CN102492293A - 一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6及其制备方法。所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6其特征在于，由尼龙640-75%、玻璃纤维15-35%、增韧剂5-20%、复合染料0.5-5%、抗氧剂0.1-0.5%以重量百分比组成。制备方法为：将尼龙6、增韧剂、复合染料、抗氧剂均匀混合后，加入双螺杆挤出机，在专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，挤出后冷却、干燥、切粒。本发明的优点是产品颜色鲜艳，分布均匀，性能保持良好，具有良好的颜色均匀性，综合性能与本色材料接近，而且在常温下具有良好的刚韧平衡，在低温下具备优异的冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6材料，属于高分子材料技术领域。
背景技术
在日常生活中，我们所使用的塑料制品是五彩缤纷的产品，给我们的生活提供了极大的视觉享受和乐趣，最基本的颜色是红，黄，蓝三种基本颜色，几乎所有的颜色都是建立在三元色的基础上实现的。尼龙6是一种用途非常广泛的工程塑料，由己内酰胺开环聚合制得，其熔点为215～225℃，使用温度范围在-40℃～150℃，由于普通尼龙6受温度和环境的影响，性能会出现大幅度的变化，所以其应用受到了极大的限制。因此，可以通过对其进行着色增强增韧改性，使其颜色均匀，色泽优良，综合性能得到明显提升。
耐低温着色玻璃纤维增强增韧尼龙6材料广泛应用于运动器材，电动工具和办公家居等行业，尤其是在低温环境状态下的使用，着色增强增韧尼龙不仅表现出优异的功能性，而且还具备优异的着色能力，从而表现出优良的色泽。目前研究较多的是在尼龙6（PA6）中添加橡胶类产品对其进行改性用来提高材料的冲击性能或在尼龙6-聚丙烯合金中添加接枝物来提高尼龙6-聚丙烯合金材料的冲击性能，达到增韧的效果，而且，尼龙6中添加玻璃纤维增强也是常用的方法，最终达到增强增韧的目的。由于色粉在增强增韧体系中非常容易出现颜色分散不均的问题，而且由于色粉的添加容易造成玻纤，增韧剂和尼龙6树脂之间的界面分离，使得材料的性能下降明显，尤其是在低温环境下。而本发明是在尼龙6中通过增强增韧技术改性，然后添加以超低粘尼龙6为载体的耐高温着色颜料作为一种新颖的配方体系，使得材料在颜色，低温性能上都表现出优异的效果，因此，开发一种着色耐低温的玻璃纤维增强增韧材料对于尼龙材料的改性技术和熔体颜料均匀分散的方法对改性尼龙6的综合性能提升、技术改进和实际应用有重大意义。
发明内容
本发明的目的是提供的一种色泽鲜艳，性能优良，耐低温着色玻璃纤维增强增韧尼龙6材料。
为了实现以上目的，本发明提供了一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：
尼龙6 40-75%；
玻璃纤维 15-35%；
增韧剂 5-20%；
复合染料 0.5-5%；
抗氧剂 0.1-0.5%。
优选地，所述的尼龙6树脂为聚酰胺树脂，相对粘度为2.5-2.7。
优选地，所述的玻璃纤维为偶联剂改性无碱玻纤，直径为6-17微米。
优选地，所述的增韧剂由以下重量百分比的原料组成：
弹性体 60-80%；
聚乙烯或聚丙烯 15-35%；
马来酸酐 1-5%；
过氧化物 0.1-0.5%。
优选地，所述的弹性体为聚烯烃弹性体。
进一步地，所述的弹性体为POE。
优选地，所述的过氧化物为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
优选地，所述的复合染料由以下重量百分比的原料组成：
超低粘尼龙6 65-80%；
硫化锌 15-25%；
有机染料 0.5-2%；
炭黑 0.1-1%；
无机染料 0.5-2%。
优选地，所述的超低粘尼龙6的相对粘度等于2.0。
优选地，所述的有机染料为钛青蓝；炭黑为活化表面无尘炭黑；无机染料为铁红。
优选地，所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二特丁基－4－羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
本发明还提供了上述耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6的制备方法，其特征在于，将尼龙6、增韧剂、复合染料、抗氧剂均匀混合后，加入双螺杆挤出机，在专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，挤出后冷却、干燥、切粒。
优选地，所述的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为220-240℃，九区温度为200-220℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为250-350转/分钟。
本发明对于在PA6中添加一定比例的玻璃纤维，增韧剂和复合染料，通过改变增韧剂和复合染料的用量，不仅可以明显提高材料低温冲击性能，而且又能保持产品的颜色在一定的色差范围内，同时保持良好的性能，尤其是优良耐低温性能的尼龙6产品。
本发明的优点是产品颜色鲜艳，分布均匀，性能保持良好，具有良好的颜色均匀性，综合性能与本色材料接近，而且在常温下具有良好的刚韧平衡，在低温下具备优异的冲击性能。
