CN103072292A - 一种长纤维增强尼龙的成型装置和制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种长纤维增强尼龙的成型装置和制备方法。所述长纤维增强尼龙的成型装置，包括浸渍机头，所述浸渍机头的前端设有用于对准备进入浸渍机头的纤维进行惰性气体保护的部件；所述进行惰性气体保护的部件的内部设有供惰性气体流动的通道，所述供惰性气体流动的通道与纤维输送通道相通。所述长纤维增强尼龙的制备方法，采用熔融浸渍法进行，预热后的纤维在进行惰性气体保护的部件的惰性气体保护下，输送至浸渍机头。该方法可以有效阻止或延缓尼龙熔体在长纤维增强尼龙的生产过程中由于热氧老化而产生的黄变、碳化，并且能够避免连续纤维在浸渍机头中断裂，提高了长纤维增强尼龙材料的产品颜色稳定性及生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料改性领域，特别涉及一种长纤维增强尼龙的成型装置和制备方法。
背景技术
目前长纤维增强尼龙材料主要用于汽车材料、体育器材等领域，许多长纤维增强尼龙材料制件属于浅色的外观结构件。长纤维增强尼龙材料颜色的稳定性对其应用有较大影响。然而，由于尼龙分子链中的酰胺基中与—NH—相邻的亚甲基上的氢具有一定的活性，在一定的温度下，易与氧反应形成氢过氧化物而发生热氧化降，特别是在聚合、贮存、加工和使用过程中，由于受到热、光、氧、重金属离子或机械剪切等作用尼龙分子链容易发生自动氧化反应和热分解反应而黄变老化，最终导致生产的产品颜色发黄及颜色稳定性差。
在生产长纤维增强尼龙材料时，数根平行排布的连续长纤维穿过浸渍机头被尼龙熔体浸渍包覆，空气源源不断的被带入浸渍机头中。尼龙熔体在局部长时间滞留，逐渐黄变，再加上浸渍机头本身自洁性差及生产过程中由于纤维质量及纤维接捻质量的波动而发生断纤，尼龙熔体进一步滞留，发生热氧分解，黄变甚至碳化，严重影响了产品颜色的稳定性。而尼龙熔体碳化后又将增大纤维的断裂频率，大大降低了生产效率。
发明内容
本发明的发明目的，是为了克服现有技术的不足，提供一种长纤维增强尼龙的制备方法，该制备方法可以有效阻止或延缓尼龙熔体在长纤维增强尼龙的生产过程中由于热氧老化而产生的黄变、碳化，并且能够避免连续纤维在浸渍机头中断裂，提高了长纤维增强尼龙材料的产品颜色稳定性及生产效率。
本发明的另一目的，在于提供一种长纤维增强尼龙的成型装置，该装置可以有效地使纤维在惰性气体保护下输送至浸渍机头。
本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现：
一种长纤维增强尼龙的成型装置，包括浸渍机头，所述浸渍机头的前端设有用于对准备进入浸渍机头的玻璃纤维进行惰性气体保护的部件；所述进行惰性气体保护的部件的内部设有供惰性气体流动的通道，所述供惰性气体流动的通道与玻璃纤维输送通道相通。
其中，所述进行惰性气体保护的部件为包括至少一个进气口的密封件。
其中，所述密封件为迷宫式密封件。
其中，所述迷宫式密封件包括壳体、设置于壳体上的进气口、设置于壳体内部的迷宫单元及设置于壳体内部的供惰性气体流动的通道。
一种长纤维增强尼龙的制备方法，采用熔融浸渍法进行，玻璃纤维在惰性气体保护下输送至浸渍机头，通过浸渍机头进入浸渍装置中进行浸渍。
其中，所述长纤维增强尼龙的制备方法，采用熔融浸渍法进行，并采用上述长纤维增强尼龙的成型装置，玻璃纤维在惰性气体保护下输送至浸渍机头，通过浸渍机头进入浸渍装置中进行浸渍。
其中，所述长纤维增强尼龙的制备方法，包括如下步骤：
a）玻璃纤维引出后依次经过平展、张力调节及预热；
b）对预热后的玻璃纤维进行惰性气体保护下，输送至浸渍机头，通过浸渍机头进入浸渍装置中进行浸渍；
c）对浸渍完成后的玻璃纤维依次进行冷却、牵引和切粒处理。
其中，所述惰性气体为氮气。
其中，所述惰性气体的流量为2~20Kg/h。
其中，步骤c）所述浸渍完成后的玻璃纤维中，玻璃纤维的含量为20~60重量%。
