CN101121817A - 高耐寒增强尼龙6及其制备方法 - Google Patents

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苏妤
刘志力
姜苏俊
吉继亮
李翰卿
陈伟
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本发明公开了一种高耐寒增强尼龙6及其制备方法。组分和重量份数包括：尼龙6树脂40～88份，复合弹性体增韧剂1.5～25份，玻璃纤维10～50份，所说的复合弹性体增韧剂为具有不同化学结构的聚烯烃并经过活化处理的复合物。检测结果表明，所说的高耐寒增强尼龙6材料的各项性能指标均达到或超过预定要求，使材料具有优异的冲击强度，在－40℃下，材料的缺口冲击强度仍能达到25KJ/m2。

Description

高耐寒增强尼龙6及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高耐寒增强尼龙6及其制备方法。
背景技术
尼龙6是一种用途广泛的工程塑料，由己内酰胺聚合制得，其熔点为215～225℃，比尼龙66低；另外，由于结晶度低于PA66，所以其刚性较低，吸湿性较大，但韧性很好，是性价比最好的树脂。
PA6分子链中的酰胺基团具有极性，能形成氢键，因此机械性能优异，如拉伸强度高、韧性好，能耐反复冲击震动，是坚韧的工程塑料；PA6属于结晶性材料、有明显熔点；表面硬度大、摩擦系数小、耐磨耗、有自润滑性和消音性。使用温度范围在-40℃～150℃；电绝缘性能好，耐电弧，但易受温度的影响；易于着色且无毒；耐油、烃类、酯类等有机溶剂，耐弱碱，但不耐酸和氧化剂，不耐水、醇类等极性溶剂；易于加工成型。不足之处是吸水率较高，尺寸稳定性较差。一般可通过增强、增韧、填充等改性方法克服其不足之处，并可使其它性能得到较大的提高。
增强尼龙6目前市场上种类很多，不同厂家生产的增强尼龙6物性存在很大差异。一般来说，国外的生产厂家如Dupont、DSM、BASF等有很多不同的品级，如高刚性、高耐寒、耐热老化等，一般常温的抗冲击强度能够达到或超过25KJ/m2的增强尼龙6就已经是较高的水平了，为了满足特殊领域发展的需求，必须开发研究新的高耐寒增强尼龙6。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是公开一种高耐寒增强尼龙6及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷，满足特殊领域发展的需求。
为此，发明人提出了如下的技术方案：
所说的高耐寒增强尼龙6，其组分和重量份数包括：
尼龙6树脂         40～88份
复合弹性体增韧剂  1.5～25份
玻璃纤维          10～50份
所说的复合弹性体增韧剂为具有不同化学结构的聚烯烃并经过活化处理的复合物，使之与尼龙6产生了良好的相容性，在具有优异的增韧效果同时，使材料具有优异的耐寒性能，复合弹性体增韧剂结构和组分的特殊性，使之在耐寒增韧的同时，刚性损失很小；复合弹性体增韧剂为非吸水性聚合物，它的加入可以有效降低体系的吸水率，从而使其高耐寒增强尼龙6长期使用或浸水后刚性的保持率较高，尺寸稳定性较好；
具有不同化学结构的聚烯烃的组成和重量份数为：
乙烯-辛烯共聚物POE   10～90份
乙烯-丙烯共聚物EPDM  5～90份
聚丙烯PP             15～30份
聚乙烯PE             5～40份
所说的玻璃纤维为常规的玻璃纤维。
制备上述高耐寒增强尼龙6的方法包括如下步骤：
将不同化学结构的聚烯烃与活化剂在高混机中混合均匀，进入到特定组合的双螺杆挤出机中，在170～260℃的温度下熔融反应、挤出造粒，即获得所需的复合弹性体增韧剂，活化剂的重量用量为不同化学结构的聚烯烃总和的0.5～2.0％；
所说的活化剂选自烯丙基类或/和马来酰亚胺类/和或有机过氧化物；
烯丙基类活化剂选自邻苯二甲酸二烯丙酯或/和马来酸二烯丙酯；
马来酰亚胺类活化剂选自马来酰亚胺或/和N、N’-间苯双马来酰亚胺或/和马来酸酐或/和甘氨酸丙烯酸酯或/和缩水甘油酯等；
有机过氧化物活化剂选自过氧化二异丙苯、2，5二甲基-2，5-二(过氧叔丁基-3-己)炔苯、过氧化叔丁基三甲基硅烷、对-甲基异丙基环己基氢过氧化苯或二-叔丁基-二过氧苯甲酸酯中的一种或几种混合物；
然后将获得的复合弹性体增韧剂与尼龙6树脂采用常规的方法共混，再与玻璃纤维经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，熔融挤出温度为220～280℃，即获得本发明的高耐寒增强尼龙6。
本发明的产品，可采用国家标准，进行检测。测试试样，由CJ80NC型注塑机在240-280℃下注塑成型。
机械性能测试方法：
1).拉伸强度
按GB1040测试
拉力实验机型号：LJ-1000速度：10mm/min
2).断裂伸长率
