CN105062048A - 高光泽高强度的尼龙及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高光泽高强度的尼龙及其制备方法。该尼龙包含以下重量百分比的配方组分：尼龙40％-50％、玻璃纤维40％-50％、玻璃微珠0-30％、玻纤处理剂0.1-3.0、抗氧化剂0.6％-3％、紫外线吸收剂0.2％-0.8％、光稳定剂0.2％-0.8％、尼龙成核剂0.25％-1.5％、偶联剂0.25％-1.5％、光亮润滑剂0.22％-1％。本发明高光泽高强度的尼龙有效提高了玻璃纤维的含量，从而显著提高了尼龙材料的强度，同时使得尼龙材料制备的产品表面具有高的光泽度。本发明高光泽高强度的尼龙制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

Description

高光泽高强度的尼龙及其制备方法

技术领域

本发明涉高分子材料技术领域，尤其涉及一种高光泽高强度的尼龙及其制备方法。

背景技术

前国际上用塑料替代工业中金属的应用不断扩大，世界各地的科学家通过各种试验，积极寻找新的高性能热塑性塑料，也成为企业争取更多户和扩大市场份额的重要组成部分。其中，尼龙材料作为一种优良的工程塑料因其具有优异的拉伸性能、弯曲性能、压缩强度等力学性能，并且低温性能优良、化学性能稳定、机械性能良好、电绝缘性能优越、比重小、易加工成型、能自熄、耐磨性好，广泛的应用于汽车、电子电器、化工、机械仪器仪表、建筑等行业。

但是尼龙材料也存在其固有的不足，如吸水性大、耐酸性差、干态和低温冲击强度低、强度相对较低以及吸水后易变形，影响了制品的尺寸稳定性，使其应用范围受到了一定的限制。为了改进上述缺点，扩大其应用领域，并更好的满足对使用性能的要求，人们采用多种方法对尼龙材料进行改性，以改进尼龙塑料的冲击性、热变形性、力学性能、成型加工性能及耐化学腐蚀性能。

其中，目前常规的增强尼龙材料的强度方法是向尼龙基体材料中加入玻纤维。如玻纤增强的尼龙具有强度高、耐磨性和耐腐蚀性等优点而被大量应用在铁路制品上，包括挡板座、套管、高铁扣件、轨距块等；还应用于机械行业齿轮、轴承、风扇叶片、泵业和自行车零部件。玻纤增强尼龙虽然用途广泛，但还有很大的提升潜力。这是因为，在具体生产过程中发现，当玻纤维含量超过30％时，尼龙产品外观会很花，无法实现高光泽度，这限制了尼龙材料强度进一步提高。因此，如何进一步提高尼龙材料强度并保证尼龙产品表面具有高光泽度是需要解决的一技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种高光泽高强度的尼龙及其制备方法，以解决现有尼龙高强度和产品高光泽度不可同时具备的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种高光泽高强度的尼龙，所述高光泽高强度的尼龙包含以下重量百分比的配方组分：

根据本发明的另一方面，提供一种高光泽高强度的尼龙的制备方法，包括以下步骤：

按照上述本发明所述的高光泽高强度的尼龙的配方组分称取各原料；

将除了所述玻璃纤维之外的组分进行混料处理，得到混合物料；

将所述混合物与所述玻璃纤维采用熔融混料挤出处理。其中，所述玻璃纤维是采用侧喂料的方式加入，所述熔融混料挤出处理的温度为：

一区温度245-255℃，二区温度250-260℃，三区温度255-265℃，四区温度260-270℃，五区温度265-275℃，六区温度265-275℃，七区温度265-275℃，八区温度270-280℃，九区温度275-285℃。

与现有技术相比，本发明提供的高光泽高强度的尼龙通过其所含的配方组分增效作用，有效提高了玻璃纤维的含量，从而显著提高了尼龙材料的强度，同时使得尼龙材料制备的产品表面具有高的光泽度。

本发明提供的高光泽高强度的尼龙的制备方法将玻璃纤维采用侧喂料的方式与其他组分进行熔融混合挤出处理，使得各组分特别是玻璃纤维和玻璃微珠在熔融混合挤出过程中能够充分混合并分布均匀，与尼龙基体组分作用，使得生成的尼龙材料强度高，且用其制备的产品表面具有高的光泽度。另外，方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种具有高光泽高强度特性的尼龙材料(简称尼龙材料)。该尼龙材料包含以下重量百分比的配方组分：

