CN102558843B - 一种具有抗老化性能的尼龙6组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有优良抗老化性能的尼龙6组合物的制备方法,具体为一种具有优良抗老化性能的玻纤增强增韧尼龙6的组合物,其特征在于,它由以下重量配比的原料经双螺杆挤出机挤出造粒而成:50-80%尼龙6树脂,1%-10%的聚乙烯树脂,1-8%的相容化增韧剂,10%-30%的玻璃纤维,0.3%-2%的抗老化助剂和其他加工助剂。其中玻璃纤维从挤出机的排气口加入,其他原料预先混合好后,从挤出机的加料口加入。本发明组合物的抗老化级别可以达到4-5级,具有均衡的机械性能和良好的低温冲击性能,该尼龙6组合物主要用于制造车门装饰条,能满足车门装饰条的耐刮擦性和气味、气雾性要求且制备工艺简单。
Description
技术领域
本发明属于高分子复合材料技术领域,涉及一种尼龙6组合物及其制备方法。
背景技术
尼龙是一种结晶型塑料,是最早开发的工程塑料,具有机械强度高、韧性好、耐疲劳、有自润滑性,摩擦系数小、耐磨、耐热(100℃内可长期使用)、电性能好,易染色、易成型等优点,具有良好的综合性能及性能价格比。它是一类多品种的高分子材料,其中PA6和PA66约占总产量的90%。
汽车行业的环保,节能的发展需要,对汽车提出了轻量化的要求,于是汽车上的部件越来越多开始塑料化。塑料化首先是从比较容易的内外装饰件开始,现在,汽车发动机周边部件,燃料箱,各种软管等也采用尼龙树脂等工程塑料制造。
对于汽车的内饰材料而言,外观直接关系到产品的使用价值。当汽车内饰材料在夏日太阳光的照射以及车内高温的作用下,颜色会逐渐变化,极大的影响了内饰件的美观,因而需要研发具有良好抗老化性能的内饰材料。
日光对聚合物的材料的老化降解作用,实际上是光氧化过程和热氧化过程两种作用的叠加。聚合物的光氧化降解使聚合物材料的表观性能和物理机械性能遭受破坏。外观的变化,如变色,出现斑点,失去光泽是最直观的老化现象。物理机械性能的变化也是明显的,例如发脆,冲击强度下降,甚至自行破裂,拉伸强度和伸长率下降。而热氧化过程会导致材料在高温下的热氧降解。为了抑制聚合物材料的光老化降解过程的进行,延长其使用寿命,需要在配方体系中添加光稳定剂。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷提供一种具有抗老化性能的尼龙6组合物及其制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明通过以下技术方案得以实现。
一种具有抗老化性能的尼龙6组合物,包括以下组分及其重量分数:
尼龙6树脂 50%-80%
聚乙烯树脂 1-10%
相容化增韧剂 1-8%
玻璃纤维 10-30%
抗老化助剂以及其他加工助剂0.3-2%。
所述的尼龙6树脂的重量分数优选70-80%。
所述的聚乙烯树脂重量分数优选3-8%。
所述的相容化增韧剂重量分数优选1-5%。
玻璃纤维重量分数优选10-20%,更优选15%。
所述的尼龙6树脂为中高粘度的尼龙6切片,相对粘度为2.3-3.4。
所述的聚乙烯树脂为高密度聚乙烯树脂,低密度聚乙烯树脂或线型低密度聚乙烯树脂中的一种或是几种。
所述的相容化增韧剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物或是马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物。
所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维,玻璃纤维的单丝直径优选10-13微米。
所述的抗老化助剂为光稳定剂和紫外线吸收剂的组合物或是含有使尼龙稳定的所有必须组分的单一组分稳定剂。
所述的光稳定剂为受阻胺类产品,可以是TINUVIN 622,TINUVIN944,CHIMASSORB2020,Uninul 5050H和Uninul 4045H中的一种或几种。
所述的紫外线吸收剂为二苯甲酮类或苯并三唑类,优选最大吸收波长在280-320nm之间的产品。
所述的含有使尼龙稳定的所有必须组分的单一组分稳定剂,具体为一种含有铜基系统的稳定剂,可以是PolyAd公司的PolyAd HS 01,PolyAd HS 02,PolyAd HS 03,PolyAd HS 011。
