CN102850784A - 一种尼龙6改性材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种尼龙6改性材料，该材料包括按重量配比的以下组分：尼龙6100份，玻璃纤维40-60份，矿物填料25-35份，增韧剂20-30份，相容剂0.1-0.5份，其他助剂0.1-0.5份。本发明制备的尼龙6改性材料，通过玻璃纤维和矿物填料的复合作用，在保证其原有的耐化学性和良好的加工性的基础上，使其强度大幅度提高，尺寸稳定性和耐热性也得到明显改善。改性后的尼龙6作为一种性能优良的工程塑料，广泛应用于机械、电子、交通、建筑和包装等领域。

Description

一种尼龙6改性材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及采用玻璃纤维和矿物进行复合增强的尼龙6改性材料及其制备方法。

背景技术

尼龙是重要的工程塑料，对其进行改性可以得到性能多样的产品，拓展其应用领域。尼龙6的改性研究内容丰富，方法多样，增强改性是其中的重要内容。由于尼龙本身的优点以及生产厂商不断开发出新品种及新的加工方法以适应新的用途。

发明内容

本发明的目的是提供一种增强改性的尼龙6材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种尼龙6改性材料，该材料包括按重量配比的以下组分：尼龙6 100份，玻璃纤维 40-60份，矿物填料 25-35份，增韧剂 20-30份，相容剂 0.1-0.5份，其他助剂 0.1-0.5份。

其中，玻璃纤维选择无碱玻纤，直径5-15μm，表面用硅烷偶联剂处理。矿物填料选择碳酸钙，粒径为3000~30000目。增韧剂选自马来酸酐接枝的POE或马来酸酐接枝的EDPM。相容剂选自TAF。

本发明还提供了上述尼龙6改性材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）取干燥的尼龙6与矿物填料、增韧剂、相容剂和其他助剂在高速混合机中混合，制得的混合物加入双螺杆挤出机中熔融；

（2）取玻璃纤维用硅烷偶联剂处理后，置于所述双螺杆挤出机的侧喂料口，再通过双螺杆挤出机与步骤（1）中熔融的混合物再经过熔融共混，最后挤出造粒即得所改性材料。

其中，尼龙6（PA6）干燥处理方法如下:将称取的PA6置于真空干燥机内，设定温度85-95℃，干燥时间4-6H。

双螺杆挤出机的整根螺杆自第一加料口向下游依次分为预热段、固体传送段、熔融段、玻纤加入段、玻纤混合段、脱挥计量段、口模成型段。在熔融阶段采用由不同厚度捏合盘组成的正向啮合块，在玻纤入口（即侧喂料口）和排气口之间的螺杆段（即玻纤混合段）采用了两个由捏合盘组成的捏合块，对玻纤进行均化，混合。排气口下游到出料端（即脱挥计量段），皆采用正向螺纹元件，对物料进行计量和建立压力。

    本发明相比现有技术具有以下优点：本发明利用玻璃纤维和矿物填料进行复合增强。玻璃纤维在螺杆挤出的高剪切作用下，被切成一定长度的纤维，并均匀地分布在PA基体树脂中。混合挤出过程中，玻璃纤维会沿轴向方向产生一定程度取向，当制品受到外力作用时，从基体传到玻璃纤维，力的作用发生变化，即沿着纤维取向的方向传递。这种传递作用，在一定程度上起到力的分散作用。换言之，即为能量的分散作用，从而增强了材料承受外力作用的能力。在宏观上，显示出材料的弯曲强度、拉伸强度等力学性能的大幅提高。

本发明制备的尼龙6改性材料，通过玻璃纤维和矿物填料的复合作用，在保证其原有的耐化学性和良好的加工性的基础上，使其强度大幅度提高，尺寸稳定性和耐热性也得到明显改善。改性后的尼龙6作为一种性能优良的工程塑料，广泛应用于机械、电子、交通、建筑和包装等领域。

具体实施方式

    下面结合实例，对本发明作进一步详细阐述。

实施例1

本发明尼龙6改性材料，由以下按重量份数的原料制成：

尼龙6                      100份；

玻璃纤维                    45份；

矿物填料（碳酸钙）          35份；

增韧剂                      30份；

相容剂                      0.5份；

其他助剂                    0.5份。

其中，玻璃纤维选择无碱玻纤，直径5-15μm，表面用硅烷偶联剂处理。矿物填料选择碳酸钙，粒径为3000~30000目。增韧剂选自马来酸酐接枝的POE或马来酸酐接枝的EDPM。相容剂选自TAF。

