CN104744929A - 一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料及制备方法。所述尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,由80~95份尼龙6、5~20份热塑性聚氨酯、5~20份EVA-g-MAH、0.6~0.8份润滑剂、0.2~0.3份抗氧化剂、0.3~0.5份增塑剂和0.2~0.3份着色剂组成,其制备过程即首先制备EVA-g-MAH,然后将混合均匀后的尼龙6、热塑性聚氨酯、EVA-g-MAH、润滑剂、抗氧化剂、增塑剂和着色剂利用双螺杆挤出机挤出造粒,最后用注塑机注塑,即得尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,其具有优异的力学性能和良好的可加工性,同时由于热塑性聚氨酯用量少及增容剂价格低,因此其生产成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法,属于高分子成型加工研究领域。
背景技术
尼龙6(PA6)被广泛应用于汽车、航空、航天等领域,却因其缺口冲击强度低(8.9 KJ/m2),限制了它更广泛的应用。热塑性聚氨酯(TPU) 因软段为聚酯或聚醚链段,是一种弹性和韧性俱佳的材料。
Xiaofeng Ma等人将TPU与尼龙6共混,当TPU用量为总原料质量的20%时,所得PA6/TPU复合材料的缺口冲击强度为11kJ/m2,断裂伸长率为125%。
Tsien-Tang Chiu等人为改善PA6与TPU之间的相容性,在80PA6/20TPU共混体系中加入增容剂POE-g-MAH,发现当增容剂用量为20份(相当于总原料质量的16.67%)时,TPU用量为总原料质量的16.67%,所得PA6/TPU复合材料的缺口冲击强度可提高到22.9 kJ/m2、断裂伸长率为200%及拉伸强度为45 MPa。虽使PA6韧性有所改善,但仍存在TPU用量大、增容剂POE-g-MAH价格较高(25元/Kg)等技术问题。
发明内容
本发明目的之一是为了解决上述尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料制备过程中热塑性聚氨酯用量大、所用的增容剂成本较高、最终所得的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料力学性能不好等技术问题而提供一种力学性能好的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料。
本发明的目的之二在于提供上述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法,该制备方法由于热塑性聚氨酯用量少,增容剂EVA-g-MAH的用量也减少,且增容剂EVA-g-MAH的价格相对增容剂POE-g-MAH的价格更低,因此本发明的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法具有生产成本低的特点。
本发明的技术方案
一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 80~95份
热塑性聚氨酯 5~20份
EVA-g-MAH 5~20份
润滑剂 0.6~0.8份
抗氧化剂 0.2~0.3份
增塑剂 0.3~0.5份
着色剂 0.2~0.3份;
所述热塑性聚氨酯为分子量均为100000~200000的聚酯型热塑性聚氨酯或聚醚型热塑性聚氨酯;
其中热塑性聚氨酯的用量相当于总原料质量的4.69-16.45%,EVA-g-MAH的用量相当于总原料质量的4.69~16.46%;
所述EVA-g-MAH通过包括如下步骤的方法制备而成:
将乙烯/醋酸乙烯共聚物(以下简称EVA)、马来酸酐(以下简称MAH)、过氧化苯甲酰(以下简称BPO)和过氧化二异丙苯(以下简称DCP的),按质量比计算,即EVA:MAH:BPO:DCP为100:2:0.2:0.2的比例,首先将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm,混合5 min,然后再依次加入BPO和DCP进行反应10 min后即得MAH的接枝率为2%的接枝产物EVA-g-MAH;
所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、石蜡中的一种或两种以上的混合物;
所述抗氧化剂为[四(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)、2,6-二叔基-4-甲酚(简称抗氧剂264)、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯(简称抗氧剂1076)中的一种或两种以上的混合物;
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(简称DOP)、间苯二甲酸二辛酯(简称DOIP)、邻苯二甲酸二丁酯(简称DBP)、邻苯二甲酸二庚酯(简称DHP)中的一种或两种以上的混合物;
所述着色剂为钛白粉(简称TiO2)、银白珠光粉中的一种或两种的混合物。
上述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)、接枝产物EVA-g-MAH的制备
按质量比计算,即EVA:MAH:BPO:DCP为100:2:0.2:0.2,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm进行混合5 min,然后再依次加入BPO和DCP进行反应10 min,即得MAH的接枝率为2%的接枝产物EVA-g-MAH;
(2)、将EVA-g-MAH、尼龙6、热塑性聚氨酯、润滑剂、抗氧化剂、增塑剂及着色剂于SHR-10A高速混合机混合3~5min,所得的混合料利用TE-35双螺杆挤出机制粒,得到尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒;
上述制粒过程中控制螺杆一、二段温度为180~190℃,三至六段温度为220~225℃,喂料转速为220~260 r/min,切粒转速为250~300 r/min;
(3)、将步骤(2)所得的尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒用FT-80I注塑机控制温度为190~235℃进行注塑,即得尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料。
本发明的有益成果
