CN104004348A - 一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，其由以下组分按质量百分比制成：46％-68.1％的再生尼龙树脂、25％-35％的玻璃纤维、3％-8％的增韧剂、0.2％-1.0％的抗氧剂、0.5％-2.0％的润滑剂、2％-4％的热稳定剂、1.0％-3.0％的黑色母和0.2％-1.0％抗水解剂。其制备方法如下：步骤一、烘干；步骤二、原料配比；步骤三、搅匀；步骤四、挤出造粒。本发明提供的再生尼龙复合材料，通过各功能性助剂复配作用使得再生尼龙复合材料的机械性能、耐热性能大幅度提高，保证产品在高水温环境下长期使用。目前产品成功应用于制备拖拉机的冷却水箱，产品已取代原铝铁制水箱。

Description

一种高热氧稳定性和耐热性再生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，特别涉及一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料及其制备方法，尤其适用于拖拉机水箱使用。
【背景技术】
随着世界石油资源日益枯竭及环境问题的严峻，节能、环保和轻量已成为世界工业发展面临的问题，尼龙具有良好的力学性能、耐热性、耐磨性、耐化学性、自润滑性，又具有易于加工成型、设计自由度大、可一体化成型复杂的结构部件、减少生产工序及低生产成本的优点。
尼龙作为工程塑料中使用量最大的品种之一，但是随着社会生态环保和低碳要求越来越高，如何实现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。因为，尼龙的回收不仅可以减少废弃物的排放，同时有利于生态环境保护。
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尼龙材料应用于拖拉机的水箱，特别是通过利用先进的改性技术实现再生尼龙高性能化，保证再生尼龙复合材料能满足拖拉机水箱的长期高温使用的研究未见报道。因此，如何得到适合拖拉机水箱使用的再生尼龙复合材料，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高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料及其制备方法，用于高效回收利用尼龙树脂，得到用途广，性能优越适合于拖拉机水箱使用的再生尼龙复合材料。
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高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，其由以下组分按质量百分比制成：
46％-68.1％的再生尼龙树脂、25％-35％的玻璃纤维、3％-8％的增韧剂、0.2％-1.0％的抗氧剂、0.5％-2.0％的润滑剂、2％-4％的热稳定剂、1.0％-3.0％的黑色母和0.2％-1.0％抗水解剂。
作为本发明进一步的改进，由以下组分按质量百分比制成：
53.2％-66.3％的再生尼龙树脂、25％-35％的玻璃纤维、3％-4％的增韧剂、0.4％-0.8％的抗氧剂、0.8％-1.2％的润滑剂、2％-2.5％的热稳定剂、2％-2.5％的黑色母和0.5％-0.8％抗水解剂。
作为本发明进一步的改进，所述的再生尼龙树脂为再生PA6、再生PA66或者二者的组合，其按照乌氏粘度法相对粘度为2.4-3.2，再生尼龙树脂水分含量小于0.5％。
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，所述的热稳定剂为：卤化亚铜类、铜盐磷酸盐类、磷酸盐类中的一种或其任意多种的组合。
作为本发明进一步的改进作，所述的卤化亚铜类为卤化钾和卤化亚铜复合物。
作为本发明进一步的改进作，所述的铜盐磷酸盐类为卤化亚铜和磷酸氢二钠复合物。
作为本发明进一步的改进作，所述的磷酸盐类为磷酸氢二钠。
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，所述水解剂为芳香族聚碳化二亚胺、高分子量高位阻亚磷酸酯中的任意一种或其任意多种的组合。
本发明另一方面提供了一种上述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尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、黑色母、热稳定剂、抗水解剂和玻璃纤维；
步骤三、将再生尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、黑色母、热稳定剂、抗水解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。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：
本发明高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料是依靠玻璃纤维和尼龙的复合作用，利用玻纤的高强度、高刚性大幅度提高高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料力学性能、耐热性能、尺寸稳定性。
本发明采用不同热稳定体系和抗水解体系改善了尼龙树脂耐热和耐水解特性，保障高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料长期在高温热水条件下的使用。
本发明采用不同抗氧体系和润滑体系保障再生尼龙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，材料流动性不佳或加工不顺畅对尼龙性能破坏的弊端。
本发明的制造方法工艺简单、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61kg干燥后再生尼龙6树脂(相对粘度2.4)、0.25kg抗氧剂1098、0.25kg抗氧剂168、3kgEPDM-g-MAH、1kg硅酮、2kg卤化亚铜、2kg苯胺黑、0.5kg芳香族聚碳化二亚胺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，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，经双螺杆挤出机造粒。
实施例2：
将56kg干燥后再生尼龙66树脂(相对粘度2.6)、0.25kg抗氧剂1010、0.25kg抗氧剂168、4kgPOE-g-MAH、1kg氧化聚乙烯蜡、1.5kg磷酸氢二钠、2.5kg无载体碳黑、0.5kg芳香族聚碳化二亚胺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，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，经双螺杆挤出机造粒。
实施例3：
将30kg干燥后尼龙66树脂(相对粘度2.8)、30.8kg干燥后再生尼龙6树脂(相对粘度2.2)、0.3kg抗氧剂626、3kgSEBS-g-MAH、0.8kg硅酮、0.5kg乙撑双硬脂酰胺、2kg铜盐磷酸盐类、2kg以尼龙为载体炭黑母粒、0.6kg高分子量高位阻亚磷酸酯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，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，，经双螺杆挤出机造粒。
实施例4：
将66.3kg干燥后再生尼龙6树脂(相对粘度2.4)、0.2kg抗氧剂1098、0.2kg抗氧剂168、3kgEPDM-g-MAH、0.8kg硅酮、2kg卤化亚铜、2kg苯胺黑、0.5kg芳香族聚碳化二亚胺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，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，经双螺杆挤出机造粒。
实施例5：
将46kg干燥后再生尼龙66树脂(相对粘度2.6)、0.5kg抗氧剂1010、0.5kg抗氧剂168、8kgPOE-g-MAH、2kg氧化聚乙烯蜡、4kg铜盐磷酸盐类、3kg无载体碳黑、1kg芳香族聚碳化二亚胺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，主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，经双螺杆挤出机造粒。
实施例6：
将30kg干燥后尼龙66树脂(相对粘度2.8)、30.8kg干燥后再生尼龙6树脂(相对粘度2.2)、0.2kg抗氧剂626、3kgSEBS-g-MAH、0.25kg硅酮、0.25kg乙撑双硬脂酰胺、2kg卤化亚铜、1kg以尼龙为载体炭黑母粒、0.2kg高分子量高位阻亚磷酸酯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32.3kg玻璃纤维加入到双螺杆挤出机的侧喂料器中主机的转速600r/min，加入温度240-280℃，真空压力控制在0.06-0.08MPa，，经双螺杆挤出机造粒。
效果例1：
机械力学性能及热性能表征，将实施例1-6的高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料进行测试，结果见表1和表2：
表1
序号 检验项目 试验方法 单位 实施例1 实施例2 实施例3
1 拉伸强度 ISO527 MPa 164 153 162
2 弯曲强度 ISO178 MPa 224 251 234
3 弯曲模量 ISO178 MPa 8250 8926 8462
4 灰分 ISO3451/1-1997 ％ 30.5 35.2 30.8
5 洛氏硬度 ISO2039-2 R 108 115 110
6 缺口冲击强度 ISO180 KJ/m2 14.8 13.2 13.6
7 热变形温度 ISO75-2 ℃ 195 232 214
8 收缩率 ISO294.4 ％ 0.36 0.25 0.29
表2
序号 检验项目 试验方法 单位 实施例4 实施例5 实施例6
1 拉伸强度 ISO527 MPa 147 182 162
2 弯曲强度 ISO178 MPa 206 269 234
3 弯曲模量 ISO178 MPa 6982 9246 8682
4 灰分 ISO3451/1-1997 ％ 25.8 35.2 32.8
5 洛氏硬度 ISO2039-2 R 102 116 114
6 缺口冲击强度 ISO180 KJ/m2 16.8 12.8 14.6
7 热变形温度 ISO75-2 ℃ 178 238 224
8 收缩率 ISO294.4 ％ 0.41 0.29 0.32
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)