其中，浸渍所用尼龙熔体为由400~800重量份干燥尼龙树脂与1~20重量份抗氧剂混合，并在双螺杆挤出机中熔融塑化后的尼龙组合物。
其中，所述双螺杆挤出机的温度如下：一区温度220~260℃，二区温度220~260℃，三区温度220~260℃，四区温度220~260℃，机头温度220~260℃。
其中，所述尼龙可以为尼龙6，尼龙66，尼龙11，尼龙12，尼龙610或尼龙612中的任意一种或多种的混合物。
其中，所述玻璃纤维为连续无捻玻璃纤维。
其中，所述抗氧剂为受阻酚类、亚磷酸酯类、铜盐类或苯并咪唑类的一种或多种的混合物。
一种由所述制备方法制得的长纤维增强尼龙。由所述制备方法制备得到的长纤维增强尼龙材料具有高的颜色稳定性，可以应用于制备对外观有高要求的外观结构件。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明预热后的玻璃纤维在惰性气体保护下输送至浸渍机头，可以有效阻止空气随着玻璃纤维输送进浸渍装置中，使浸渍装置中的尼龙熔体与空气隔绝，从而可以有效阻止或延缓尼龙熔体在长纤维增强尼龙的生产过程中由于热氧老化而产生的黄变、碳化，从而提高长纤维增强尼龙材料的产品颜色稳定性；另外由于能够有效阻止或延缓黄变、碳化，因此可以避免连续纤维在浸渍过程中发生断裂，提高产品的生产效率。本发明提供的成型装置在传统的成型装置的浸渍机头前端设置了一个进行惰性气体保护的部件，利用成型装置生产长纤维增强尼龙材料可以提高产品颜色稳定性和生产效率。
附图说明
图1为本发明所述成型装置的整体示意图；
图2为本发明所述进行惰性气体保护的部件为迷宫式密封件时的结构示意图。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式对本发明所述一种长纤维增强尼龙的成型装置和制备方法作进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。
本发明的实施例采用以下原料：
PA6：广州新汇美达公司生产的PA6M2400；
PA66：神马集团生产的PA66EPR27；
玻璃纤维：重庆国际复合材料生产的ER4305PM-2400；
抗氧剂：四(β-(3，5-二叔丁基-4羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯，牌号为Irganox1010，瑞士汽巴精化公司生产。
实施例中，所用的原料均按重量份计算。
评价方法：
（1）生产连续运行72小时，每隔10小时取样料，将取得得样料在烘箱中90~100℃干燥2～4h后进行注塑，注塑成标准色板，用色差仪测试色板的L、a、b值。并计算出每个实施例中颜色变化的最大ΔЕ。
（2）在连续生产72小时后记录发生断纤的次数。
实施例1
实施例1中，所用的成型装置整体结构示意图如图1所示，其中，玻璃纤维1由纱架2引出，并平展后，进入张力调节器3，张力调节器3的内部设有若干张力辊11对玻璃纤维的张力进行调节，经过张力调节的玻璃纤维1在预热装置4被预热；然后送至进行惰性气体保护的部件5处，所述进行惰性气体保护的部件5为惰性气体风幕机，该风幕机的出风口与玻璃纤维1输送通道相通，风幕机的出风口源源不断地输出惰性气体，形成风幕，通过该惰性气体风幕可以阻挡玻璃纤维1输送通道中所含的空气进入浸渍机头，起到惰性气体保护的作用。在惰性气体保护下，玻璃纤维1通过浸渍机头6进入浸渍装置中进行浸渍；浸渍装置与双螺杆挤出机12相连，双螺杆挤出机12将熔融塑化好的尼龙组合物输送至浸渍装置中；通过浸渍装置的玻璃纤维经定型口模7输出，在冷却装置8中进行冷却，并在牵引装置9中进行牵引，最后在切粒装置10中进行切粒，得到所述生产长纤维增强尼龙材料。
实施例2