本发明的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,由于制备过程中采用半衰期短的BPO和半衰期相对较长的DCP作为共引发剂制备增容剂EVA-g-MAH,所得的增容剂EVA-g-MAH中马来酸酐的接枝率达2%。而现有熔融接枝方法只以半衰期较长的DCP为引发剂,由于转矩流变仪的进料区温度低,解压和均质化区域温度高,当在低温区域时,DCP的反应活性低,因而参与反应的MAH分子较少。因此Tsien-Tang Chiu等人采用DCP为引发剂制备所得的增容剂POE-g-MAH中的马来酸酐接枝率只有1%。
进一步,EVA-g-MAH的分子链段中含有-COOH和 两种极性基团,可赋予EVA-g-MAH较大的极性。而POE-g-MAH的分子链段中的乙烯/辛烯共聚物却为非极性。此外尼龙6中的活性酰胺基能与马来酸酐中的酸酐反应形成氢键,同时,EVA-g-MAH中的EVA和热塑性聚氨酯都属于弹性链段,故而采用EVA-g-MAH作为增容剂更能提高尼龙6与热塑性聚氨酯之间的相容性。
进一步,本发明的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,在增容剂EVA-g-MAH的用量为总原料质量的4.69~16.46%,热塑性聚氨酯的用量为总原料质量的4.69~16.45%时,其冲击强度为23.5~38.3 KJ/m2,拉伸强度为55.8~70.6 MPa,断裂伸长率为201.7~288.2%,磨耗量为8~20 mg/1000 rpm,因此具有优异的力学性能和良好的可加工性。
进一步,本发明的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法,由于热塑性聚氨酯用量少,增容剂EVA-g-MAH的用量也减少,且增容剂EVA-g-MAH的价格经核算其价格为22元/Kg,其相对增容剂POE-g-MAH的价格(25元/Kg)更低,因此本发明的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法具有生产成本低的特点。
具体实施方式
下面实施例是对本发明进一步详细描述,但不是限制本发明的范围。
本发明各实施例中,所得的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的冲击强度,按照ASTMD256标准,采用JC-3002型简支梁冲击试验机进行测定;
拉伸强度、断裂伸长率,按照ASTMD638标准,采用SUN500万能材料试验机进行测定;
磨耗量,按照ASTM D-1044标准,采用MHK-500 TIMKEN进行测定。
表1 实验原料
实施例1
一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 95份
热塑性聚氨酯 5份(相当于总原料质量的4.69%)
EVA-g-MAH; 5份(相当于总原料质量的4.69%)
润滑剂 0.6份
抗氧化剂 0.2份
增塑剂 0.4份
着色剂 0.2份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为100000的聚酯型热塑性聚氨酯;
所述 EVA-g-MAH通过包括如下步骤的方法制备而成:
按EVA:MAH:BPO:DCP的质量比为100:2:0.2:0.2的比例,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm,混合5 min后再依次加入BPO和DCP进行反应10 min后即得MAH的接枝率为2%的接枝产物EVA-g-MAH;
所述润滑剂为硬脂酸锌与石蜡按质量比计算,即硬脂酸锌:石蜡为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为[四(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称抗氧剂1010);
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(简称DOP);
所述着色剂为钛白粉(简称TiO2)。
上述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)、接枝产物EVA-g-MAH的制备
按质量比计算,即EVA:MAH:BPO:DCP为100:2:0.2:0.2,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm进行混合5 min,然后再依次加入BPO和DCP进行反应10 min,即得接枝产物EVA-g-MAH;
上述所得的接枝产物EVA-g-MAH,经EA 1108元素分析仪测定并计算得出其MAH接枝率为2%;
(2)、将EVA-g-MAH、尼龙6、热塑性聚氨酯、润滑剂、抗氧化剂、增塑剂及着色剂于SHR-10A高速混合机混合5min,所得的混合料利用TE-35双螺杆挤出机制粒,得到尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒;
上述制粒过程中控制螺杆一段温度为180℃、二段温度为190℃,三至六段温度均为225℃,喂料转速为250 r/min,切粒转速为300 r/min;
(3)、将步骤(2)所得的尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒用FT-80I注塑机进行注塑,即得尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料;
注塑过程控制射嘴温度为235℃,一段温度为233℃,二段温度为230℃,三段温度为190℃。
上述所得到的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,在增容剂EVA-g-MAH 的用量为总原料质量的4.69%,热塑性聚氨酯的用量为总原料质量的4.69%时,其冲击强度为23.5 KJ/m2,拉伸强度为70.6 MPa,断裂伸长率为201.7%。磨耗量为20 mg/1000rpm。
实施例2
一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 90份
热塑性聚氨酯 10份(相当于总原料质量的8.23%)
EVA-g-MAH 20份(相当于总原料质量的16.46%)
润滑剂 0.7份
抗氧剂 0.2份
增塑剂 0.3份
着色剂 0.3份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为100000的聚醚型热塑性聚氨酯;
所述 EVA-g-MAH通过包括如下步骤的方法制备而成:
按EVA:MAH:BPO:DCP的质量比为100:2:0.2:0.2的比例,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm,混合5 min后再依次加入BPO和DCP进行反应10 min后即得MAH的接枝率为2%的接枝产物EVA-g-MAH;
所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸按质量比计算,即硬脂酸钙:硬脂酸为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯(简称抗氧剂1076);
所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(简称DBP);
所述着色剂为银白珠光粉。
上述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)、接枝产物EVA-g-MAH的制备
按质量比计算,即EVA:MAH:BPO:DCP为100:2:0.2:0.2,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm进行混合5 min,然后再依次加入BPO和DCP进行反应10min,即得接枝产物EVA-g-MAH;
上述所得的接枝产物EVA-g-MAH,经EA 1108元素分析仪测定并计算得出其MAH接枝率为2%;
(2)、将EVA-g-MAH、尼龙6、热塑性聚氨酯、润滑剂、抗氧化剂、增塑剂及着色剂于SHR-10A高速混合机混合4min,所得的混合料利用TE-35双螺杆挤出机制粒,得到尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒;
上述制粒过程中控制螺杆一段温度为180℃、二段温度为190℃,三至六段温度均为225℃,喂料转速为255 r/min,切粒转速为250r/min;
(3)、将步骤(2)所得的尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒用FT-80I注塑机进行注塑,即得尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料;
注塑过程控制射嘴温度为235℃,一段温度为233℃,二段温度为230℃,三段温度为190℃。
上述所得到的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,在增容剂EVA-g-MAH 的用量为总原料质量的16.46%,热塑性聚氨酯的用量为总原料质量的8.23%时,其冲击强度为38.3 KJ/m2,拉伸强度为59.2 MPa,断裂伸长率为288.2%,磨耗量为8 mg/1000rpm。
实施例3
一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 87份
热塑性聚氨酯 13份(相当于总原料质量的11.15%)
EVA-g-MAH 15份(相当于总原料质量的12.86%)
润滑剂 0.6份
抗氧剂 0.3份
增塑剂 0.4份
着色剂 0.3份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为200000的聚醚型热塑性聚氨酯;
所述 EVA-g-MAH通过包括如下步骤的方法制备而成:
按EVA:MAH:BPO:DCP的质量比为100:2:0.2:0.2的比例,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm,混合5 min,然后再依次加入BPO和DCP进行反应10 min,即得MAH的接枝率为2%的接枝产物EVA-g-MAH;
所述润滑剂为硬脂酸和石蜡,按质量比计算,即硬脂酸:石蜡为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为[四(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称抗氧剂1010);
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯(简称DOP);
所述着色剂为钛白粉(简称TiO2)。
上述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)、接枝产物EVA-g-MAH的制备
按质量比计算,即EVA:MAH:BPO:DCP为100:2:0.2:0.2,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm进行混合5 min后,再依次加入BPO和DCP进行反应10 min后即得接枝产物EVA-g-MAH;
上述所得的接枝产物EVA-g-MAH,经EA 1108元素分析仪测定并计算得出其MAH接枝率为2%;
(2)、将EVA-g-MAH、尼龙6、热塑性聚氨酯、润滑剂、抗氧化剂、增塑剂及着色剂于SHR-10A高速混合机混合5min,所得的混合料利用TE-35双螺杆挤出机制粒,得到尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒;
上述制粒过程中控制螺杆一段温度为180℃、二段温度为190℃,三至六段温度均为224℃,喂料转速为220 r/min,切粒转速为268r/min;
(3)、将步骤(2)所得的尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒用FT-80I注塑机进行注塑,即得尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料;
注塑过程控制射嘴温度为235℃,一段温度为233℃,二段温度为230℃,三段温度为190℃。
上述所得到的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,在增容剂EVA-g-MAH 的用量为总原料质量的12.86%,热塑性聚氨酯的用量为总原料质量的11.15%时,其冲击强度为25.3 KJ/m2,拉伸强度为58.1 MPa,断裂伸长率为234.5%,磨耗量为15 mg/1000rpm。
实施例4
一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 89份
热塑性聚氨酯 11份(相当于总原料质量的10.03%)
EVA-g-MAH 8份(相当于总原料质量的7.30%)
润滑剂 0.6份
抗氧剂 0.3份
增塑剂 0.5份
着色剂 0.2份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为200000的聚酯型热塑性聚氨酯;