其中，

上述尼龙材料中的尼龙组分作为基体组分，为了配合提供本发明实施例尼龙材料的机械强度和光泽度，在一实施例中，该尼龙组分选用支化尼龙6树脂。在具体实施例汇总，该支化尼龙6树脂是由支化单元与己内酰胺聚合得到，支化单元为树枝状支化结构、星形支化结构、超支化结构中的一种或其组合，支化单元分子为脂肪族、芳香族、杂环类分子中的一种或其组合。在一具体实施例中，该支化尼龙6树脂的熔融指数为：235℃、负荷0.325kg条件下为50-80g/10min。

上述尼龙材料中的玻璃纤维和玻璃微珠作为增强填料，用于提高本发明实施例尼龙材料的机械强度，因此，在一实施例中，该玻璃纤维选用无碱玻璃纤维，直径为8-15微米。在进一步实施例中，该玻璃纤维选用玻璃纤维为硅烷偶联剂改性无碱玻璃纤维，直径为8-15微米。其中，玻璃微珠可以直接选用常规粒径的玻璃微珠。

上述表面处理剂在本发明实施例中能有效改善玻璃纤维性能，它既能与玻璃微珠表面相连，又能与玻璃纤维和基体尼龙树脂作用；既保护了玻璃纤维表面，又大大地增强了玻璃微珠与玻璃纤维、尼龙树脂彼此界面的粘结，防止水分或其他有害介质的侵入，减少或消除界面的弱点，改善了界面状态，有效地传递了应力，使本发明实施例尼龙材料各组分如玻璃纤维、玻璃微珠、尼龙等组分间能形成一个牢固的整体，从而赋予本发明实施例尼龙材料高的强度，并避免出现纤维外露，使得本发明实施例尼龙材料具有高光泽表面。

因此，在一实施例，上述玻纤处理剂选用KH-550、KH-560、南大-42、B201、A-1100、AYM-9、A-187、Y-4087、Z-6040、KBM-403、A-1120、Z-6020、X-6030、BBM-603中的至少一种。其中，该KH-550、A-1100、AYM-9属于γ-胺基丙基三乙氧基硅烷类。KH-560、A-187、Y-4087、Z-6040、KBM-403属于γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷类。南大-42属于苯胺甲基三乙氧基硅烷类。B201属于二乙烯三胺基丙基三乙氧基硅烷类。A-1120、Z-6020、X-6030、BBM-603属于γ-(乙二胺基)丙基三甲氧基硅烷类。该些选用的玻纤处理剂均能有效提高本发明尼龙材料的强度和表面光泽。

上述抗氧化剂、紫外线吸收剂和光稳定剂之间起到抗氧化的增效作用，赋予本发明实施例尼龙材料优异的抗氧化和抗老化性能，同时其组分的存在还能与玻纤处理剂、光亮润滑剂、偶联剂等组分作用，提供本发明实施例尼龙材料的强度，赋予其高的表面光泽度。

因此，在一实施例中，上述抗氧化剂选用受阻酚类和/或亚磷酸酯类抗氧剂。在另一实施例中，上述紫外线吸收剂选用UV-P、UV-O、UV-9、UV-531、RMB、水杨酸苯酯中的至少一种。在一实施例中，上述光稳定剂选用AM-101、光稳定剂744、GW-540、HPT中的至少一种。

上述尼龙成核剂的存在，能为本发明实施例尼龙材料提供所需的晶核，将尼龙树脂的均相成核转变成异相成核，从而加速了本发明实施例尼龙材料的结晶速度，使晶粒结构细化。因此，在一实施例中，上述尼龙成核剂四角状氧化锌晶须、蒙脱土、硫酸镁晶须中的至少一种。该类尼龙成核剂不断能加速结晶速率和是晶粒细化，同时还能提高本发明实施例尼龙材料产品的刚性，缩短成型周期，保持最终产品的尺寸稳定性。

上述偶联剂和光亮润滑剂之间能发挥增效作用，能有效改善玻璃纤维和玻璃微珠与其他组分特别是尼龙组分间的界面性能，从而提高玻璃纤维和玻璃微珠的分散性，以提高本发明实施例尼龙材料的表面质量及机械强度。因此，在一实施例中，所述偶联剂选用硅烷偶联剂KH550，KH560，KH570，KH792、锆类偶联剂中的至少一种。在另一实施例中，该光亮润滑剂选用脂肪酸酰胺类润滑剂、聚乙烯蜡中的至少一种。

