CN105733254A - 一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料及其制备方法 - Google Patents

一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料及其制备方法，由以下重量份组分组成：100份尼龙66，10?45份长链尼龙，10?50份玻璃纤维，0.5?3份液体增熔剂，0.3?1.2份抗氧剂和0.3?2份润滑剂组成。其制备方法即将尼龙66、长链尼龙和液体增熔剂预混均匀，加入抗氧剂和润滑剂再次混合，由双螺杆挤出机主喂料口加入，玻璃纤维从玻纤口加入，控制转速为800?1200r/min，温度为250?285℃，进行挤出造粒，即得。该材料具有及其出色的机械性能，熔体稳定性，耐氯离子腐蚀性和抗静压性能；特别适用于对耐化学腐蚀性有较高要求的给水部件中，如高压水枪、高压水管、莲花、喷头等。

Description

一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及玻纤增强尼龙复合材料技术领域，具体地说，是一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料及其制备方法。
背景技术
尼龙是五大工程塑料之一，具有出色的机械性能、耐磨性、热稳定性和耐疲劳性，被广泛应用于汽车、电器、机械零部件等领域。但同时尼龙也存在吸湿性强、抗冲不佳等缺点，尤其是对于氯化盐(氯化钙、氯化锌等)的耐受能力偏差。氯化盐是融雪剂的主要成分，多用于北方降雪的路面以防止路面结冰、汽车打滑，而一旦尼龙与融雪剂接触，其机械性能就会发生大幅度的下降，为交通安全带来巨大的隐患。
中国专利文献CN105153690A公开了“一种耐氯化盐应力腐蚀开裂的聚酰胺组合物及其制备方法和应用”，通过电子束或γ射线照射模塑件，使高分子形成空间网络结构。辐射交联技术有效提高了短链聚酰胺的耐盐应力腐蚀开裂的能力，但工艺复杂不利于工业化生产。
中国专利文献CN102834463A公开了“一种耐腐蚀和应力开裂的聚酰胺的用途”，该法通过在亚甲基数量为4-6的聚酰胺中混入长链聚酰胺与助剂的方法来改善材料耐氯化钙的能力。所得聚酰胺材料的耐氯化钙能力较差不能满足实际应用的要求；此外短链、长链聚酰胺直接共混容易发生熔体不稳定的问题，对造粒-注塑过程或材料机械性能的稳定带来不利影响。
但是关于一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料及其制备方法目前还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面，提供一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料，由以下重量份的原料制成：
优选的，所述的尼龙66为均聚PA66，相对分子量为15000-30000，尤其优选为15000-20000。
优选的，所述的长链尼龙为PA610，相对分子量为6000-18000，尤其优选为6000-10000。
优选的，所述的玻璃纤维为经偶联剂处理过的无碱玻纤，玻纤直径为7-20μm。
优选的，所述的液体增熔剂为端环氧基聚丁二烯，环氧值为1.4-2.5mmol/kg。
优选的，所述的抗氧剂可为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫抗氧剂的一种或几种抗氧剂的复配物。
优选的，所述的润滑剂可为硅酮粉、蒙旦蜡、聚酯蜡、改性乙撑双脂肪酸酰胺的一种或几种润滑剂的复配物。
本发明的第二方面，提供上述尼龙复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一，将所诉的尼龙放置在鼓风干燥箱中，100-120℃下干燥2-4h；
步骤二，将尼龙66、长链尼龙与液体增熔剂预混均匀，然后将抗氧剂及润滑剂掺入预混物内混成均匀混合物；
步骤三，将混合物自双螺杆挤出机主喂料口加入，将玻璃纤维由玻纤口加入，控制转速为800-1200r/min，温度为250-285℃，进行挤出造粒，即得本发明所述的一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料。
本发明优点在于：
1、本发明提供了一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料及其制备方法，实施方式简便；
2、通过对各类聚酰胺材料分子量的界定，可选择出端基(胺基、羧基)含量相对更高的聚酰胺材料，对此类材料进行封端处理可大大减少体系内易被氯化盐侵蚀的酰胺基团的含量。
3、本发明在树脂优选的基础上掺入液体增熔剂端环氧基聚丁二烯可起到如下几方面的作用：一.作为聚酰胺复合体系的封端材料，减少酰胺基团占比，提高聚酰胺化学稳定性，使材料具有出色的耐氯化盐腐蚀性；二.液体增熔剂可作为扩链剂提高树脂溶体强度，使生产加工流程更加稳定；三.液体增熔剂中所包含的端环氧基团可与玻纤表面的羟基及尼龙酰胺基团反应，作为两相界面处理剂从而提高材料机械性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。以下实施例中未注明具体条件的试验方式，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
本发明实施例的复合材料采用ISO标准注塑，试样注塑温度相较挤出温度高0-10℃。
拉伸强度和断裂伸长率按ISO 527测试，拉伸速度为5mm/min。
弯曲强度和弯曲模量按ISO 178测试，弯曲速度为2mm/min。
缺口冲击强度按照ISO 179测试。
熔指(MFI)按ISO 1133测试，测试温度为275℃，2.16kg。
材料熔体稳定性通过两种方式进行评价：
①离膜膨胀度：MFI测试中用10个挤出样品的平均厚度减掉喷嘴直径作为离膜膨胀度(单位mm)，即表征挤出物离开喷嘴时膨胀的程度。该参数往往与熔体强度呈正比关系，可表征熔体稳定性。
②外观评价：用点浇口模具注射不同胶料，观察制件表面形貌。