实施例2中，所用的成型装置整体结构示意图如图1所示，其中，玻璃纤维1由纱架2引出，并平展后，进入张力调节器3，张力调节器3的内部设有若干张力辊11对玻璃纤维的张力进行调节，经过张力调节的玻璃纤维1在预热装置4被预热；然后送至进行惰性气体保护的部件5处，所述进行惰性气体保护的部件5为包括至少一个进气口的密封件。该密封件包括壳体、设置于壳体上的进气口及设置于壳体内部的供惰性气体流动的通道；所述供惰性气体流动的通道与玻璃纤维1输送通道相通。惰性气体从进气口进入密封件的内部，并充满供惰性气体流动的通道，使得玻璃纤维1在通过密封件内部时受到惰性气体保护，同时避免了玻璃纤维1输送通道中所含的空气进入浸渍机头。在惰性气体保护下，玻璃纤维1通过浸渍机头6进入浸渍装置中进行浸渍；浸渍装置与双螺杆挤出机12相连，双螺杆挤出机12将熔融塑化好的尼龙组合物输送至浸渍装置中；通过浸渍装置的玻璃纤维经定型口模7输出，在冷却装置8中进行冷却，并在牵引装置9中进行牵引，最后在切粒装置10中进行切粒，得到所述生产长纤维增强尼龙材料。
实施例3
实施例3中，所用的成型装置整体结构示意图如图1所示，其中，玻璃纤维1由纱架2引出，并平展后，进入张力调节器3，张力调节器3的内部设有若干张力辊11对玻璃纤维的张力进行调节，经过张力调节的玻璃纤维1在预热装置4被预热；然后送至进行惰性气体保护的部件5处，所述进行惰性气体保护的部件5为迷宫式密封件，迷宫式密封件的结构可以参考现有技术的迷宫式密封件。所述迷宫式密封件的结构示意图可以如图2所示。该迷宫式密封件包括壳体51、设置于壳体上的进气口52、设置于壳体内部的迷宫单元53及设置于壳体内部的供惰性气体流动的通道54；供惰性气体流动的通道54与玻璃纤维1输送通道13相通。惰性气体通过进气口52进入并充满惰性气体流动的通道54，使得玻璃纤维1在通过密封件内部时受到惰性气体保护，同时避免了玻璃纤维1输送通道中所含的空气进入浸渍机头，并且迷宫单元可以减少惰性气体的消耗量，降低成本且，提高惰性气体保护效果。在进行惰性气体保护的部件5的惰性气体保护下通过浸渍机头6进入浸渍装置中进行浸渍；浸渍装置与双螺杆挤出机12相连，双螺杆挤出机12将熔融塑化好的尼龙组合物输送至浸渍装置中；通过浸渍装置的玻璃纤维经定型口模7输出，在冷却装置8中进行冷却，并在牵引装置9中进行牵引，最后在切粒装置10中进行切粒，得到所述生产长纤维增强尼龙材料。
实施例4~7及对比例1~4
实施例4和6及对比例1和3中，均采用实施例1所述成型装置。
实施例5和7及对比例2和4中，均采用实施例3所述成型装置。
实施例4中长纤维增强PA6制备方法为：
a）60重量份的玻璃纤维引出后依次经过平展、张力调节及预热；
b）对预热后的纤维进行氮气保护下，输送至浸渍机头，通过浸渍机头进入浸渍装置中进行浸渍；浸渍所用尼龙熔体为将40重量份PA6与0.2重量份抗氧剂在双螺杆挤出机12中熔融塑化得到，所述双螺杆挤出机12螺杆的长径比为40：1，挤出温度设定为：一区240℃，二区260℃，三区240℃，四区250℃，机头温度260℃。浸渍机头6温度设定为250℃。
c）对浸渍完成后的纤维依次进行冷却、牵引和切粒处理。所述牵引装置9的牵引速度为20m/min。
对比例1中长纤维增强PA6制备方法在步骤b)中，并不进行氮气保护，其余与实施例4相同。
实施例5中长纤维增强PA6制备方法为：
a）20重量份的玻璃纤维引出后依次经过平展、张力调节及预热；
b）对预热后的纤维在流量为20Kg/h的氮气保护下，输送至浸渍机头，通过浸渍机头进入浸渍装置中进行浸渍；浸渍所用尼龙熔体为将80重量份PA6与0.2重量份抗氧剂在双螺杆挤出机12中熔融塑化得到，所述双螺杆挤出机12螺杆的长径比为40：1，挤出温度设定为：一区240℃，二区260℃，三区240℃，四区250℃，机头温度260℃。浸渍机头6温度设定为250℃。
c）对浸渍完成后的纤维依次进行冷却、牵引和切粒处理。所述牵引装置9的牵引速度为20m/min。
对比例2中长纤维增强PA6制备方法在步骤b)中，并不进行氮气保护，其余与实施例5相同。
实施例6中长纤维增强PA66制备方法为：
a）40重量份的玻璃纤维引出后依次经过平展、张力调节及预热；
