CN105440667A - 一种高强耐热尼龙管材 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强耐热尼龙管材，其原料包括：尼龙6、聚乳酸、环氧树脂、聚甲基氢硅氧烷、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐、纳米氧化镁、改性针状硅灰石、滑石粉、纳米二氧化硅、氮化硼、超细氢氧化镁、有机纳米蒙脱土、改性石墨、硼酸镁晶须、氯化钙、润滑剂、硅烷偶联剂、抗氧剂；所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷；所述改性聚甲基氢硅氧烷由聚甲基氢硅氧烷、二甲氨基丙基丙烯酰胺、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯为原料制备而成。本发明提出的高强耐热尼龙管材，其强度高，耐热性好，抗冲击性能优异，能满足汽车领域的使用要求，且使用寿命长。

Description

一种高强耐热尼龙管材
技术领域
本发明涉及尼龙管材技术领域，尤其涉及一种高强耐热尼龙管材。
背景技术
尼龙是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂总称，其命名由合成单体具体的碳原子数而定，其具有优越的机械强度、刚度、韧度、机械减震性和耐磨性，目前已逐渐代替金属和热固性材料广泛应用于汽车零部件中。随着汽车微型化的发展，汽车的某些零部件越来越小，配件也越来越密集，从而限制了空气的流通，这样就造成汽车产生的热量很难及时排出，势必会造成某些零部件的温度升高，这就对所用尼龙材料的耐热性能提出了更高的要求。目前，单纯的尼龙材料已不能完全满足社会的需要，往往需要添加改性剂对其进行改性，其中，无机材料是尼龙常用的改性剂，但是无机材料与尼龙之间的界面结合力较低，将无机材料添加到尼龙中后，往往会降低所得复合材料的强度。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高强耐热尼龙管材，其强度高，耐热性好，抗冲击性能优异，能满足汽车领域的使用要求，且使用寿命长。
本发明提出的一种高强耐热尼龙管材，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸10-25份、环氧树脂5-15份、聚甲基氢硅氧烷10-20份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐5-15份、纳米氧化镁3-10份、改性针状硅灰石1-5份、滑石粉3-8份、纳米二氧化硅3-10份、氮化硼2-8份、超细氢氧化镁2-10份、有机纳米蒙脱土2-8份、改性石墨2-10份、硼酸镁晶须3-12份、氯化钙1-5份、润滑剂1-2.5份、硅烷偶联剂2-5份、抗氧剂1-2.5份；
其中，所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷；所述改性聚甲基氢硅氧烷按照以下工艺进行制备：按重量份将10-25份聚甲基氢硅氧烷、0.01-0.05份吩噻嗪和2-5份氯铂酸的异丙醇溶液加入30-50份甲苯中混合均匀，其中，氯铂酸的异丙醇溶液中氯铂酸的重量为0.0001-0.0008份，通入氮气后搅拌1-3h，升温至65-75℃后加入10-30份二甲氨基丙基丙烯酰胺、5-15份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和3-15份5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯，在100-105℃下搅拌反应5-8h，反应结束后得到产物，将产物分离纯化后得到所述改性聚甲基氢硅氧烷。
优选地，其原料中，尼龙6、聚乳酸、环氧树脂、聚甲基氢硅氧烷、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐的重量比为100：13-22：8-13：12-18：8-13。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸18-22份、环氧树脂9-12份、聚甲基氢硅氧烷15-17份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐10-13.5份、纳米氧化镁5.8-7份、改性针状硅灰石2.8-4份、滑石粉5.8-6.3份、纳米二氧化硅6-8份、氮化硼3.5-5份、超细氢氧化镁6.3-7份、有机纳米蒙脱土5-6.5份、改性石墨5.8-6.3份、硼酸镁晶须8-11份、氯化钙3.2-4份、润滑剂1.8-2.3份、硅烷偶联剂3.2-4份、抗氧剂1.6-2.1份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸20份、环氧树脂11份、聚甲基氢硅氧烷16份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐12.6份、纳米氧化镁6.3份、改性针状硅灰石3.2份、滑石粉6份、纳米二氧化硅7份、氮化硼4份、超细氢氧化镁6.8份、有机纳米蒙脱土6.2份、改性石墨6份、硼酸镁晶须10份、氯化钙3.8份、润滑剂2.1份、硅烷偶联剂3.6份、抗氧剂2份。
