟聚醚,搅拌均匀;

  步骤3,将长玻璃纤维进行预热,预热温度为120-140℃;

  步骤4,将预热长玻璃纤维束在浸渍槽中被尼龙6熔体浸渍后引出;

  步骤5,冷却后切粒,获得料粒。

  技术总结

  本发明公开了一种增强尼龙,属于高分子材料技术领域,按重量百分比计,原料包括以下组分,尼龙6 40?45%;长切玻璃纤维45?50%;硅灰石5?8%;润滑剂0.5?1%;偶联剂1?2%;抗氧剂0.5?1%;长切玻璃纤维的长度与尼龙粒料的长度相同,尼龙粒料的长度为12mm。本发明具有以下优点:掺加长切玻璃纤维的增强尼龙,在性能上能够大幅度的提高,具有高强度、刚性好、使用寿命长、尺寸稳定性好、低翘曲、耐疲劳性能优良等优点。硅灰石与玻璃纤维按一定比例混合用于尼龙6的改性具有较好的协同效应,硅灰石和玻璃纤维混掺过程中易于进行力和能量的传递而形成良好的分散,充分发挥了各自的优势,体现了良好的堆砌作用,使宏观力学性能得到提高。


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