b）对预热后的纤维进行氮气保护下，输送至浸渍机头，通过浸渍机头进入浸渍装置中进行浸渍；浸渍所用尼龙熔体为将60重量份PA66与0.2重量份抗氧剂在双螺杆挤出机12中熔融塑化得到，所述双螺杆挤出机12螺杆的长径比为40：1，挤出温度设定为：一区240℃，二区260℃，三区240℃，四区250℃，机头温度260℃。浸渍机头6温度设定为290℃。
c）对浸渍完成后的纤维依次进行冷却、牵引和切粒处理。所述牵引装置9的牵引速度为20m/min。
对比例3中长纤维增强PA66制备方法在步骤b)中，并不进行氮气保护，其余与实施例6相同。
实施例7中长纤维增强PA66制备方法为：
a）20重量份的玻璃纤维引出后依次经过平展、张力调节及预热；
b）对预热后的纤维在流量为2Kg/h的氮气保护下，输送至浸渍机头，通过浸渍机头进入浸渍装置中进行浸渍；浸渍所用尼龙熔体为将80重量份PA66与0.2重量份抗氧剂在双螺杆挤出机12中熔融塑化得到，所述双螺杆挤出机12螺杆的长径比为40：1，挤出温度设定为：一区240℃，二区260℃，三区240℃，四区250℃，机头温度260℃。浸渍机头6温度设定为290℃。
c）对浸渍完成后的纤维依次进行冷却、牵引和切粒处理。所述牵引装置9的牵引速度为20m/min。
对比例4中长纤维增强PA66制备方法在步骤b)中，并不进行氮气保护，其余与实施例7相同。
实施例4~7的配方及工艺归纳如表1所示，表1中份数均为重量份。
表1
实施例4~7和对比例1~4的测试结果如表2所示：
表2
从表2的结果可以看出，在玻纤含量相同的条件下，长纤维增强PA6或PA66生产时，在进入浸渍机头前进行氮气保护，所得长纤维增强材料制品的颜色稳定性大大提升，且断纤率也明显降低，提高了生产效率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种长纤维增强尼龙的成型装置，包括浸渍机头（6），其特征在于，所述浸渍机头（6）的前端设有用于对准备进入浸渍机头（6）的玻璃纤维进行惰性气体保护的部件（5）；所述进行惰性气体保护的部件（5）的内部设有供惰性气体流动的通道，所述供惰性气体流动的通道与玻璃纤维输送通道相通。
2.如权利要求1所述长纤维增强尼龙的成型装置，其特征在于，所述进行惰性气体保护的部件（5）为包括至少一个进气口的密封件。
3.如权利要求2所述长纤维增强尼龙的成型装置，其特征在于，所述密封件为迷宫式密封件。
4.一种长纤维增强尼龙的制备方法，采用熔融浸渍法进行，其特征在于，玻璃纤维在惰性气体保护下输送至浸渍机头，通过浸渍机头进入浸渍装置中进行浸渍。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a）玻璃纤维引出后依次经过平展、张力调节及预热；
b）对预热后的玻璃纤维进行惰性气体保护下，输送至浸渍机头，通过浸渍机头进入浸渍装置中进行浸渍；
c）对浸渍完成后的玻璃纤维依次进行冷却、牵引和切粒处理。
6.如权利要求4或5任意一项权利要求所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气。
7.如权利要求4或5任意一项权利要求所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体的流量为2~20Kg/h。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤c）所述浸渍完成后的玻璃纤维中，玻璃纤维的含量为20~60重量%。
9.如权利要求4或5任意一项权利要求所述的制备方法，其特征在于，浸渍所用尼龙熔体为由400~800重量份干燥尼龙树脂与1~20重量份抗氧剂混合，并在双螺杆挤出机中熔融塑化后的尼龙组合物。
10.一种由权利要求4~9中任意一项权利要求所述制备方法制得的长纤维增强尼龙。
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