所述的其他加工助剂包括润滑剂和抗氧剂等,所述的润滑剂包括硅油、脂肪酸酰胺、硬脂酸金属皂类、脂肪双酰胺蜡类、聚乙烯蜡类和褐煤蜡酸乙二醇酯类中的一种或是几种;所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂单独使用或与亚磷酸酯类抗氧剂复配。
一种制备上述具有抗老化性能尼龙6组合物的方法,包括以下步骤:
(1)将尼龙6树脂在90-100℃下,干燥3-4h;
(2)按上述重量分数称好各组分,将干燥后的尼龙6树脂、聚乙烯树脂、相容化增韧剂、抗老化助剂和加工助剂加入高速混合机;
(3)将上述步骤(2)中称好的物料在高速混合机中搅拌3-5min;
(4)然后将上述混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的加料口;
(5)玻璃纤维从第一个排气口加入,经双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。
所述的双螺杆挤出机的加工工艺为:双螺杆挤出机一区温度180-220℃,二区温度200-240℃,三区温度220-250℃,四区温度220-240℃,五区温度220-240℃,六区温度220-240℃,机头温度230-250℃,主机转速是15-35HZ。
车门装饰条属于汽车内饰的范围,所用除了要具有一定的机械性能要求外,还要求具有优良的抗老化性能,一定的抗常温及低温冲击性能,耐刮擦性和一定的气味性和气雾性要求。玻纤增强PA6材料本身具有一定的抗老化性能,但达不到高档汽车车门装饰条的抗老化需求,需要在材料中添加合适的抗老化助剂,本发明通过添加光稳定剂和紫外线吸收剂的组合物或是含有使尼龙稳定的所有必须组分的单一组分稳定剂,制得了氙灯老化测试达到4-5级的尼龙6组合物。
本发明具有以下有益效果:
1本发明采用了在玻纤增强增韧尼龙6组合物中添加光稳定剂和紫外线吸收剂的组合物或是含有使尼龙稳定的所有必须组分的单一组分稳定剂,制得的组合物具有优良的抗老化性能。
2本发明制得的具有优良抗老化性能尼龙6组合物具有优良的机械性能和优良的常温,低温抗冲击性能,可用于车门装饰条。
3本发明制得的具有优良抗老化性能的尼龙6组合物,能满足车门装饰条的耐刮擦性和气味,气雾性要求。
4本发明提出的具有优良抗老化性能的尼龙6组合物的制备工艺简单。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明。
机械性能测试方法:
本发明的组合物采用ASTM标准注塑,测试试样,使用塑料注塑机在230-250℃下注塑成型。样条尺寸(长度×宽度×厚度)分别为:拉伸样条(哑铃型),170mm×13mm×3.2mm;弯曲样条,127mm×13mm×3.2mm;无缺口冲击样条,127mm×13mm×3.2mm;缺口冲击样条,127mm×13mm×3.2mm,V型缺口,缺口深度为1/5;
1拉伸强度:按ASTM D638测试,拉伸速度为5mm/min;
2弯曲强度和弯曲模量:按ASTM D790测试,弯曲速度为1.25mm/min;
3缺口冲击强度:按ASTMD6110测试;
4密度:按ASTM D792测试;
5灰分:按ASTMD2584测试;
6熔融指数:按ASTM D1238测试,测试温度为235℃,施加压力为2.16KG;
7抗老化性能测试:使用氙灯老化测试仪进行老化测试,最终结果表示为灰度等级(GM),GM最高为5级,最差为1级,有中间级别,如4-5级。
试样成型后在温度为(23±2)℃、湿度为(50±5)%的标准环境中放置16h后测试,测试环境为(23±2)℃、湿度为(50±5)%。
实施例1
(1)将尼龙6树脂在90-100℃下,干燥3-4h;
(2)称取尼龙6树脂75.5%,聚乙烯树脂5.5%,马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物2.5%,抗老化助剂UV3035/UV4045/UV5050(1∶1∶1)0.6%,抗氧剂1098/168(1∶1)0.4%,,润滑剂AC-540A 0.5%;
(3)将上述步骤(2)中称好的物料在高速混合机中搅拌3-5min;
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中;
(5)将质量分数为15%的玻璃纤维从挤出机的排气口加入,经熔融共混,挤出造粒成组合物材料。其中,双螺杆各段温度设置分别为:双螺杆挤出机一区温度180-220℃,二区温度200-240℃,三区温度220-250℃,四区温度220-240℃,五区温度220-240℃,六区温度220-240℃,机头温度230-250℃,主机转速是15-35HZ。