按GB1040测试
拉力实验机型号：LJ-1000速度：10mm/min
3).悬臂梁缺口冲击强度
按GB1843测试
冲击实验机型号：XJU-22
4).熔体流动速率
按GB3682测试
熔体流动速率仪型号：XNR-400 250℃/2.16Kg标准口模内径2.095mm
5).弯曲强度
按GB9341测试
拉力实验机型号：LJ-1000速度：2mm/min
6).阻燃性能测试  水平燃烧法
按UL 94水平燃烧方法测试
燃烧仪型号：ATLAS-HVUL
7).热变形温度
按GB1634测试
8).比重
按GB1033-86测试
9).玻璃纤维含量
按ISO3451/1测试
采用上述方法检测结果表明，所说的高耐寒增强尼龙6材料的各项性能指标均达到或超过预定要求，使材料具有优异的冲击强度，在-40℃下，材料的缺口冲击强度仍能达到25KJ/m2。
具体实施方式
采用的生产产品的主要设备有：
高速混合机：转速650-1300转/分
双螺杆挤出机：螺杆转速350-450rpm，机筒温度是220-280℃
水槽：水温20-40℃
切粒机：转速400-700rpm
实施例1
将70公斤乙烯-辛烯共聚物POE、20公斤聚乙烯PE、10公斤聚丙烯与活化剂(马来酸酐和有机过氧化物)在转速700转/分的混合机中混合均匀，然后加入到螺杆转速为350rpm的双螺杆挤出机中，机筒温度为170～260℃熔融反应，各段温度依次为：170±10℃，190±10℃，210±10℃，240±10℃，220±10℃，220±10℃，210±10℃，210±10℃，210±10℃，210±10℃，挤出造粒，即获得活化的复合弹性体增韧剂；
18公斤复合弹性体增韧剂、52公斤尼龙6树脂混合均匀，加入到双螺杆挤出机中共混，30公斤玻璃纤维在机器的玻璃纤维口加入熔融分散挤出造粒，熔融挤出温度为220～280℃，各段温度依次为：230±10℃，240±10℃，250±10℃，250±10℃，260±10℃，260±10℃，250±10℃，250±10℃，240±10℃，240±10℃，即获得本发明的高耐寒增强尼龙6。
对上述的产品进行检测，其结果如下表：
  性能   测试方法   单位   实施例1
  比重   GB1033   g/cm3   1.353
  熔体指数   GB3682   g/10min.   19.2
  拉伸强度   GB1040   MPa   123
  断裂伸长率   GB1040   ％   4.4
  弯曲强度   GB9341   MPa   188
  弯曲模量   GB9341   MPa   6600
  缺口冲击强度   GB1843   KJ/m2   41.7
  -40℃缺口冲击强度   GB1843   KJ/m2   34.8
  热变形温度(1.82MPa)   GB1634   ℃   200
  阻燃性   UL 94   1.6mm   HB
  3.0mm   HB
  体积电阻   IEC93   Ω·m   3.4×1014
实施例2
将70公斤乙烯-丙烯共聚物EPDM、20公斤聚乙烯PE、10公斤聚丙烯与活化剂(马来酸酐和有机过氧化物)在转速700转/分的混合机中混合均匀，然后加入到螺杆转速为350rpm的双螺杆挤出机中，机筒温度为170～260℃熔融反应，各段温度依次为：170±10℃，190±10℃，210±10℃，240±10℃，220±10℃，220±10℃，210±10℃，210±10℃，210±10℃，210±10℃，挤出造粒，即获得活化的复合弹性体增韧剂；
12.5公斤复合弹性体增韧剂、57.5公斤尼龙6树脂混合均匀，加入到双螺杆挤出机中共混，30公斤玻璃纤维在机器的玻璃纤维口加入熔融分散挤出造粒，熔融挤出温度为220～280℃，各段温度依次为：230±10℃，240±10℃，250±10℃，250±10℃，260±10℃，260±10℃，250±10℃，250±10℃，240±10℃，240±10℃，即获得本发明的高耐寒、抗水解增强尼龙6。
对上述的产品进行检测，其结果如下表：
  性能   测试方法   单位   实施例2
  比重   GB1033   g/cm3   1.355
  熔体指数   GB3682   g/10min.   18.4
  拉伸强度   GB1040   MPa   131
  断裂伸长率   GB1040   ％   4.3
  弯曲强度   GB9341   MPa   211
  弯曲模量   GB9341   MPa   7300
  缺口冲击强度   GB1843   KJ/m2   32.8
  -40℃缺口冲击强度   GB1843   KJ/m2   25.4
  热变形温度   GB1634   ℃   210
  阻燃性   UL 94   1.6mm   HB
  3.0mm   HB
  体积电阻   IEC93   Ω·m   3.5×1014