优选地，所述环氧树脂的环氧值为0.28-0.45。
优选地，所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷；所述改性聚甲基氢硅氧烷按照以下工艺进行制备：按重量份将20份聚甲基氢硅氧烷、0.03份吩噻嗪和4份氯铂酸的异丙醇溶液加入38份甲苯中混合均匀，其中，氯铂酸的异丙醇溶液中氯铂酸的重量为0.0006份，通入氮气后搅拌2.3h，升温至70℃后加入22份二甲氨基丙基丙烯酰胺、12份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和11份5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯，在103℃下搅拌反应6.3h，反应结束后得到产物，将产物分离纯化后得到所述改性聚甲基氢硅氧烷。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、聚乙烯蜡、壬二酸锌、环氧大豆油中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-108、硅烷偶联剂KH-510、硅烷偶联剂KH-520、硅烷偶联剂KH-560中的一种或者多种的混合物。
优选地，所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将2-5份二苯甲烷二异氰酸酯加入20-35份无水丙酮中混合均匀得到溶液A；将3-10份酸化石墨加入150-200份无水丙酮中混合均匀，升温至55-65℃后超声5-15min，然后加入溶液A，超声20-35min，然后经挥发、干燥、得到改性石墨；改性石墨的制备过程中，选择了二苯甲烷二异氰酸酯与酸化石墨进行反应，将二苯甲烷二异氰酸酯引入到了石墨中，将其加入体系中，在体系中分散均匀，与体系的界面结合强度高，显著提高了管材的结晶性能和耐热性能，同时提升了其拉伸强度。
优选地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098中的一种或者多种的混合物。
本发明所述高强耐热尼龙管材可以按照常规的尼龙复合材料制备工艺制备而成。
本发明高强耐热尼龙管材中，以尼龙6为主料，赋予管材优异的强度、刚性和耐磨性；加入适量的聚乳酸，其与尼龙6的相容性好，界面结合力强，提高了管材的拉伸强度，同时改善了尼龙6耐热性欠佳的缺陷；环氧树脂和聚甲基氢硅氧烷加入体系中，在三元乙丙橡胶接枝马来酸酐的增容作用下，与体系的相容性好，且与氯化钙具有协同作用，提高了管材的热稳定性和耐腐蚀性的同时改善了尼龙6高吸水性的缺点，其中，所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷，在改性聚甲基氢硅氧烷的制备过程中，选择了二甲氨基丙基丙烯酰胺、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯对聚甲基氢硅氧烷进行改性，通过控制反应的条件，使聚甲基氢硅氧烷的氢与二甲氨基丙基丙烯酰胺、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯中的双键发生了反应，从而将二甲氨基丙基丙烯酰胺、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯引入到了聚甲基氢硅氧烷中，加入体系中后，一方面，含有的氨基具有较大的极性，能与体系中的羟基、羧基等活性基团相互作用，提高了体系各物料的相容性，同时能起到润滑的作用，改善了体系的流动性，另一方面，其中含有的5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯具有阻燃的作用，加入体系中与体系中的改性针状硅灰石、滑石粉、有机改性蒙脱土、改性石墨、硼酸镁晶须、氯化钙配合，改善了体系的阻燃性和耐热性，同时进一步改善了管材的耐水性；且体系中加入的纳米氧化镁、改性针状硅灰石、滑石粉、纳米二氧化硅、氮化硼、超细氢氧化镁、有机纳米蒙脱土、改性石墨、硼酸镁晶须、氯化钙具有协同作用，加快了尼龙6结晶的速率，提高了尼龙6的成核率，增加了体系的密度，同时提高了体系的热导率，改善了本发明的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度、抗蠕变性和抗紫外线性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高强耐热尼龙管材，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸10份、环氧树脂15份、聚甲基氢硅氧烷10份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐15份、纳米氧化镁3份、改性针状硅灰石5份、滑石粉3份、纳米二氧化硅10份、氮化硼2份、超细氢氧化镁10份、有机纳米蒙脱土2份、改性石墨10份、硼酸镁晶须3份、氯化钙5份、润滑剂1份、硅烷偶联剂5份、抗氧剂2.5份；
