CN104004345A - 一种再生mc尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种再生mc尼龙复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种再生MC尼龙复合材料，由以下质量分数比原料计制成：34.9％-67.3％的再生MC尼龙树脂、25％-35％的玻璃纤维、4％-10％的增韧剂、0.2％-0.6％的抗氧剂、0.5％-1.5％的润滑剂、1.0％-3.0％的黑色母和7％-15％耐磨剂。该再生MC尼龙复合材料的制备方法，包括：步骤一、烘干；步骤二、原料配比；步骤三、搅匀；步骤四、挤出造粒。本发明提供的再生MC尼龙复合材料，通过各功能性助剂复配作用和特殊的螺杆组合使得再生MC尼龙复合材料的机械性能、耐热性能及耐磨性能大幅度提高，目前产品成功应用于石油、化工、冶金、矿山等行业的输送管道。该制备方法工艺简单，连续生产效率高，产品质量稳定。

Description

一种再生MC尼龙复合材料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及高分子复合材料制备技术领域，更具体地说，特别涉及一种再生MC尼龙复合材料及其制备方法。
【背景技术】
MC尼龙制品作为工程塑料之一，“以塑代钢、性能卓越”，用途极其广泛。它具有重量轻、强度高、自润滑、耐磨、防腐，绝缘等多种独特性能是应用广泛的工程塑料，几乎遍布所有的工业领域。但是，由于MC尼龙作为一种热固性性能在使用过程中会产生大量的边角料，如何实现MC尼龙树脂的高附加值回收利用是现在社会面临的严峻问题。
MC尼龙改性材料在很多领域已经实现“以塑代钢”的目的，不仅降低制品的成本，同时减轻了制品的重量，但是目前国内还未见将改性再生MC尼龙复合材料应用于石油、化工、冶金、矿山等行业的输送管道。因此，如何得到在石油、化工、冶金、矿山等行业的输送管道领域应用中适用的再生MC尼龙复合材料，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种再生MC尼龙复合材料及其制备方法，用于高效回收利用MC尼龙树脂，得到用途广，性能优越的再生MC尼龙复合材料。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
本发明一方面提供了一种再生MC尼龙复合材料，其由以下组分按质量百分比制成：
34.9％-62.3％的再生MC尼龙树脂、25％-35％的玻璃纤维、4％-10％的增韧剂、0.2％-0.6％的抗氧剂、0.5％-1.5％的润滑剂、1.0％-3.0％的黑色母和7％-15％耐磨剂。
作为本发明进一步的改进，所述再生MC尼龙树脂为粘度为2.2-3.2的MC尼龙树脂，其水分含量小于1％，该粘度是按乌氏粘度法测得。
作为本发明进一步的改进，所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，单根直径为9μm-14μm。
作为本发明进一步的改进，所述的增韧剂为聚乙烯辛烯共聚弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MAH)、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐(EPDM-g-MAH)、聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯接枝马来酸(SEBS-g-MAH)中的任意一种或任意多种的组合。
作为本发明进一步的改进，所述抗氧剂为：N，N′-亚已基-1.6-二[(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酰胺](抗氧剂1098)、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯(抗氧剂626)中的任意一种或任意多种的组合。
作为本发明进一步的改进，所述润滑剂为硅酮类、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、乙撑双硬脂肪酸酰胺、氧化聚乙烯蜡、褐煤蜡中的任意一种或任意多种的组合。
作为本发明进一步的改进，所述的黑色母为以尼龙为载体的苯胺黑母粒、以尼龙为载体炭黑母粒及无载体炭黑母粒中的任意一种或任意多种的组合。
作为本发明进一步的改进，所述耐磨剂为超高分子量聚乙烯，二硫化钼、氧化铝、聚四氟乙烯、石墨中的任意一种或任意多种的组合。
本发明另一方面提供了一种上述再生MC尼龙复合材料的制备方法，其具体包括以下步骤：
步骤一、将再生MC尼龙树脂放置100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；
步骤二、按配方中各组分质量百分比分别称取再生MC尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、黑色母、耐磨剂和玻璃纤维；
步骤三、将再生MC尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、黑色母、耐磨剂加入高速搅拌机中搅拌混合均匀；