在上述各实施例的基础上，本发明实施例尼龙还含有重量含量为5-20％的阻燃剂，以提高本发明实施例阻燃性能，从而提高其安全性能。在一实施例中，该阻燃剂选用三氧化二锑、三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚磷酸铝、FR-A中的至少一种。该选用的阻燃剂不仅能提高本发明实施例尼龙阻燃性能，还能与其他组分作用，适度改善本发明实施例尼龙材料的机械强度和改善表面质量。

因此，上述各实施例中的尼龙材料采用玻璃纤维和玻璃微珠为增强填料，并在玻纤处理剂、尼龙成核剂、偶联剂和光亮润滑剂等加工助剂的增效作用，使得该增强填料与尼龙基体组分之间具有改善了界面状态，有效地传递了应力，从而赋予本发明实施例尼龙材料高的强度和高光泽表面。另外，所含的抗氧化剂、紫外线吸收剂、光稳定剂组分不仅能有效改善本发明尼龙材料的抗氧化和老化性能，含有的阻燃剂不仅能有效赋予本发明尼龙材料的阻燃性能，他们还能与其他加工助剂作用，还能对本发明实施例尼龙材料的高强度和高表面光泽度有积极的正向作用。

相应地，在上文所述的高光泽高强度尼龙材料的基础上，本发明实施例还提供了高光泽高强度尼龙的一种制备方法。在一实施例中，该高光泽高强度的尼龙的制备方法，包括如下步骤：

S01：按照上文所述的本发明实施例高光泽高强度的尼龙的配方组分称取各原料；

S02：将除了所述玻璃纤维之外的组分进行混料处理，得到混合物料；

S03：将所述混合物与所述玻璃纤维采用熔融混料挤出处理。

具体地，上述步骤S01中的高光泽高强度的尼龙的配方组分的种类和含量均如上文中的高光泽高强度的尼龙所述，为了节约篇幅，在此不赘述。

上述步骤S02的混料处理可以采用常规的混料处理，如搅拌，研磨等工艺处理，使得各组分充分混合均匀即可。

上述步骤S03的熔融混料挤出处理过程中，尼龙基体组分、加工助剂和抗氧化抗老化剂等组分在熔融过程中由于高温和高压的作用下发生熔融，并进行充分混合。玻璃纤维采用侧喂料的方式加入，使得玻璃纤维能够在熔融混料过程中充分混合和分散，从而提高本发明实施例尼龙材料的机械强度。

为了使得本发明实施例尼龙材料具有高的机械强度和表面光泽度，在一实施例中，该步骤S03中的熔融混料挤出处理的温度控制为：

一区温度245-255℃，二区温度250-260℃，三区温度255-265℃，四区温度260-270℃，五区温度265-275℃，六区温度265-275℃，七区温度265-275℃，八区温度270-280℃，九区温度275-285℃。

因此，上述高光泽高强度的尼龙的制备方法将玻璃纤维采用侧喂料的方式与其他组分进行熔融混合挤出处理，使得各组分特别是玻璃纤维和玻璃微珠在熔融混合挤出过程中能够充分混合并分布均匀，与尼龙基体组分作用，使得生成的尼龙材料强度高，且用其制备的产品表面具有高的光泽度。另外，方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

以下结合具体优选实施例对上述高光泽高强度的尼龙及其制备方法进行详细阐述。下述各实施例中高光泽高强度的尼龙所含的组分均在上文所述高光泽高强度的尼龙各组的种类和含量范围内选用。

实施例1：

一种高光泽高强度的尼龙，其包括如下重量百分比的配方组分：

该高光泽高强度的尼龙的制备方法如下：

S11.按上述高光泽高强度的尼龙的配方分别称取各组份；

S12.将除了所述无碱玻璃纤维之外的组分进行混料处理，得到混合物料；

S13.将所述混合物与所述玻璃纤维采用熔融混料挤出处理；其中，熔融混料挤出处理的条件为一区温度245-255℃，二区温度250-260℃，三区温度255-265℃，四区温度260-270℃，五区温度265-275℃，六区温度265-275℃，七区温度265-275℃，八区温度270-280℃，九区温度275-285℃。