具体实施方式
下面结合实施例与对比例，对本发明作进一步详细说明。
在实施例中，尼龙6选用广州新汇美达公司生产的PA6 M2400；玻璃纤维选用巨石集团生产的ECS11-4.5-560A；弹性体选用POE，三井化学生产，牌号为PC-33C；过氧化物选用1,4-双叔丁基过氧异丙基苯；抗氧剂选用四[β-(3,5-二特丁基－4－羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，牌号为Irganox 1010，瑞士汽巴精化公司生产。
增韧剂的制备方法为：称取POE 72.5kg、聚乙烯22.5kg、马来酸酐4.65 kg、1,4-双叔丁基过氧异丙基苯0.35 kg；将弹性体、聚乙烯、马来酸酐和过氧化物在高速混料机中混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出，制得增韧剂。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为160℃，二区温度为170℃，三区温度为170℃，四区温度为180℃，五区温度为190℃，六区温度为190℃，七区温度为190℃，八区温度为180℃，九区温度为170℃；停留时间为2分钟，主机转速为240转/分钟。
复合染料的制备方法为：称取相对粘度为2的PA尼龙6 78.5kg，硫化锌 19 kg，钛青蓝0.7 kg，炭黑0.3 kg，铁红1.5 kg；将尼龙6、硫化锌、有机蓝色染料、炭黑和无机红色染料加入低速混料机中混合均匀后，经双螺杆挤出机共混挤出，制得复合染料。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为220℃，二区温度为215℃，三区温度为225℃，四区温度为225℃，五区温度为220℃，六区温度为220℃，七区温度为220℃，停留时间为2分钟，主机转速为235转/分钟。
实施例1
称取63.5kgPA6 M2400、5kgPOE、30kg玻璃纤维、1.2kg复合染料，0.3kg的抗氧剂，加入高速混合器中在室温下混合均匀。然后，将上述混合物加入双螺杆挤出机，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；停留时间2分钟，主机转速300转/分钟。
实施例2
称取61kgPA6 M2400、7kgPOE、30kg玻璃纤维、1.7kg复合染料、0.3kg抗氧剂，加入高速混合器中在室温下混合均匀。然后，将上述混合物加入双螺杆挤出机，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；停留时间2分钟，主机转速300转/分钟。
实施例3
称取57.5kgPA6 M2400、10kgPOE、30kg玻璃纤维、2.2kg复合染料、0.3kg抗氧剂，加入高速混合器中在室温下混合均匀。然后，将上述混合物加入双螺杆挤出机，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；停留时间2分钟，主机转速300转/分钟。
实施例4
称取53.8kgPA6 M2400、13kgPOE、30kg玻璃纤维、2.9kg复合染料、0.3kg抗氧剂，加入高速混合器中在室温下混合均匀。然后，将上述混合物加入双螺杆挤出机，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；停留时间2分钟，主机转速300转/分钟。
实施例5
称取51.2kgPA6 M2400、15kgPOE、30kg玻璃纤维、3.5kg复合染料、0.3kg抗氧剂，加入高速混合器中在室温下混合均匀。然后，将上述混合物加入双螺杆挤出机，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；停留时间2分钟，主机转速300转/分钟。
对比例1
称取69kgPA6 M2400、30kg玻璃纤维、0.7kg复合染料、0.3kg抗氧剂，加入高速混合器中在室温下混合均匀。然后，将上述混合物加入双螺杆挤出机，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；停留时间2分钟，主机转速300转/分钟。
对比例2
称取44.9kgPA6 M2400，20kgPOE，30kg玻璃纤维，4.8kg复合染料，0.3kg抗氧剂，加入高速混合器中在室温下混合均匀。然后，将上述混合物加入双螺杆挤出机，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；停留时间2分钟，主机转速300转/分钟。
对比例3
称取51.7kgPA6 M2400，18kgPOE，30kg玻璃纤维、0.3kg抗氧剂，加入高速混合器中在室温下混合均匀。然后，将上述混合物加入双螺杆挤出机，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；停留时间2分钟，主机转速300转/分钟。
对比例4
称取47.3kgPA6 M2400，18kgPOE，30kg玻璃纤维，4.4kg复合染料，0.3kg抗氧剂，加入高速混合器中在室温下混合均匀。然后，将上述混合物加入双螺杆挤出机，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220℃，二区温度230℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度250℃，六区温度250℃，七区温度245℃，八区温度235℃，九区温度220℃；停留时间2分钟，主机转速300转/分钟。