其中，所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷；所述改性聚甲基氢硅氧烷按照以下工艺进行制备：按重量份将25份聚甲基氢硅氧烷、0.01份吩噻嗪和5份氯铂酸的异丙醇溶液加入30份甲苯中混合均匀，其中，氯铂酸的异丙醇溶液中氯铂酸的重量为0.0008份，通入氮气后搅拌1h，升温至75℃后加入10份二甲氨基丙基丙烯酰胺、15份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和3份5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯，在105℃下搅拌反应5h，反应结束后得到产物，将产物分离纯化后得到所述改性聚甲基氢硅氧烷。
实施例2
本发明提出的一种高强耐热尼龙管材，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸25份、环氧树脂5份、聚甲基氢硅氧烷20份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐5份、纳米氧化镁10份、改性针状硅灰石1份、滑石粉8份、纳米二氧化硅3份、氮化硼8份、超细氢氧化镁2份、有机纳米蒙脱土8份、改性石墨2份、硼酸镁晶须12份、氯化钙1份、润滑剂2.5份、硅烷偶联剂2份、抗氧剂1份；
其中，所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷；所述改性聚甲基氢硅氧烷按照以下工艺进行制备：按重量份将10份聚甲基氢硅氧烷、0.05份吩噻嗪和2份氯铂酸的异丙醇溶液加入50份甲苯中混合均匀，其中，氯铂酸的异丙醇溶液中氯铂酸的重量为0.0001份，通入氮气后搅拌3h，升温至65℃后加入30份二甲氨基丙基丙烯酰胺、5份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和15份5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯，在100℃下搅拌反应8h，反应结束后得到产物，将产物分离纯化后得到所述改性聚甲基氢硅氧烷。
实施例3
本发明提出的一种高强耐热尼龙管材，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸22份、环氧树脂9份、聚甲基氢硅氧烷17份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐10份、纳米氧化镁7份、改性针状硅灰石2.8份、滑石粉6.3份、纳米二氧化硅6份、氮化硼5份、超细氢氧化镁6.3份、有机纳米蒙脱土6.5份、改性石墨5.8份、硼酸镁晶须11份、氯化钙3.2份、壬二酸锌1份、环氧大豆油1.3份、硅烷偶联剂KH-5202份、硅烷偶联剂KH-5601.2份、抗氧剂1682.1份；
其中，所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷；所述改性聚甲基氢硅氧烷按照以下工艺进行制备：按重量份将16份聚甲基氢硅氧烷、0.04份吩噻嗪和3.2份氯铂酸的异丙醇溶液加入47份甲苯中混合均匀，其中，氯铂酸的异丙醇溶液中氯铂酸的重量为0.0002份，通入氮气后搅拌2.6h，升温至68℃后加入25份二甲氨基丙基丙烯酰胺、11份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和12份5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯，在102℃下搅拌反应7.5h，反应结束后得到产物，将产物分离纯化后得到所述改性聚甲基氢硅氧烷；
所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将2份二苯甲烷二异氰酸酯加入35份无水丙酮中混合均匀得到溶液A；将3份酸化石墨加入200份无水丙酮中混合均匀，升温至55℃后超声15min，然后加入溶液A，超声20min，然后经挥发、干燥、得到改性石墨。
实施例4
