CN105131590A - 一种耐候性抗紫外光尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种耐候性抗紫外光尼龙材料及其制备方法，涉及高分子材料领域。该耐候性抗紫外光尼龙材料按重量份数计，其组分组成如下：己内酰胺50-70份、聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐3-5份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3-5份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐10-20份、环氧树脂0.3-0.5份、热固性树脂5-15份、碳纤维5-8份、2,4-二异氰酸甲苯酯1-3份、氢氧化钠1-3份、纳米氧化锌1-3份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.5-1.5份、阻燃剂2-5份、固体润滑剂1-3.5份、TDI固化剂0.5-2份、增塑剂0.5-1.5份、增韧剂0.5-1.5份、热稳定剂0.5-2份、苯并三唑0.2-0.5份。本发明提供的耐候性抗紫外光尼龙材料具有良好的气密性、热稳定性和尺寸稳定性，拉伸率也较高。

Description

一种耐候性抗紫外光尼龙材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体而言，涉及一种耐候性抗紫外光尼龙材料及其制备方法。
背景技术
尼龙因其机械强度高，耐磨性好，自润滑性能优越等优点，广泛用于汽车部件、电子电器、石油化工等行业。但现有的尼龙材料存在抗光老化性、热稳定性和尺寸稳定性差，拉伸率较低的缺点，在一些强紫外光环境中的工程化应用难以开展，以致于其应用范围受到了很大的限制。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种耐候性抗紫外光尼龙材料及其制备方法，以改善现有的耐候性抗紫外光尼龙材料热稳定性和尺寸稳定性差，拉伸率较低的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种耐候性抗紫外光尼龙材料，按重量份数计，其组分组成如下：
己内酰胺50-70份
聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐3-5份
三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3-5份
聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐10-20份
环氧树脂0.3-0.5份
热固性树脂5-15份
碳纤维5-8份
2,4-二异氰酸甲苯酯1-3份
氢氧化钠1-3份
纳米氧化锌1-3份
二苯基甲烷二异氰酸酯0.5-1.5份
阻燃剂2-5份
固体润滑剂1-3.5份
TDI固化剂0.5-2份
增塑剂0.5-1.5份
增韧剂0.5-1.5份
热稳定剂0.5-2份
苯并三唑0.2-0.5份。
本发明还提供了一种制备上述耐候性抗紫外光尼龙材料的方法，包括下述步骤：
S1.按照以下重量份的组分备料：己内酰胺50-70份、聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐3-5份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3-5份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐10-20份、环氧树脂0.3-0.5份、热固性树脂5-15份、碳纤维5-8份、2,4-二异氰酸甲苯酯1-3份、氢氧化钠1-3份、纳米氧化锌1-3份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.5-1.5份、阻燃剂2-5份、固体润滑剂1-3.5份、TDI固化剂0.5-2份、增塑剂0.5-1.5份、增韧剂0.5-1.5份、热稳定剂0.5-2份、苯并三唑0.2-0.5份；
S2.将模具的底模和上模均匀涂抹脱模液并分别预热，待底模温度为150-180℃时，上模温度为180-220℃时，将模具的上模安装到底模上；
S3.将己内酰胺50-70份投入熔融釜，熔融温度为80-120℃，启动真空泵抽真空，压力为负压0.08-0.1MPa，反应时间为30min；
S4.关闭真空泵，打开放气阀，加入热固性树脂5-15份、碳纤维5-8份，然后启动真空泵抽真空5min；
S5.关闭真空泵，打开放气阀，加入聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐3-5份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3-5份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐10-20份、环氧树脂0.3-0.5份、2,4-二异氰酸甲苯酯1-3份、氢氧化钠1-3份、纳米氧化锌1-3份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.5-1.5份、阻燃剂2-5份、固体润滑剂1-3.5份、TDI固化剂0.5-2份、增塑剂0.5-1.5份、增韧剂0.5-1.5份、热稳定剂0.5-2份、苯并三唑0.2-0.5份；维持温度条件为100-120℃时，启动真空泵抽真空20min；