优选例2：

一种高光泽高强度的尼龙，其包括如下重量百分比的配方组分：

其中，硅烷偶联剂改性无碱玻璃纤维，尼龙成核剂为蒙脱土、硫酸镁晶须按照质量1:1的混合物；

该高光泽高强度的尼龙的制备方法参照实施例1。

优选例3：

一种高光泽高强度的尼龙，其包括如下重量百分比的配方组分：

其中，玻纤处理剂为KBM-403/BBM-603/南大-42按照重量比为1:1:2的比例混合物，抗氧化剂为受阻酚类/亚磷酸酯的按照重量比为1:1的比例混合物，紫外线吸收剂为UV-P/水杨酸苯酯UV-O按照重量比为1:1的比例混合物，光稳定剂为光稳定剂744/GW-540按照重量比为1:3的比例混合物，尼龙成核剂为KH-560/A-1100/A-187按照重量比为1:1:4的比例混合物，偶联剂为KH570/KH792按照重量比为1:1的比例混合物，光亮润滑剂为聚乙烯蜡。

该高光泽高强度的尼龙的制备方法参照实施例1。

相关性能测试

将上述实施例1-3制备的高光泽高强度的尼龙分别按照如下表1中的相关标准测试相关性能。具体数据见下表1：

表1

从上表数据可以看出，上述各实施例中的尼龙材料采用玻璃纤维和玻璃微珠为增强填料，并在玻纤处理剂、尼龙成核剂、偶联剂和光亮润滑剂等加工助剂的增效作用，使得该增强填料与尼龙基体组分之间具有改善了界面状态，赋予本发明实施例尼龙材料高的强度和高光泽表面，同时还具有良好的阻燃性。

以上是对本发明所提供的高光泽高强度的尼龙及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高光泽高强度的尼龙，其特征在于，包含以下重量百分比的配方组分：

2.根据权利要求1所述的高光泽高强度的尼龙，其特征在于：所述玻璃纤维选用玻璃纤维为硅烷偶联剂改性无碱玻璃纤维，直径为8-15微米。

3.根据权利要求1所述的高光泽高强度的尼龙，其特征在于：所述玻纤处理剂选用KH-550、KH-560、南大-42、B201、A-1100、AYM-9、A-187、Y-4087、Z-6040、KBM-403、A-1120、Z-6020、X-6030、BBM-603中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高光泽高强度的尼龙，其特征在于：所述尼龙成核剂四角状氧化锌晶须、蒙脱土、硫酸、硫酸镁晶须中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高光泽高强度的尼龙，其特征在于：所述偶联剂选用硅烷偶联剂KH550，KH560，KH570，KH792、锆类偶联剂中的至少一种。

6.根据权利要求1-5任一所述的高光泽高强度的尼龙，其特征在于：所述光亮润滑剂选用脂肪酸酰胺类润滑剂、聚乙烯蜡中的至少一种。

7.根据权利要求1-5任一所述的高光泽高强度的尼龙，其特征在于：所述紫外线吸收剂选用UV-P、UV-O、UV-9、UV-531、RMB、水杨酸苯酯中的至少一种；和/或

所述光稳定剂选用AM-101、光稳定剂744、GW-540、HPT中的至少一种；和/或

所述抗氧剂选用受阻酚类和/或亚磷酸酯类抗氧剂。

8.根据权利要求1-5任一所述的高光泽高强度的尼龙，其特征在于：还包括重量含量为5-20％的阻燃剂。

9.根据权利要求1-5任一所述的高光泽高强度的尼龙，其特征在于：所述阻燃剂选用三氧化二锑、三(2,3-二溴丙基)异三聚氰酸酯、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚磷酸铝、FR-A中的至少一种。

10.一种高光泽高强度的尼龙的制备方法，包括如下步骤：

按照权利要求1-9任一所述的高光泽高强度的尼龙的配方组分称取各原料；

将除了所述玻璃纤维之外的组分进行混料处理，得到混合物料；

将所述混合物与所述玻璃纤维采用熔融混料挤出处理。其中，所述玻璃纤维是采用侧喂料的方式加入，所述熔融混料挤出处理的温度为：

一区温度245-255℃，二区温度250-260℃，三区温度255-265℃，四区温度260-270℃，五区温度265-275℃，六区温度265-275℃，七区温度265-275℃，八区温度270-280℃，九区温度275-285℃。