所述 EVA-g-MAH通过包括如下步骤的方法制备而成:
按EVA:MAH:BPO:DCP的质量比为100:2:0.2:0.2的比例,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm,混合5 min,然后再依次加入BPO和DCP进行反应10min,即得MAH的接枝率为2%的接枝产物EVA-g-MAH;
所述润滑剂为硬脂酸钙和硬脂酸按质量比计算,即硬脂酸钙:硬脂酸为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为2,6-二叔基-4-甲酚(简称抗氧剂264);
所述增塑剂为邻苯二甲酸二庚酯(简称DHP);
所述着色剂为银白珠光粉。
上述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)、接枝产物EVA-g-MAH的制备
按质量比计算,即EVA:MAH:BPO:DCP为100:2:0.2:0.2,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm进行混合5 min后,再依次加入BPO和DCP进行反应10 min后即得接枝产物EVA-g-MAH;
上述所得的接枝产物EVA-g-MAH,经EA 1108元素分析仪测定并计算得出其MAH接枝率为2%;
(2)、将EVA-g-MAH、尼龙6、热塑性聚氨酯、润滑剂、抗氧化剂、增塑剂及着色剂于SHR-10A高速混合机混合5min,所得的混合料利用TE-35双螺杆挤出机制粒,得到尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒;
上述制粒过程中控制螺杆一段温度为180℃、二段温度为190℃,三至六段温度均为225℃,喂料转速为253 r/min,切粒转速为272r/min;
(3)、将步骤(2)所得的尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒用FT-80I注塑机进行注塑,即得尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料;
注塑过程控制射嘴温度为235℃,一段温度为233℃,二段温度为230℃,三段温度为190℃。
上述所得到的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,在增容剂EVA-g-MAH 的用量为总原料质量的7.30%,热塑性聚氨酯的用量为总原料质量的10.03%时,其冲击强度为29.9 KJ/m2,拉伸强度为60.4 MPa,断裂伸长率为238.2%,磨耗量为13 mg/1000rpm。
实施例5
一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 82份
热塑性聚氨酯 18份(相当于总原料质量的15.06%)
EVA-g-MAH 18份(相当于总原料质量的15.06%)
润滑剂 0.8份
抗氧剂 0.2份
增塑剂 0.3份
着色剂 0.2份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为140000的聚酯型热塑性聚氨酯;
所述 EVA-g-MAH通过包括如下步骤的方法制备而成:
按EVA:MAH:BPO:DCP的质量比为100:2:0.2:0.2的比例,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm,混合5 min,然后再依次加入BPO和DCP进行反应10 min,即得MAH的接枝率为2%的接枝产物EVA-g-MAH;
所述润滑剂为硬脂酸钙和石蜡,按质量比计算,即硬脂酸:石蜡为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为2,6-二叔基-4-甲酚(简称抗氧剂264);
所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯(简称DBP);
所述着色剂为银白珠光粉。
上述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)、接枝产物EVA-g-MAH的制备
按质量比计算,即EVA:MAH:BPO:DCP为100:2:0.2:0.2,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm进行混合5 min后,再依次加入BPO和DCP进行反应10 min后即得接枝产物EVA-g-MAH;
上述所得的接枝产物EVA-g-MAH,经EA 1108元素分析仪测定并计算得出其MAH接枝率为2%;
(2)、将EVA-g-MAH、尼龙6、热塑性聚氨酯、润滑剂、抗氧化剂、增塑剂及着色剂于SHR-10A高速混合机混合3min,所得的混合料利用TE-35双螺杆挤出机制粒,得到尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒;
上述制粒过程中控制螺杆一段温度为180℃、二段温度为190℃,三至六段温度均为223℃,喂料转速为246 r/min,切粒转速为285r/min;
(3)、将步骤(2)所得的尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒用FT-80I注塑机进行注塑,即得尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料;
注塑过程控制射嘴温度为235℃,一段温度为233℃,二段温度为230℃,三段温度为190℃。
上述所得到的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,在增容剂EVA-g-MAH 的用量为总原料质量的15.06%,热塑性聚氨酯的用量为总原料质量的15.06%时,其冲击强度为32.3 KJ/m2,拉伸强度为56.5 MPa,断裂伸长率为242.8%,磨耗量为10 mg/1000rpm。
实施例6
一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 80份
热塑性聚氨酯 20份(相当于总原料质量的16.45%)
EVA-g-MAH 20份(相当于总原料质量的16.45%)
润滑剂 0.7份
抗氧剂 0.3份
增塑剂 0.4份
着色剂 0.2份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为150000的聚醚型热塑性聚氨酯;
所述 EVA-g-MAH通过包括如下步骤的方法制备而成:
