发明内容
本发明的目的是提供一种超韧绿色尼龙11合金。
具体的技术方案如下:
一种超韧绿色尼龙11合金,其原料组成及重量份为:
在其中一些实施例中,其原料组成及重量份为:
在其中一个实施例中,其原料组成及重量份为:
在其中一些实施例中,所述引发剂为过氧化氢、过氧化二烷基类、过氧化二酰类、过氧化酯类、过氧化二碳酸酯类化合物中的一种。
在其中一些实施例中,所述引发剂为过氧化二烷基类中的过氧化二异丙苯、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷。
本发明的另一目的是提供上述超韧绿色尼龙11合金的制备方法。
具体的技术方案如下:
上述超韧绿色尼龙11合金的制备方法,包括如下步骤:
(1)将引发剂与顺丁烯二酸酐溶于稀释剂中,得混合溶液;
(2)将尼龙11置于80-100℃干燥4-12小时,乙烯与辛烯共聚物POE置于60-80℃干燥4-12小时,冷却后将尼龙11与乙烯与辛烯共聚物POE混合均匀,然后加入乙烯与辛烯共聚物HDPE-g-MAH,最后加入步骤(1)的混合溶液,得预混合料;
(3)将步骤(2)的预混合料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为25-200r/min,一区温度150-190℃,二区温度170-210℃,三区温度180-230℃,四区温度180-230℃,五区温度180-230℃,六区温度180-230℃,七区温度180-230℃,模头温度180-230℃。
在其中一些实施例中,所述稀释剂为丙酮或丁酮。
在其中一些实施例中,所述步骤(2)中尼龙11置于90℃干燥4-6小时,乙烯与辛烯共聚物POE置于70℃干燥4-6小时;所述步骤(3)中的工艺参数为平行双螺杆挤出机螺杆转速为25-100r/min,一区温度170-190℃,二区温度190-200℃,三区温度190-200℃,四区温度190-200℃,五区温度190-200℃,六区温度190-200℃,七区温度190-200℃,模头温度190-200℃。
在其中一些实施例中,所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为20-60,所述螺杆上设有一个以上的啮合块区和一个以上的反螺纹区。
在其中一些实施例中,所述螺杆长度L和直径D之比L/D为35-60;所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
原位反应增容是指把两种高聚物、含极性基团的乙烯基单体与引发剂一并放入到平行双螺杆挤出机里,在挤出过程中先就地产生含极性基团的高聚物,然后该高聚物与另一高聚物形成带有增容性的高聚物。
本发明采用原位增容的方法,在平行双螺杆挤出机里,POE分子在引发剂的作用下接枝上马来酸酐基团,使其具有较强的极性,利用POE-g-MAH的酸酐基团与尼龙11的端氨基反应来改善PA11/POE体系的相容性,从而得到性能优异的超韧绿色尼龙11合金。
利用原位反应增容的方法制备出具有高韧性、耐低温性、低吸水率与低吸油值的绿色尼龙11合金,并且其成本可降低26%左右,工业应用价值较大。可在汽车工业中用来生产软管、蛇形管、齿轮、刮雨器、汽油过滤器等零件;在电子电缆工业中用来生产电线电缆的防护套、高压断路装置的连接杆、电子遥控机上的连接杆、导向装置等;在军械工业中用来生产枪托、枪护木、弹头外壳、各种供应物质所用的容器等;在机械制造中用来生产齿轮、凸轮、钟表零件、喷雾器构件等。
本发明所提供的原位反应增容制备超韧绿色尼龙11合金的制备方法具有以下优点:
1.本发明所使用的尼龙11是以蓖麻油为原料合成的长碳链柔软尼龙,其为一种生物基材料,因此,尼龙11合金具有绿色环保的特性。
2.采用本发明的方法制备超韧绿色尼龙11合金,综合性能优异,尤其缺口冲击强度较高、抗低温冲击性能佳、低吸水率与低吸油值,并且其成本可降低26%左右(PA11的价格为12万元/吨,POE为1.7万元/吨,按7∶3共混,其成本比纯PA11降低25.75%。),工业应用价值较大。
3.采用本发明的方法制备超韧绿色尼龙11合金,其工艺简单,易于控制,对设备要求不高,所使用的设备均为通用的聚合物加工设备,投资不高。
4.采用本发明的方法制备超韧绿色尼龙11合金,缩短了工艺流程,节省能源,提高了生产效率,易于推广应用。
具体实施方式
本发明原位反应增容制备超韧绿色尼龙11合金的反应机理如下(反应流程示意图请见图1,反应机理示意图请见图2):
其中RO-OR为引发剂。
本发明实施例所使用的原料如下:
尼龙11(聚酰胺11(PA11))购自Arkema;
POE(乙烯与辛烯共聚物)购自陶氏化学(DOW),牌号8150;