S6.将TDI固化剂注入熔融釜中，混合均匀；
S7.将步骤S6得到的混合物倒入预热好的模具中，将模具放入加热容器中加热聚合，2h后脱模成型。
相对于现有技术，本发明包括以下有益效果：本发明的原料组分中添加了聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐和纳米氧化锌进行配合，通过这些带高反应活性官能团的聚合物和纳米氧化锌的配合，阻断紫外线，同时纳米氧化锌粒子的粒径小，比表面积大，表面层内原子所占的比例大，表面的缺陷多，能与基体形成多而结合良好的界面，纳米氧化锌和尼龙产生的相互作用对聚合物机体起到了同时增强增韧的作用。同时，在热固性树脂、碳纤维、热稳定剂等组分的补充辅助作用下，制得的耐候性抗紫外光尼龙材料具有良好的热稳定性和尺寸稳定性，拉伸强度比现有的耐候性抗紫外光尼龙材料提高了20%，断裂伸长率了提高28%，弯曲模量也提高了30%。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。
实施例1
一种耐候性抗紫外光尼龙材料，按重量份数计，其组分组成如下：己内酰胺50份、聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐3份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐10份、环氧树脂0.3份、热固性树脂5份、碳纤维5份、2,4-二异氰酸甲苯酯1份、氢氧化钠1份、纳米氧化锌1份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.5份、阻燃剂2份、固体润滑剂1份、TDI固化剂0.5份、增塑剂0.5份、增韧剂0.5份、热稳定剂0.5份、苯并三唑0.2份。
阻燃剂是赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂。
增塑剂可以使产品柔韧性增强，容易加工。
增韧剂是指能增加胶黏剂膜层柔韧性的物质。
原料中添加了聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐和纳米氧化锌进行配合，通过这些带高反应活性官能团的聚合物和纳米氧化锌的配合，阻断紫外线，同时纳米氧化锌粒子的粒径小，比表面积大，表面层内原子所占的比例大，表面的缺陷多，能与基体形成多而结合良好的界面，纳米氧化锌和尼龙产生的相互作用对聚合物机体起到了同时增强增韧的作用。同时，在热固性树脂、碳纤维、热稳定剂等组分的补充辅助作用下，制得的耐候性抗紫外光尼龙材料具有良好的热稳定性和尺寸稳定性，拉伸强度比现有的耐候性抗紫外光尼龙材料提高了20%，断裂伸长率了提高28%，弯曲模量也提高了30%。
本实施提供的耐候性抗紫外光尼龙材料的制备方法，包括下述步骤：
S1.按照以下重量份的组分备料：己内酰胺50份、聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐3份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐10份、环氧树脂0.3份、热固性树脂5份、碳纤维5份、2,4-二异氰酸甲苯酯1份、氢氧化钠1份、纳米氧化锌1份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.5份、阻燃剂2份、固体润滑剂1份、TDI固化剂0.5份、增塑剂0.5份、增韧剂0.5份、热稳定剂0.5份、苯并三唑0.2份；
S2.将模具的底模和上模均匀涂抹脱模液并分别预热，待底模温度为150℃时，上模温度为180℃时，将模具的上模安装到底模上；
S3.将己内酰胺50份投入熔融釜，熔融温度为80℃，启动真空泵抽真空，压力为负压0.08MPa，反应时间为30min；
S4.关闭真空泵，打开放气阀，加入热固性树脂5份、碳纤维5份，然后启动真空泵抽真空5min；
S5.关闭真空泵，打开放气阀，加入聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐3份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐10份、环氧树脂0.3份、2,4-二异氰酸甲苯酯1份、氢氧化钠1份、纳米氧化锌1份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.5份、阻燃剂2份、固体润滑剂1份、TDI固化剂0.5份、增塑剂0.5份、增韧剂0.5份、热稳定剂0.5份、苯并三唑0.2份；维持温度条件为100℃时，启动真空泵抽真空20min；