其制备方法如下：

步骤一：按重量配比称取干燥后尼龙6 100份；玻璃纤维45份；矿物填料35份；增韧剂30份；相容剂0.5份；其他助剂0.5份；

步骤二：将步骤一称取的各组分在高速混合机中混合；

步骤三：将步骤二混合好的各组分置于双螺杆挤出机中熔融。   

步骤四：从玻纤加入口加入45份表面用硅烷偶联剂KW-500处理的玻纤，随同步骤三混合好的各组分熔融、挤出、造粒。                                                            

工艺参数为：一区（预热段）温度为220℃；二区（固体传送段）温度为225℃；三区温度为230℃；四区温度为230℃；五区（玻纤加入段）温度为235℃；六区温度为240℃；七区温度为240℃；八区（脱挥计量段）温度为245℃；九区（口模成型段）温度：245℃。机头温度为250℃，螺杆转速350r/min，真空度为–0.06Mpa。其中三区、四区为熔融阶段，六区、七区为玻纤混合阶段。

     实施例2

本发明尼龙6改性材料，由以下按重量份数的原料制成：

尼龙6                100份；

玻璃纤维              50份；

矿物填料              30份；

增韧剂                25份；

相容剂                0.1份；

其他助剂              0.5份；

其中，玻璃纤维选择无碱玻纤，直径5-15μm，表面用硅烷偶联剂处理。矿物填料选择碳酸钙，粒径为3000~30000目。增韧剂选自马来酸酐接枝的POE或马来酸酐接枝的EDPM。相容剂选自TAF。

其制备方法如下：

步骤一：按重量配比称取干燥后尼龙6 100份；矿物填料30份；增韧剂25份；相容剂0.1份；其他助剂0.5份；

步骤二：将步骤一称取的各组分在高速混合机中混合；

步骤三：将步骤二混合好的各组分置于双螺杆挤出机中熔融。   

步骤四：从玻纤加入口加入50份表面用硅烷偶联剂KW-500处理的玻纤，随同步骤二混合好的各组分熔融、挤出、造粒。

工艺参数为：一区温度为220℃；二区温度为225℃；三区温度为230℃；四区温度为230℃；五区区温度为235℃；六区温度为235℃；七区温度为235℃；八区温度为240℃；九区温度：240℃。机头温度为245℃，螺杆转速400r/min，真空度为–0.05Mpa。其中三区、四区为熔融阶段，六区、七区为玻纤混合阶段。

对实施例制备的产品进行性能测试，测试结果和对比的普通尼龙测试结果如表1所示。

表1   实施例材料性能与对比

测试项目	实施例1	实施例2	普通尼龙
				拉伸强度(MPa)	152.67	150.70	80.31
弯曲强度(MPa)	195.12	203.89	99.07
				冲击强度(Kj/m2)	9.13	10.79	5.41

Claims (7)

1.一种尼龙6改性材料，其特征在于，包括按重量配比的以下组分：尼龙6 100份，玻璃纤维 40-60份，矿物填料 25-35份，增韧剂 20-30份，相容剂 0.1-0.5份，其他助剂 0.1-0.5份。

2.根据权利要求1所述的尼龙6改性材料，其特征在于，所述玻璃纤维采用无碱玻璃纤维，直径为5-15μm。

3.根据权利要求2所述的尼龙6改性材料，其特征在于，所述玻璃纤维为表面采用硅烷偶联剂处理后的无碱玻璃纤维。

4.根据权利要求1所述的尼龙6改性材料，其特征在于，所述矿物填料为碳酸钙，粒径为3000-30000目。

5.一种如权利要求1至4任一所述尼龙6改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）取干燥的尼龙6与矿物填料、增韧剂、相容剂和其他助剂在高速混合机中混合，制得的混合物加入双螺杆挤出机中熔融；

（2）取玻璃纤维用硅烷偶联剂处理后，置于所述双螺杆挤出机的侧喂料口，再通过双螺杆挤出机与所述步骤（1）中的混合物经过熔融共混，最后挤出造粒即得所改性材料。

6.根据权利要求5所述尼龙6改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中尼龙6在真空干燥机内进行干燥，干燥温度为85-95℃，干燥时间为4-6h。

7.根据权利要求5所述尼龙6改性材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机自第一加料口向下游依次分为预热段、固体传送段、熔融段、玻纤加入段、玻纤混合段、脱挥计量段和口模成型段；所述玻璃纤维置于的侧喂料口为玻纤加入段处的玻纤入口。