步骤四、将步骤三所得混合物和玻纤分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装。
作为本发明进一步的改进，所述的双螺杆挤出机的熔化段区域采用三头捏合块和二头捏合块组合方式。
作为本发明进一步的改进，熔化段区域采用三头捏合块和二头捏合块组合方式为：三头的啮合块为KB45°/5/56-3，KB60°/4/44-3，二头捏合块KB45°/5/56-2，KB60°/4/44-2，过渡捏合块为一端为二头，另一端为三头的特殊捏合块。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：
本发明再生MC尼龙复合材料是依靠玻璃纤维和MC尼龙的复合作用，利用玻纤的高强度提高再生MC尼龙复合材料机械强度、耐热性能及尺寸稳定性。
本发明采用不同耐磨体系(PTFE、二硫化钼、石墨、高分子量聚乙烯、氧化铝)和玻璃纤维的相互协调作用大幅度的提高再生MC尼龙的耐磨性能，使得再生MC尼龙复合材料的摩擦系数小于0.25。
本发明采用不同的增韧剂不但使再生MC尼龙复合材料的韧性得到了大幅度的改善，而且使再生MC尼龙复合材料的耐低温效果得到明显改善，满足了MC尼龙复合材料在恶劣气候环境条件下使用。
本发明采用不同抗氧体系和润滑体系保障再生MC复合材料在高温加工条件下的性能保持和顺畅加工，克服了因高温加工条件下，材料流动性不佳对MC尼龙性能破坏的弊端。
本发明在双螺杆挤出机的熔化段区域采用三头捏合块和二头捏合块组合方式，这个新颖的螺杆组合模式有利于再生MC尼龙的充分熔融，保障了再生MC尼龙的正常生产。
本发明通过各功能性助剂复配作用使得再生MC尼龙复合材料的机械性能、耐热性能及耐磨性能大幅度提高，满足应用于石油、化工、冶金、矿山等行业的输送管道，而且工艺简单、生产方便、符合工业化生产，市场前景广阔。
【附图说明】
图1为本发明所提供的再生MC尼龙复合材料制备方法的流程图。
【具体实施方式】
下面将结合附图1对本发明进行进一步详细的说明。
实施例1
将57.5kg干燥后再MC生尼龙树脂(相对粘度2.8，水分含量1‰)、0.2kg抗氧剂1098、0.2kg抗氧剂168、8kgPOE-g-MAH、0.6kg硅酮、1.5kg以尼龙为载体的炭黑母粒、7kg二硫化钼加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机的主喂料器中，将25kg玻璃纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂料器中，经双螺杆挤出机造粒，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08Mpa。
实施例2
将56.6kg干燥后再生MC尼龙树脂(相对粘度2.6，水分含量1‰)、0.2kg抗氧剂1010、0.2kg抗氧剂168、6kgEPDM-g-MAH、0.5kg氧化聚乙烯蜡、1.5kg以尼龙为载体的苯胺黑母粒、10kg超高分子量聚乙烯加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机的主喂料器中，将25kg玻璃纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂料器中，经双螺杆挤出机造粒，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa。
实施例3
将55.3kg干燥后再生MC尼龙树脂(相对粘度2.4，水分含量1‰)、0.2kg抗氧剂1098、0.2kg抗氧剂168、5kgSEBS-g-MAH、0.8kg乙撑双硬脂酰胺、1.5kg无为载体炭黑母粒、12kg聚四氟乙烯加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机的主喂料器中，将25kg玻璃纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂料器中，经双螺杆挤出机造粒，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa。
实施例4
将52.1kg干燥后再生MC尼龙树脂(相对粘度3.0，水分含量1‰)、0.4kg抗氧剂626、10kgPOE-g-MAH、0.5kg乙撑双硬脂酰胺、1.5kg无为载体炭黑母粒、12kg石墨加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机的主喂料器中，将30kg玻璃纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂料器中，经双螺杆挤出机造粒，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa。
实施例5
将34.9kg干燥后再生MC尼龙树脂(相对粘度2.6，水分含量1‰)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg抗氧剂168、10kgEPDM-g-MAH、1.5kg氧化聚乙烯蜡、3kg以尼龙为载体的苯胺黑母粒、15kg超高分子量聚乙烯加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机的主喂料器中，将35kg玻璃纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂料器中，经双螺杆挤出机造粒，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa。