本发明提出的一种高强耐热尼龙管材，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸18份、环氧树脂12份、聚甲基氢硅氧烷15份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐13.5份、纳米氧化镁5.8份、改性针状硅灰石4份、滑石粉5.8份、纳米二氧化硅8份、氮化硼3.5份、超细氢氧化镁7份、有机纳米蒙脱土5份、改性石墨6.3份、硼酸镁晶须8份、氯化钙4份、硬脂酸锌0.3份、硬脂酸0.5份、聚乙烯蜡1份、硅烷偶联剂KH-1081份、硅烷偶联剂KH-5102份、硅烷偶联剂KH-5201份、抗氧剂10100.3份、抗氧剂1680.8份、抗氧剂10980.5份；
其中，所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷；所述改性聚甲基氢硅氧烷按照以下工艺进行制备：按重量份将22份聚甲基氢硅氧烷、0.025份吩噻嗪和4.6份氯铂酸的异丙醇溶液加入38份甲苯中混合均匀，其中，氯铂酸的异丙醇溶液中氯铂酸的重量为0.0006份，通入氮气后搅拌1.7h，升温至72℃后加入18份二甲氨基丙基丙烯酰胺、8份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和8份5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯，在104℃下搅拌反应6.3h，反应结束后得到产物，将产物分离纯化后得到所述改性聚甲基氢硅氧烷；
所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将5份二苯甲烷二异氰酸酯加入20份无水丙酮中混合均匀得到溶液A；将10份酸化石墨加入150份无水丙酮中混合均匀，升温至65℃后超声15min，然后加入溶液A，超声35min，然后经挥发、干燥、得到改性石墨。
实施例5
本发明提出的一种高强耐热尼龙管材，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸20份、环氧树脂11份、聚甲基氢硅氧烷16份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐12.6份、纳米氧化镁6.3份、改性针状硅灰石3.2份、滑石粉6份、纳米二氧化硅7份、氮化硼4份、超细氢氧化镁6.8份、有机纳米蒙脱土6.2份、改性石墨6份、硼酸镁晶须10份、氯化钙3.8份、硬脂酸钙2.1份、硅烷偶联剂KH-1083.6份、抗氧剂10982份；
其中，所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷；所述改性聚甲基氢硅氧烷按照以下工艺进行制备：按重量份将20份聚甲基氢硅氧烷、0.03份吩噻嗪和4份氯铂酸的异丙醇溶液加入38份甲苯中混合均匀，其中，氯铂酸的异丙醇溶液中氯铂酸的重量为0.0006份，通入氮气后搅拌2.3h，升温至70℃后加入22份二甲氨基丙基丙烯酰胺、12份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和11份5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯，在103℃下搅拌反应6.3h，反应结束后得到产物，将产物分离纯化后得到所述改性聚甲基氢硅氧烷；
所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将3份二苯甲烷二异氰酸酯加入30份无水丙酮中混合均匀得到溶液A；将8份酸化石墨加入185份无水丙酮中混合均匀，升温至60℃后超声12min，然后加入溶液A，超声30min，然后经挥发、干燥、得到改性石墨。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高强耐热尼龙管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸10-25份、环氧树脂5-15份、聚甲基氢硅氧烷10-20份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐5-15份、纳米氧化镁3-10份、改性针状硅灰石1-5份、滑石粉3-8份、纳米二氧化硅3-10份、氮化硼2-8份、超细氢氧化镁2-10份、有机纳米蒙脱土2-8份、改性石墨2-10份、硼酸镁晶须3-12份、氯化钙1-5份、润滑剂1-2.5份、硅烷偶联剂2-5份、抗氧剂1-2.5份；