1.一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，其特征在于：其由以下组分按质量百分比制成：
46％-68.1％的再生尼龙树脂、25％-35％的玻璃纤维、3％-8％的增韧剂、0.2％-1.0％的抗氧剂、0.5％-2.0％的润滑剂、2％-4％的热稳定剂、1.0％-3.0％的黑色母和0.2％-1.0％抗水解剂。
2.根据权利要求1所述的一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，其特征在于：所述的再生尼龙树脂为再生PA6、再生PA66或者二者的组合，其按照乌氏粘度法相对粘度为2.4-3.2，再生尼龙树脂水分含量小于0.5％。
3.根据权利要求1所述的一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，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所述的一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，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(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。
5.根据权利要求1所述的一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，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所述的一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，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所述的一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，其特征在于：所述的热稳定剂为：卤化亚铜类、铜盐磷酸盐类、磷酸盐类中的一种或其任意多种的组合，优选的，所述的卤化亚铜类为卤化钾和卤化亚铜复合物，所述的铜盐磷酸盐类为卤化亚铜和磷酸氢二钠复合物，所述的磷酸盐类为磷酸氢二钠。
8.根据权利要求1所述的一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，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。
9.根据权利要求1所述的一种高热氧稳定性和耐热性再生尼龙复合材料，其特征在于：所述水解剂为芳香族聚碳化二亚胺、高分子量高位阻亚磷酸酯中的任意一种或其任意多种的组合。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的一种再生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尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、黑色母、热稳定剂、抗水解剂和玻璃纤维；
步骤三、将再生尼龙树脂、增韧剂、抗氧剂、润滑剂、黑色母、热稳定剂、抗水解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。
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