S6.将TDI固化剂注入熔融釜中，混合均匀；
S7.将步骤S6得到的混合物倒入预热好的模具中，将模具放入加热容器中加热聚合，2h后脱模成型。
实施例2
一种耐候性抗紫外光尼龙材料，按重量份数计，其组分组成如下：己内酰胺70份、聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐5份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐5份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐20份、环氧树脂0.5份、热固性树脂15份、碳纤维8份、2,4-二异氰酸甲苯酯3份、氢氧化钠3份、纳米氧化锌3份、二苯基甲烷二异氰酸酯1.5份、阻燃剂5份、固体润滑剂3.5份、TDI固化剂2份、增塑剂1.5份、增韧剂1.5份、热稳定剂2份、苯并三唑0.5份。
本实施提供的耐候性抗紫外光尼龙材料的制备方法，包括下述步骤：
S1.按照以下重量份的组分备料：己内酰胺70份、聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐5份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐5份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐20份、环氧树脂0.5份、热固性树脂15份、碳纤维8份、2,4-二异氰酸甲苯酯3份、氢氧化钠3份、纳米氧化锌3份、二苯基甲烷二异氰酸酯1.5份、阻燃剂5份、固体润滑剂3.5份、TDI固化剂2份、增塑剂1.5份、增韧剂1.5份、热稳定剂2份、苯并三唑0.5份；
S2.将模具的底模和上模均匀涂抹脱模液并分别预热，待底模温度为180℃时，上模温度为220℃时，将模具的上模安装到底模上；
S3.将己内酰胺70份投入熔融釜，熔融温度为120℃，启动真空泵抽真空，压力为负压0.1MPa，反应时间为30min；
S4.关闭真空泵，打开放气阀，加入热固性树脂15份、碳纤维8份，然后启动真空泵抽真空5min；
S5.关闭真空泵，打开放气阀，加入聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐5份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐5份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐20份、环氧树脂0.5份、2,4-二异氰酸甲苯酯3份、氢氧化钠3份、纳米氧化锌3份、二苯基甲烷二异氰酸酯1.5份、阻燃剂5份、固体润滑剂3.5份、TDI固化剂2份、增塑剂1.5份、增韧剂1.5份、热稳定剂2份、苯并三唑0.5份；维持温度条件为120℃时，启动真空泵抽真空20min；
S6.将TDI固化剂注入熔融釜中，混合均匀；
S7.将步骤S6得到的混合物倒入预热好的模具中，将模具放入加热容器中加热聚合，2h后脱模成型。
实施例3
一种耐候性抗紫外光尼龙材料，按重量份数计，其组分组成如下：
己内酰胺60份、聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐4份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐4份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐15份、环氧树脂0.4份、热固性树脂10份、碳纤维6份、2,4-二异氰酸甲苯酯2份、氢氧化钠2份、纳米氧化锌2份、二苯基甲烷二异氰酸酯1份、阻燃剂4份、固体润滑剂2份、TDI固化剂1份、增塑剂1份、增韧剂1份、热稳定剂1份、苯并三唑0.4份。本发明提供的耐候性抗紫外光尼龙材料具有良好的热稳定性和尺寸稳定性，拉伸率也较高。本发明还提供了一种制备上述耐候性抗紫外光尼龙材料的方法。
本实施提供的耐候性抗紫外光尼龙材料的制备方法，包括下述步骤：
S1.按照以下重量份的组分备料：己内酰胺60份、聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐4份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐4份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐15份、环氧树脂0.4份、热固性树脂10份、碳纤维6份、2,4-二异氰酸甲苯酯2份、氢氧化钠2份、纳米氧化锌2份、二苯基甲烷二异氰酸酯1份、阻燃剂4份、固体润滑剂2份、TDI固化剂1份、增塑剂1份、增韧剂1份、热稳定剂1份、苯并三唑0.4份；
S2.将模具的底模和上模均匀涂抹脱模液并分别预热，待底模温度为160℃时，上模温度为210℃时，将模具的上模安装到底模上；
S3.将己内酰胺60份投入熔融釜，熔融温度为120℃，启动真空泵抽真空，压力为负压0.1MPa，反应时间为30min；