HDPE-g-MAH(高密度聚乙烯接枝马来酸酐)购自上海日之升新技术发展有限公司,牌号CMG5804。
实施例1
一种超韧绿色尼龙11合金,其原料组成及重量份为:
上述超韧绿色尼龙11合金的制备方法,包括如下步骤:
(1)将引发剂2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷与顺丁烯二酸酐溶于丙酮中,得混合溶液;
(2)将尼龙11置于真空烘箱中90℃干燥4小时,POE置于真空烘箱中70℃干燥4小时,冷却后将尼龙11与POE混合均匀,然后加入HDPE-g-MAH,最后加入步骤(1)的混合溶液;将上述混合物置于空气中,将稀释剂丙酮挥发出去,得预混合料;
(3)将步骤(2)的预混合料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为75r/min,一区温度170℃,二区温度190℃,三区温度195℃,四区温度200℃,五区温度200℃,六区温度200℃,七区温度200℃,模头温度195℃。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为40,所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例2
一种超韧绿色尼龙11合金,其原料组成及重量份为:
上述超韧绿色尼龙11合金的制备方法,包括如下步骤:
(1)将引发剂2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷与顺丁烯二酸酐溶于丙酮中,得混合溶液;
(2)将尼龙11置于真空烘箱中90℃干燥4小时,POE置于真空烘箱中70℃干燥4小时,冷却后将尼龙11与POE混合均匀,然后加入HDPE-g-MAH,最后加入步骤(1)的混合溶液;将上述混合物置于空气中,将稀释剂丙酮挥发出去,得预混合料;
(3)将步骤(2)的预混合料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为75r/min,一区温度170℃,二区温度190℃,三区温度195℃,四区温度200℃,五区温度200℃,六区温度200℃,七区温度200℃,模头温度195℃。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为50,所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例3
一种超韧绿色尼龙11合金,其原料组成及重量份为:
上述超韧绿色尼龙11合金的制备方法,包括如下步骤:
(1)将引发剂2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷与顺丁烯二酸酐溶于丙酮中,得混合溶液;
(2)将尼龙11置于真空烘箱中90℃干燥4小时,POE置于真空烘箱中70℃干燥4小时,冷却后将尼龙11与POE混合均匀,然后加入HDPE-g-MAH,最后加入步骤(1)的混合溶液;将上述混合物置于空气中,将稀释剂丙酮挥发出去,得预混合料;
(3)将步骤(2)的预混合料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为75r/min,一区温度170℃,二区温度190℃,三区温度195℃,四区温度200℃,五区温度200℃,六区温度200℃,七区温度200℃,模头温度195℃。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为60,所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
本实施例所得的超韧绿色尼龙11合金的电镜照片如图3所示,图中显示了POE在PA11中的分散形态。从图3中可以看出,断面有明显的银纹-剪切带产生,并且相界面变得很模糊,POE粒子很好地分散于PA11的基体中,表现为韧性断裂。
实施例4
一种超韧绿色尼龙11合金,其原料组成及重量份为:
上述超韧绿色尼龙11合金的制备方法,包括如下步骤:
(1)将引发剂过氧化二异丙苯与顺丁烯二酸酐溶于丁酮中,得混合溶液;
(2)将尼龙11置于真空烘箱中80℃干燥6小时,POE置于真空烘箱中80℃干燥6小时,冷却后将尼龙11与POE混合均匀,然后加入HDPE-g-MAH,最后加入步骤(1)的混合溶液;将上述混合物置于空气中,将稀释剂丁酮挥发出去,得预混合料;