耐氯化钙腐蚀性：选用拉伸测试ISO527的5A型拉伸样条，浸泡在50％的氯化钙溶液中24h，然后用夹具夹持拉伸样条，两端施加50Mpa的拉应力。将受力样条放置在85℃，60％RH的恒温恒湿箱中400h，结束后取出样件观察表面形貌，分为无裂纹、微量裂纹、大裂纹、断裂四种情况，分别代表不同的耐氯化钙特性。
实施例1
(1)尼龙在110℃下干燥2h。
(2)称取PA66100份(相对分子量15000-20000)，PA61010份(相对分子量6000-10000)，端环氧基聚丁二烯0.5份预混均匀，然后将抗氧剂0.3份及润滑剂0.3份掺入预混物内混成均匀混合物；
(3)将混合物自双螺杆挤出机第一段筒体加入，将10份玻璃纤维由玻纤口加入，控制转速为1100r/min，温度为260-270℃，进行挤出造粒，物料经挤出后过冷水切粒。
(4)将切好的粒子烘干，260-275℃注塑成型。测试。
实施例2
(1)将尼龙在110℃下干燥2h。
(2)称取PA66100份(相对分子量15000-30000)，PA61045份(相对分子量6000-18000)，端环氧基聚丁二烯3份预混均匀，然后将抗氧剂1.2份及润滑剂2份掺入预混物内混成均匀混合物；
(3)将混合物自双螺杆挤出机第一段筒体加入，将50份玻璃纤维由第玻纤口加入，控制转速为1100r/min，温度为260-270℃，进行挤出造粒，物料经挤出后过冷水切粒。
(4)将切好的粒子烘干，260-275℃注塑成型。测试。
实施例3
(1)尼龙在110℃下干燥2h。
(2)称取PA66100份(相对分子量15000-30000)，PA61020份(相对分子量6000-10000)，端环氧基聚丁二烯1.5份预混均匀，然后将抗氧剂0.7份及润滑剂1.4份掺入预混物内混成均匀混合物；
(3)将混合物自双螺杆挤出机第一段筒体加入，将30份玻璃纤维由第四段筒体加入，控制转速为1100r/min，温度为260-270℃，进行挤出造粒，物料经挤出后过冷水切粒。
(4)将切好的粒子烘干，260-275℃注塑成型。测试。
对比例1-3：本对比例涉及普通的尼龙增强复合材料，其包含的组成及用量见表1。其制备方法与实施例1-3相同。
表1.实施例1-3与对比例1-2配方表
原料 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
PA66(15000-20000) 100 / / 100 /
PA66(15000-30000) / 100 100 / 100
PA610(6000-10000) 10 / 20 10 /
PA610(6000-18000) / 45 / / 45
玻纤 10 50 30 10 50
端环氧聚丁二烯 0.5 3 1.5 / /
抗氧剂 0.3 1.2 0.7 0.3 1.2
润滑剂 0.3 2.0 1.4 0.3 2.0
表2.实施例1-3及对比例1-2性能
通过表2可知实施例1-3的离膜膨胀度及制件外观都优于对比例1-2，证明材料具有出色的熔体稳定性。此外实施例1-3均具有出色的耐氯化钙特性。
综上所述，本专利所述聚酰胺材料具有出色机械性能的同时，还具有良好的熔体稳定性、耐氯离子腐蚀性；特别适用于对耐化学腐蚀性有较高要求的给水部件中,如高压水枪、高压水管、莲花、喷头等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
所述的液体增熔剂为端环氧基聚丁二烯，环氧值为1.4-2.5mmol/kg。
2.根据权利要求1所述的熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料，其特征在于，所述的尼龙66为均聚PA66，相对分子量为15000-30000。
3.根据权利要求2所述的熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料，其特征在于，所述的尼龙66相对分子量为15000-20000。
4.根据权利要求1所述的熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料，其特征在于，所述的长链尼龙为PA610，相对分子量为6000-18000。
5.根据权利要求4所述的熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料，其特征在于，所述的PA610相对分子量为6000-10000。
6.根据权利要求1所述的熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为经偶联剂处理过的无碱玻纤，玻纤直径为7-20μm。
7.根据权利要求1所述的熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料，其特征在于，所述的抗氧剂可为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、含硫抗氧剂的一种或几种抗氧剂的复配物。
8.根据权利要求1所述的熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料，其特征在于，所述的润滑剂可为硅酮粉、蒙旦蜡、聚酯蜡、改性乙撑双脂肪酸酰胺的一种或几种润滑剂的复配物。
9.根据权利要求1所述的熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：
10.根据权利要求1-7任一所述的熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将所述的尼龙原料放置在鼓风干燥箱中，100-120℃下干燥2-4h；
步骤二，将尼龙66、长链尼龙与液体增熔剂预混均匀，然后将抗氧剂及润滑剂掺入预混物内混成均匀混合物；
步骤三，将混合物自双螺杆挤出机主喂料口加入，将玻璃纤维由玻纤口加入，控制转速为800-1200r/min，温度为250-285℃，进行挤出造粒，即得所述的熔体稳定且具有耐氯化物溶液特性的聚酰胺材料。
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