实施例6
将62.3kg干燥后再生MC尼龙树脂(相对粘度2.4，水分含量1‰)、0.1kg抗氧剂1098、0.1kg抗氧剂168、4kgSEBS-g-MAH、0.5kg乙撑双硬脂酰胺、1kg无为载体炭黑母粒、7kg聚四氟乙烯加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后加入到双螺杆挤出机的主喂料器中，将25kg玻璃纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂料器中，经双螺杆挤出机造粒，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa。
效果例1
机械力学性能及热性能表征，将实施例1-6的制得再生MC尼龙复合材料按照ISO标准进行测试，结果见表1和表2
表1
表2
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种再生MC尼龙复合材料，其特征在于：其由以下组分按质量百分比制成：
34.9％-62.3％的再生MC尼龙树脂、25％-35％的玻璃纤维、4％-10％的增韧剂、0.2％-0.6％的抗氧剂、0.5％-1.5％的润滑剂、1.0％-3.0％的黑色母和7％-15％耐磨剂。
2.根据权利要求1所述的一种再生MC尼龙复合材料，其特征在于：所述再生MC尼龙树脂为粘度为2.2-3.2的MC尼龙树脂，其水分含量小于1％，该粘度是按乌氏粘度法测得。
3.根据权利要求1所述的一种再生MC尼龙复合材料，其特征在于：所述玻璃纤维为无碱玻璃纤维，单根直径为9μm-14μm。
4.根据权利要求1所述的一种再生MC尼龙复合材料，其特征在于：所述的增韧剂为聚乙烯辛烯共聚弹性体接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、聚苯乙烯-乙烯-丁烯-聚苯乙烯接枝马来酸的任意一种或任意多种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种再生MC尼龙复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为：N，N′-亚已基-1.6-二[(3，5-二叔丁基-4-羟苯基)丙酰胺]、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2，4-二叔丁基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯中的任意一种或任意多种的组合。
6.根据权利要求1所述的一种再生MC尼龙复合材料，其特征在于：所述润滑剂为硅酮类、乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、乙撑双硬脂肪酸酰胺、氧化聚乙烯蜡、褐煤蜡中的任意一种或任意多种的组合。
7.根据权利要求1所述的一种再生MC尼龙复合材料，其特征在于：所述的黑色母为以尼龙为载体的苯胺黑母粒、以尼龙为载体炭黑母粒及无载体炭黑母粒中的任意一种或任意多种的组合。
8.根据权利要求1所述的一种再生MC尼龙复合材料，其特征在于：所述耐磨剂为超高分子量聚乙烯，二硫化钼、氧化铝、聚四氟乙烯、石墨中的任意一种或任意多种的组合。
9.一种如权利要求1-8任一项所述的一种再生MC尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：其具体包括以下步骤：
步骤一、将再生MC尼龙树脂放置100℃的烘箱中干燥3-4小时，使其含水率小于5‰；
步骤二、按配方中各组分质量百分比分别称取再生MC尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、黑色母、耐磨剂和玻璃纤维；
步骤三、将再生MC尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、黑色母、耐磨剂加入高速搅拌机中搅拌混合均匀；
步骤四、将步骤三所得混合物和玻纤分别通过主喂料和侧喂料加入到长径比为40∶1的双螺杆挤出机中，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，熔融混炼后挤出拉条、切粒、包装。
10.根据权利要求1所述的一种再生MC尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机的熔化段区域采用三头捏合块和二头捏合块组合方式，优选的，所述的双螺杆挤出机的熔化段区域采用三头捏合块和二头捏合块组合方式为：三头的啮合块为KB45°/5/56-3，KB60°/4/44-3，二头捏合块KB45°/5/56-2，KB60°/4/44-2，过渡捏合块为一端为二头，另一端为三头的特殊捏合块。
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