实施例2
(1)将尼龙6树脂在90-100℃下,干燥3-4h;
(2)称取尼龙6树脂76.1%,聚乙烯树脂5.5%,马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物2.5%,抗老化助剂PolyAdHS 020.4%,润滑剂AC-540A 0.5%;
(3)将上述步骤(2)中称好的物料在高速混合机中搅拌3-5min;
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中;
(5)将质量分数为15%的玻璃纤维从挤出机的排气口加入,经熔融共混,挤出造粒成组合物材料。其中,双螺杆各段温度设置分别为:双螺杆挤出机一区温度180-220℃,二区温度200-240℃,三区温度220-250℃,四区温度220-240℃,五区温度220-240℃,六区温度220-240℃,机头温度230-250℃,主机转速是15-35HZ。
对上述的产品进行检测,其结果如下表:
实施例3
(1)将尼龙6树脂在90-100℃下,干燥3-4h;
(2)称取尼龙6树脂75.5%,聚乙烯树脂5.5%,马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物2.5%,抗老化助剂UV3035/UV4045/UV5050(1∶1∶1)0.6%,抗氧剂1098/168(1∶1)0.4%,,润滑剂AC-540A 0.5%;
(3)将上述步骤(2)中称好的物料在高速混合机中搅拌3-5min;
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中;
(5)将质量分数为15%的玻璃纤维从挤出机的排气口加入,经熔融共混,挤出造粒成组合物材料。其中,双螺杆各段温度设置分别为:双螺杆挤出机一区温度180-220℃,二区温度200-240℃,三区温度220-250℃,四区温度220-240℃,五区温度220-240℃,六区温度220-240℃,机头温度230-250℃,主机转速是15-35HZ。
实施例4
(1)将尼龙6树脂在90-100℃下,干燥3-4h;
(2)称取尼龙6树脂73.5%,聚乙烯树脂2%,马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物8%,抗老化助剂UV3035/UV4045/UV5050(1∶1∶1)0.6%,抗氧剂1098/168(1∶1)0.4%,,润滑剂AC-540A0.5%;
(3)将上述步骤(2)中称好的物料在高速混合机中搅拌3-5min;
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中;
(5)将质量分数为15%的玻璃纤维从挤出机的排气口加入,经熔融共混,挤出造粒成组合物材料。其中,双螺杆各段温度设置分别为:双螺杆挤出机一区温度180-220℃,二区温度200-240℃,三区温度220-250℃,四区温度220-240℃,五区温度220-240℃,六区温度220-240℃,机头温度230-250℃,主机转速是15-35HZ。
实施例5
(1)将尼龙6树脂在90-100℃下,干燥3-4h;
(2)称取尼龙6树脂74%,聚乙烯树脂8%,马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物1.5%,抗老化助剂UV3035/UV4045/UV5050(1∶1∶1)0.6%,抗氧剂1098/168(1∶1)0.4%,,润滑剂AC-540A0.5%;
(3)将上述步骤(2)中称好的物料在高速混合机中搅拌3-5min;
(4)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中;
(5)将质量分数为15%的玻璃纤维从挤出机的排气口加入,经熔融共混,挤出造粒成组合物材料。其中,双螺杆各段温度设置分别为:双螺杆挤出机一区温度180-220℃,二区温度200-240℃,三区温度220-250℃,四区温度220-240℃,五区温度220-240℃,六区温度220-240℃,机头温度230-250℃,主机转速是15-35HZ。
对上述的产品进行检测,其结果如下表:
对比例1
(1)将尼龙6树脂在90-100℃下,干燥3-4h;
(2)称取尼龙6树脂76.1%,聚乙烯树脂5.5%,马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物2.5%,抗氧剂1098/168(1∶1)0.4%,,润滑剂AC-540A 0.5%;