S4.关闭真空泵，打开放气阀，加入热固性树脂15份、碳纤维8份，然后启动真空泵抽真空5min；
S5.关闭真空泵，打开放气阀，加入聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐15份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐4份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐15份、环氧树脂0.4份、2,4-二异氰酸甲苯酯2份、氢氧化钠2份、纳米氧化锌2份、二苯基甲烷二异氰酸酯1份、阻燃剂4份、固体润滑剂2份、TDI固化剂1份、增塑剂1份、增韧剂1份、热稳定剂1份、苯并三唑0.4份；维持温度条件为120℃时，启动真空泵抽真空20min；
S6.将TDI固化剂注入熔融釜中，混合均匀；
S7.将步骤S6得到的混合物倒入预热好的模具中，将模具放入加热容器中加热聚合，2h后脱模成型。
上述实施例1-3的耐候性抗紫外光尼龙材料的性能检测结果见表1。
表1实施例1-3耐候性抗紫外光尼龙材料的性能检测结果
实施例1 实施例2 实施例3
UPF 46 43 44
紫外线透射率，% 2.1 3.2 2.4
拉伸强度，Mpa 183 155 161
弯曲强度，Mpa 213 249 254
缺口冲击强度，KJ/㎡ 15 12 13
磨损量，mg 43 37 41
冲击强度，KJ/㎡ 81 94 89
吸水率，% +6 +3 +4
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种耐候性抗紫外光尼龙材料，其特征在于：按重量份数计，组分组成如下：
己内酰胺50-70份
聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐3-5份
三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3-5份
聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐10-20份
环氧树脂0.3-0.5份
热固性树脂5-15份
碳纤维5-8份
2,4-二异氰酸甲苯酯1-3份
氢氧化钠1-3份
纳米氧化锌1-3份
二苯基甲烷二异氰酸酯0.5-1.5份
阻燃剂2-5份
固体润滑剂1-3.5份
TDI固化剂0.5-2份
增塑剂0.5-1.5份
增韧剂0.5-1.5份
热稳定剂0.5-2份
苯并三唑0.2-0.5份。
2.一种如权利要求1所述的耐候性抗紫外光尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1.按照以下重量份的组分备料：己内酰胺50-70份、聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐3-5份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3-5份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐10-20份、环氧树脂0.3-0.5份、热固性树脂5-15份、碳纤维5-8份、2,4-二异氰酸甲苯酯1-3份、氢氧化钠1-3份、纳米氧化锌1-3份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.5-1.5份、阻燃剂2-5份、固体润滑剂1-3.5份、TDI固化剂0.5-2份、增塑剂0.5-1.5份、增韧剂0.5-1.5份、热稳定剂0.5-2份、苯并三唑0.2-0.5份；
S2.将模具的底模和上模均匀涂抹脱模液并分别预热，待底模温度为150-180℃时，上模温度为180-220℃时，将模具的上模安装到底模上；
S3.将己内酰胺50-70份投入熔融釜，熔融温度为80-120℃，启动真空泵抽真空，压力为负压0.08-0.1MPa，反应时间为30min；
S4.关闭真空泵，打开放气阀，加入热固性树脂5-15份、碳纤维5-8份，然后启动真空泵抽真空5min；
S5.关闭真空泵，打开放气阀，加入聚乙烯与聚烯烃弹性体混合物接枝马来酸酐3-5份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐3-5份、聚乙烯与EPDM混合物接枝马来酸酐10-20份、环氧树脂0.3-0.5份、2,4-二异氰酸甲苯酯1-3份、氢氧化钠1-3份、纳米氧化锌1-3份、二苯基甲烷二异氰酸酯0.5-1.5份、阻燃剂2-5份、固体润滑剂1-3.5份、TDI固化剂0.5-2份、增塑剂0.5-1.5份、增韧剂0.5-1.5份、热稳定剂0.5-2份、苯并三唑0.2-0.5份；维持温度条件为100-120℃时，启动真空泵抽真空20min；
S6.将TDI固化剂注入熔融釜中，混合均匀；
S7.将步骤S6得到的混合物倒入预热好的模具中，将模具放入加热容器中加热聚合，2h后脱模成型。
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