Claims (5)

1.一种高耐寒增强尼龙6，其特征在于，组分和重量份数包括：
尼龙6树脂           40～88份
复合弹性体增韧剂    1.5～25份
玻璃纤维            10～50份
所说的复合弹性体增韧剂为具有不同化学结构的聚烯烃并经过活化处理的复合物。
2.根据权利要求1所述的高耐寒增强尼龙6，其特征在于，具有不同化学结构的聚烯烃的组成和重量份数为：
乙烯-辛烯共聚物POE      10～90份
乙烯-丙烯共聚物EPDM     5～90份
聚丙烯PP                15～30份
聚乙烯PE                5～40份。
3.制备权利要求1或2所述的高耐寒增强尼龙6的方法，其特征在于，包括如下步骤：
将不同化学结构的聚烯烃与活化剂在高混机中混合均匀，进入到特定组合的双螺杆挤出机中，在170～260℃的温度下熔融反应、挤出造粒，即获得所需的复合弹性体增韧剂，活化剂的重量用量为不同化学结构的聚烯烃总和的0.5～2.0％；
然后将获得的复合弹性体增韧剂与尼龙6树脂共混，再与玻璃纤维经双螺杆挤出机熔融挤出造粒，熔融挤出温度为220～280℃，即获得高耐寒增强尼龙6。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所说的活化剂选自烯丙基类或/和马来酰亚胺类/和或有机过氧化物。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，烯丙基类活化剂选自邻苯二甲酸二烯丙酯或/和马来酸二烯丙酯；马来酰亚胺类活化剂选自马来酰亚胺或/和N、N’-间苯双马来酰亚胺或/和马来酸酐或/和甘氨酸丙烯酸酯或/和缩水甘油酯等；有机过氧化物活化剂选自过氧化二异丙苯、2，5二甲基-2，5-二(过氧叔丁基-3-己)炔苯、过氧化叔丁基三甲基硅烷、对-甲基异丙基环己基氢过氧化苯或二-叔丁基-二过氧苯甲酸酯中的一种或几种混合物。
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