按EVA:MAH:BPO:DCP的质量比为100:2:0.2:0.2的比例,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm,混合5 min,然后再依次加入BPO和DCP进行反应10 min,即得MAH的接枝率为2%的接枝产物EVA-g-MAH;
所述润滑剂为硬脂酸钙和硬脂酸锌按质量比计算,即硬脂酸钙:硬脂酸锌为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯(简称抗氧剂1076);
所述增塑剂为间苯二甲酸二辛酯(简称DOIP);
所述着色剂为钛白粉(简称TiO2)。
上述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法,具体包括以下步骤:
(1)、接枝产物EVA-g-MAH的制备
按质量比计算,即EVA:MAH:BPO:DCP为100:2:0.2:0.2,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm进行混合5 min后,再依次加入BPO和DCP进行反应10 min后即得接枝产物EVA-g-MAH;
上述所得的接枝产物EVA-g-MAH,经EA 1108元素分析仪测定并计算得出其MAH接枝率为2%;
(2)、将EVA-g-MAH、尼龙6、热塑性聚氨酯、润滑剂、抗氧化剂、增塑剂及着色剂于SHR-10A高速混合机混合4min,所得的混合料利用TE-35双螺杆挤出机制粒,得到尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒;
上述制粒过程中控制螺杆一段温度为180℃、二段温度为190℃,三至六段温度均为220℃,喂料转速为260 r/min,切粒转速为294r/min;
(3)、将步骤(2)所得的尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒用FT-80I注塑机进行注塑,即得尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料;
注塑过程控制射嘴温度为235℃,一段温度为233℃,二段温度为230℃,三段温度为190℃。
上述所得到的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,在增容剂EVA-g-MAH 的用量为总原料质量的16.45%,热塑性聚氨酯的用量为总原料质量的16.45%时,其冲击强度为27.8 KJ/m2,拉伸强度为55.8 MPa,断裂伸长率为226.4%,磨耗量为17 mg/1000rpm。
综上所述,本发明的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,在增容剂EVA-g-MAH的用量为总原料质量的4.69~16.46%,热塑性聚氨酯的用量为总原料质量的4.69~16.45%时,其冲击强度为23.5~38.3 KJ/m2,拉伸强度为55.8~70.6 MPa,断裂伸长率为201.7~288.2%,磨耗量为8~20 mg/1000rpm,因此本发明的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料具有优异的力学性能和良好的可加工性。同时本发明的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,由于热塑性聚氨酯用量少,EVA-g-MAH的用量也减少,且增容剂EVA-g-MAH的价格相对增容剂POE-g-MAH的价格更低,因此本发明的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的生产成本较低。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明,而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换,均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,其特征在于所述尼龙6/热塑性聚氨酯复
合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 80~95份
热塑性聚氨酯 5~20份
EVA-g-MAH; 5~20份
润滑剂 0.6~0.8份
抗氧化剂 0.2~0.3份
增塑剂 0.3~0.5份
着色剂 0.2~0.3份;
所述热塑性聚氨酯为分子量均为100000~200000的聚酯型热塑性聚氨酯或聚醚型热塑性聚氨酯;
所述EVA-g-MAH通过包括如下步骤的方法制备而成:
按EVA:MAH:BPO:DCP的质量比为100:2:0.2:0.2的比例,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm,混合5 min,然后再依次加入BPO和DCP进行反应10 min,即得MAH的接枝率为2%的接枝产物EVA-g-MAH;
所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、石蜡中的一种或两种以上的混合物;
所述抗氧化剂为[四(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔基-4-甲酚、3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯中的一种或两种以上的混合物;
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、间苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二庚酯中的一种或两种以上的混合物;
所述着色剂为钛白粉、银白珠光粉中的一种或两种的混合物。
2.如权利要求1所述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,其特征在于所述尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 95份
热塑性聚氨酯 5份
EVA-g-MAH; 5份
润滑剂 0.6份
抗氧化剂 0.2份
增塑剂 0.4份
着色剂 0.2份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为100000的聚酯型热塑性聚氨酯;
所述润滑剂为硬脂酸锌与石蜡按质量比计算,即硬脂酸锌:石蜡为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为[四(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯;