其中，所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷；所述改性聚甲基氢硅氧烷按照以下工艺进行制备：按重量份将10-25份聚甲基氢硅氧烷、0.01-0.05份吩噻嗪和2-5份氯铂酸的异丙醇溶液加入30-50份甲苯中混合均匀，其中，氯铂酸的异丙醇溶液中氯铂酸的重量为0.0001-0.0008份，通入氮气后搅拌1-3h，升温至65-75℃后加入10-30份二甲氨基丙基丙烯酰胺、5-15份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和3-15份5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯，在100-105℃下搅拌反应5-8h，反应结束后得到产物，将产物分离纯化后得到所述改性聚甲基氢硅氧烷。
2.根据权利要求1所述高强耐热尼龙管材，其特征在于，其原料中，尼龙6、聚乳酸、环氧树脂、聚甲基氢硅氧烷、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐的重量比为100：13-22：8-13：12-18：8-13。
3.根据权利要求1或2所述高强耐热尼龙管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸18-22份、环氧树脂9-12份、聚甲基氢硅氧烷15-17份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐10-13.5份、纳米氧化镁5.8-7份、改性针状硅灰石2.8-4份、滑石粉5.8-6.3份、纳米二氧化硅6-8份、氮化硼3.5-5份、超细氢氧化镁6.3-7份、有机纳米蒙脱土5-6.5份、改性石墨5.8-6.3份、硼酸镁晶须8-11份、氯化钙3.2-4份、润滑剂1.8-2.3份、硅烷偶联剂3.2-4份、抗氧剂1.6-2.1份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高强耐热尼龙管材，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：尼龙6100份、聚乳酸20份、环氧树脂11份、聚甲基氢硅氧烷16份、三元乙丙橡胶接枝马来酸酐12.6份、纳米氧化镁6.3份、改性针状硅灰石3.2份、滑石粉6份、纳米二氧化硅7份、氮化硼4份、超细氢氧化镁6.8份、有机纳米蒙脱土6.2份、改性石墨6份、硼酸镁晶须10份、氯化钙3.8份、润滑剂2.1份、硅烷偶联剂3.6份、抗氧剂2份。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高强耐热尼龙管材，其特征在于，所述环氧树脂的环氧值为0.28-0.45。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高强耐热尼龙管材，其特征在于，所述聚甲基氢硅氧烷为改性聚甲基氢硅氧烷；所述改性聚甲基氢硅氧烷按照以下工艺进行制备：按重量份将20份聚甲基氢硅氧烷、0.03份吩噻嗪和4份氯铂酸的异丙醇溶液加入38份甲苯中混合均匀，其中，氯铂酸的异丙醇溶液中氯铂酸的重量为0.0006份，通入氮气后搅拌2.3h，升温至70℃后加入22份二甲氨基丙基丙烯酰胺、12份3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷和11份5,5-二甲基-2-磷杂-1,3-二恶烷-2-基烯丙基磷酸酯，在103℃下搅拌反应6.3h，反应结束后得到产物，将产物分离纯化后得到所述改性聚甲基氢硅氧烷。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高强耐热尼龙管材，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、聚乙烯蜡、壬二酸锌、环氧大豆油中的一种或者多种的混合物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述高强耐热尼龙管材，其特征在于，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-108、硅烷偶联剂KH-510、硅烷偶联剂KH-520、硅烷偶联剂KH-560中的一种或者多种的混合物。
9.根据权利要求1-8中任一项所述高强耐热尼龙管材，其特征在于，所述改性石墨按照以下工艺进行制备：按重量份将2-5份二苯甲烷二异氰酸酯加入20-35份无水丙酮中混合均匀得到溶液A；将3-10份酸化石墨加入150-200份无水丙酮中混合均匀，升温至55-65℃后超声5-15min，然后加入溶液A，超声20-35min，然后经挥发、干燥、得到改性石墨。
10.根据权利要求1-9中任一项所述高强耐热尼龙管材，其特征在于，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1098中的一种或者多种的混合物。
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