将实施例1-5与对比例1-4进行以下力学性能测试：
将制备好的粒料放入鼓风烘箱中，在120℃条件下烘干4小时，然后将干燥好的粒料在注射成型机中进行注射成型制备样条和色板。注射成型模温为90℃。
拉伸性能测试按ISO 527-2标准进行，试样尺寸为150*10*4mm，拉伸速度为10mm/min；弯曲性能测试按ISO 178标准进行，试样尺寸为80*10*4mm，弯曲速度为2mm/min，跨距为64mm；简支梁冲击强度按ISO 179标准进行，试样尺寸为55*6*4mm，缺口深度为试样厚度的三分之一；色板的Lab值采用进口色谱仪检测。
材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度，断裂伸长率、弯曲模量以及冲击强度的数值进行评定； 低温环境为-30℃，放置6h后测试冲击强度。具体数据列表如下：
从表中力学性能数据可见，加入增韧剂后，其拉伸强度和弯曲模量有所下降，符合材料的正常性能变化，但材料的冲击强度明显上升，而且，随着增韧剂的加入，在常温条件下的冲击强度非常优异，而在低温条件下的冲击强度的保持率也非常的好，均能达到80%。随着增韧剂的增加，复合染料的比例也随之变化，通过L、a、b值的测试结果可以看出，复合染料的加入的确可以保持颜色均匀而且能够保证材料的综合性能良好，与本色材料相当，同时说明由于复合染料的优良分散性使得其对于玻璃纤维，尼龙树脂和增韧剂的界面影响非常小。
Claims (13)
1.一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：
尼龙6 40-75%；
玻璃纤维 15-35%；
增韧剂 5-20%；
复合染料 0.5-5%；
抗氧剂 0.1-0.5%。
2. 如权利要求1所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，所述的尼龙6树脂为聚酰胺树脂，相对粘度为2.5-2.7。
3. 如权利要求1所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，所述的玻璃纤维为偶联剂改性无碱玻纤，直径为6-17微米。
4. 如权利要求1所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，所述的增韧剂由以下重量百分比的原料组成：
弹性体 60-80%；
聚乙烯或聚丙烯 15-35%；
马来酸酐 1-5%；
过氧化物 0.1-0.5%。
5. 如权利要求4所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，所述的弹性体为聚烯烃弹性体。
6. 如权利要求4所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，所述的弹性体为POE。
7. 如权利要求4所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，所述的过氧化物为1,4-双叔丁基过氧异丙基苯。
8. 如权利要求1所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，所述的复合染料由以下重量百分比的原料组成：
超低粘尼龙6 65-80%；
硫化锌 15-25%；
有机染料 0.5-2%；
炭黑 0.1-1%；
无机染料 0.5-2%。
9. 如权利要求8所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，所述的超低粘尼龙6的相对粘度等于2.0。
10. 如权利要求8所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，所述的有机染料为钛青蓝；炭黑为活化表面无尘炭黑；无机染料为铁红。
11. 如权利要求1所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6，其特征在于，所述的抗氧剂为四[β-(3,5-二特丁基－4－羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
12. 权利要求1所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6的制备方法，其特征在于，将尼龙6、增韧剂、复合染料、抗氧剂均匀混合后，加入双螺杆挤出机，在专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，挤出后冷却、干燥、切粒。
13. 如权利要求1所述的一种耐低温着色玻璃纤维增强尼龙6的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的一区温度为210-230℃，二区温度为220-240℃，三区温度为220-240℃，四区温度为220-240℃，五区温度为230-250℃，六区温度为240-260℃，七区温度为230-250℃，八区温度为220-240℃，九区温度为200-220℃；停留时间为1-3分钟，主机转速为250-350转/分钟。
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