(3)将步骤(2)的预混合料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为100r/min,一区温度190℃,二区温度200℃,三区温度200℃,四区温度190℃,五区温度190℃,六区温度190℃,七区温度190℃,模头温度200℃。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为40,所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例5
一种超韧绿色尼龙11合金,其原料组成及重量份为:
上述超韧绿色尼龙11合金的制备方法,包括如下步骤:
(1)将引发剂过氧化二异丙苯与顺丁烯二酸酐溶于丁酮中,得混合溶液;
(2)将尼龙11置于真空烘箱中100℃干燥10小时,POE置于真空烘箱中60℃干燥10小时,冷却后将尼龙11与POE混合均匀,然后加入HDPE-g-MAH,最后加入步骤(1)的混合溶液;将上述混合物置于空气中,将稀释剂丁酮挥发出去,得预混合料;
(3)将步骤(2)的预混合料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为150r/min,一区温度150℃,二区温度170℃,三区温度230℃,四区温度180℃,五区温度230℃,六区温度230℃,七区温度230℃,模头温度180℃。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为40,所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例6
一种超韧绿色尼龙11合金,其原料组成及重量份为:
上述超韧绿色尼龙11合金的制备方法,包括如下步骤:
(1)将引发剂与2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷顺丁烯二酸酐溶于丁酮中,得混合溶液;
(2)将尼龙11置于真空烘箱中90℃干燥4小时,POE置于真空烘箱中70℃干燥4小时,冷却后将尼龙11与POE混合均匀,然后加入HDPE-g-MAH,最后加入步骤(1)的混合溶液;将上述混合物置于空气中,将稀释剂丁酮挥发出去,得预混合料;
(3)将步骤(2)的预混合料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为200r/min,一区温度200℃,二区温度195℃,三区温度190℃,四区温度220℃,五区温度190℃,六区温度200℃,七区温度195℃,模头温度200℃。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为40,所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例7
一种超韧绿色尼龙11合金,其原料组成及重量份为:
上述超韧绿色尼龙11合金的制备方法,包括如下步骤:
(1)将引发剂与2,5-二甲基-2,5-二叔丁基过氧化己烷顺丁烯二酸酐溶于丁酮中,得混合溶液;
(2)将尼龙11置于真空烘箱中90℃干燥4小时,POE置于真空烘箱中70℃干燥4小时,冷却后将尼龙11与POE混合均匀,然后加入HDPE-g-MAH,最后加入步骤(1)的混合溶液;将上述混合物置于空气中,将稀释剂丁酮挥发出去;
(3)将步骤(2)的预混合料置于平行双螺杆挤出机中熔融挤出,造粒,工艺参数如下:平行双螺杆挤出机螺杆转速为200r/min,一区温度200℃,二区温度195℃,三区温度190℃,四区温度220℃,五区温度190℃,六区温度200℃,七区温度195℃,模头温度200℃。
所述平行双螺杆挤出机的螺杆形状为单线螺纹;螺杆长度L和直径D之比L/D为40,所述螺杆上设有2个啮合块区和2个反螺纹区。
实施例8应用实验
以下为比较例与实施例一览表:
表1比较例与实施例一览表
将上述各实施例所制试样进行以下性能测试:
拉伸性能:按GB/T1042-1992标准测试,拉伸速率50mm/min;
冲击性能:按GB/T1843-1996标准测试,样条厚度为3.2mm;
吸水率的测定:吸水率按GB1034-1998进行测试。将试样裁为50±1mm的正方形(试样厚小于25mm),然后放入50±2℃烘箱中干燥24±1h,在干燥器中冷却至室温称重为m1,再将试样浸于23±0.5℃蒸馏水中,浸水时间24±1h后取出并用清洁、干燥的滤纸迅速擦去试样表面的水再次称量试样为m2。吸水率Wm的计算公式为:
吸油值的测定:将样条裁成32mm×10mm×4.5mm的薄板,在60℃下干燥15小时,称其重量为W1,然后浸在60℃的二甲苯中15小时后取出,快速称重W2,再在80℃下干燥20小时后称重W3。吸油值的计算公式:
表2比较例与实施例性能一览表
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。