(3)将上述步骤(2)中称好的物料在高速混合机中搅拌3-5min;
(4)玻璃纤维含量控制为15%。将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中;
(5)将质量分数为15%的玻璃纤维从挤出机的排气口加入,经熔融共混,挤出造粒成组合物材料。其中,双螺杆各段温度设置分别为:一区温度190℃,二区温度225℃,三区温度230℃,四区温度235℃,五区温度235℃,六区温度230℃,机头温度235℃,主机转速是25HZ。
对上述的产品进行检测,其结果如下表:
性能 | 测试方法 | 单位 | 对比例1 |
弯曲强度 | ASTM D790 | MPa | 139 |
弯曲模量 | ASTM D790 | MPa | 4013 |
拉伸强度 | ASTM D638 | MPa | 91.8 |
断裂伸长率 | ASTM D638 | % | 18.2 |
简支梁缺口冲击强度(23℃) | ASTM D6110 | KJ/m2 | 13 |
简支梁缺口冲击强度(-40℃) | ASTM D6110 | KJ/m2 | 11 |
灰分 | ASTM D2584 | % | 15.7 |
密度 | ASTM D792 | g/cm3 | 1.22 |
熔融指数 | ASTM D1238 | g/10min | 7.4 |
抗UV灰度等级 | 2-3 |
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此,本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示,不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种具有抗老化性能的尼龙6组合物,其特征在于:其包括以下组分及其重量分数:
所述的聚乙烯树脂为高密度聚乙烯树脂或低密度聚乙烯树脂中的一种或几种的混合物;
所述的相容化增韧剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物或马来酸酐接枝乙烯-丙烯共聚物;
所述的抗老化助剂为重量比为1:1:1的UV3035/UV4045/UV5050,抗老化助剂的重量分数为0.6%。
2.根据权利要求1所述的具有抗老化性能的尼龙6组合物,其特征在于:所述的聚乙烯树脂为线型低密度聚乙烯树脂。
3.根据权利要求1所述的具有抗老化性能的尼龙6组合物,其特征在于:所述的尼龙6树脂为中高粘度的尼龙6切片,相对粘度为2.3-3.4。
4.根据权利要求1所述的具有抗老化性能的尼龙6组合物,其特征在于:所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的具有抗老化性能的尼龙6组合物,其特征在于:所述的其他加工助剂包括润滑剂和抗氧剂,所述的润滑剂包括硅油、脂肪酸酰胺、硬脂酸金属皂类、脂肪双酰胺蜡类、聚乙烯蜡类和褐煤蜡酸乙二醇酯类中的一种或是几种;所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂单独使用或与亚磷酸酯类抗氧剂复配。
6.一种制备权利要求1-5中任一所述的具有抗老化性能尼龙6组合物的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将尼龙6树脂在90-100℃下,干燥3-4h;
(2)按上述重量分数称好各组分,将干燥后的尼龙6树脂、聚乙烯树脂、相容化增韧剂、抗老化助剂助剂和加工助剂加入高速混合机;
(3)将上述步骤(2)中称好的物料在高速混合机中搅拌3-5min;
(4)然后将上述混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的加料口;
(5)玻璃纤维从第一个排气口加入,经双螺杆挤出机熔融挤出,造粒。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述的双螺杆挤出机的加工工艺为:双螺杆挤出机一区温度180-220℃,二区温度200-240℃,三区温度220-250℃,四区温度220-240℃,五区温度220-240℃,六区温度220-240℃,机头温度230-250℃,主机转速是15-35HZ。
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