所述着色剂为钛白粉。
3.如权利要求1所述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,其特征在于所述尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 90份
热塑性聚氨酯 10份
EVA-g-MAH 20份
润滑剂 0.7份
抗氧剂 0.2份
增塑剂 0.3份
着色剂 0.3份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为100000的聚醚型热塑性聚氨酯;
所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸按质量比计算,即硬脂酸钙:硬脂酸为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯;
所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯;
所述着色剂为银白珠光粉。
4.如权利要求1所述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,其特征在于所述尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 87份
热塑性聚氨酯 13份
EVA-g-MAH 15份
润滑剂 0.6份
抗氧剂 0.3份
增塑剂 0.4份
着色剂 0.3份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为200000的聚醚型热塑性聚氨酯;
所述润滑剂为硬脂酸和石蜡,按质量比计算,即硬脂酸:石蜡为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为[四(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;
所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯;
所述着色剂为钛白粉。
5.如权利要求1所述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,其特征在于所述尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 89份
热塑性聚氨酯 11份
EVA-g-MAH 8份
润滑剂 0.6份
抗氧剂 0.3份
增塑剂 0.5份
着色剂 0.2份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为200000的聚酯型热塑性聚氨酯;
所述润滑剂为硬脂酸钙和硬脂酸按质量比计算,即硬脂酸钙:硬脂酸为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为2,6-二叔基-4-甲酚;
所述增塑剂为邻苯二甲酸二庚酯;
所述着色剂为银白珠光粉。
6.如权利要求1所述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,其特征在于所述尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 82份
热塑性聚氨酯 18份
EVA-g-MAH 18份
润滑剂 0.8份
抗氧剂 0.2份
增塑剂 0.3份
着色剂 0.2份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为140000的聚酯型热塑性聚氨酯;
所述润滑剂为硬脂酸钙和石蜡,按质量比计算,即硬脂酸:石蜡为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为2,6-二叔基-4-甲酚;
所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯;
所述着色剂为银白珠光粉。
7.如权利要求1所述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,其特征在于所述尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料,按重量份数计算,其制备过程所用的原料组成及含量如下:
尼龙6 80份
热塑性聚氨酯 20份
EVA-g-MAH 20份
润滑剂 0.7份
抗氧剂 0.3份
增塑剂 0.4份
着色剂 0.2份;
所述热塑性聚氨酯为分子量为150000的聚醚型热塑性聚氨酯;
所述润滑剂为硬脂酸钙和硬脂酸锌按质量比计算,即硬脂酸钙:硬脂酸锌为1:2组成的混合物;
所述抗氧化剂为3-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯;
所述增塑剂为间苯二甲酸二辛酯;
所述着色剂为钛白粉。
8.如权利要求1-7任一所述的一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料的制备方法,其特征在于具体包括以下步骤:
(1)、接枝产物EVA-g-MAH的制备
按质量比计算,即EVA:MAH:BPO:DCP为100:2:0.2:0.2,将EVA与MAH在RM-200C转矩流变仪中,控制温度为175℃,转速为40 rpm进行混合5 min,然后再依次加入BPO和DCP进行反应10 min,即得MAH的接枝率为2%的接枝产物EVA-g-MAH;
(2)、将EVA-g-MAH、尼龙6、热塑性聚氨酯、润滑剂、抗氧化剂、增塑剂及着色剂于SHR-10A高速混合机混合3~5min,所得的混合料利用TE-35双螺杆挤出机制粒,得到尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒;
上述制粒过程中控制螺杆一、二段温度为180~190℃,三至六段温度为220~225℃,喂料转速为220~260 r/min,切粒转速为250~300 r/min;
(3)、将步骤(2)所得的尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒用FT-80I注塑机控制温度为190~235℃进行注塑,即得尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料。
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