CN105778492A - 一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙pa610t组合物及其制备方法 - Google Patents
一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙pa610t组合物及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物及其制备方法，由包含以下重量份含量的组分制成：PA610T50-70份，无碱短玻纤15-37份，纳米氮化硅3-5份，润滑剂3-8份，抗氧剂2-7份。按上述配比称取原料尼龙、纳米氮化硅、抗氧剂、润滑剂，并充分混合均匀，倒入挤出机料斗，并将无碱短玻纤加入到侧喂料口；启动挤出机，且开启真空泵，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物；该组合物于90-110℃烘箱中干燥2-6小时；得到耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物备用。与现有技术相比，本发明加工工艺简单稳定，无碱短玻纤及助剂在尼龙树脂中分散均匀，短玻纤和尼龙树脂的相容性理想，所得产品具有理想的力学性能及优异的耐热耐磨性能。
Description
技术领域
本发明属于复合高分子材料领域，涉及一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物。
背景技术
尼龙(聚酰胺)是当前国内外应用最广泛的一种热塑性工程塑料，它具有强韧耐磨、耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀、耐油等优异特性，被广泛应用于汽车零配件、电子电器、机械等行业，六十年来，在工程塑料的激烈竞争中稳步增长，其需求量迄今一直位居五大工程塑料的首位。
目前，随着工业的飞速发展，人们对工程塑料的要求越来越高，为了使塑料能进一步代替金属，扩大其使用范围，要求塑料提高原有特性并克服某些缺点。一般尼龙作为工程塑料使用大部分应用于发热领域，而且要求材料具有较高的耐磨性能，因此开发一种耐热耐磨的尼龙材料具有十分巨大的工业意义。
经对现有技术的文献检索发现，中国专利CN103254623A公布了一种耐磨耐热型尼龙，虽然一定程度上改善了尼龙耐热耐磨性能，但其使用基体树脂及助剂较多，材料相容以及助剂分散问题是一个很难解决的问题；中国专利CN104046000A公开了一种无碱短玻纤增强尼龙材料及其制备方法采用无碱短玻纤增强尼龙材料，所得材料吸水率低，材料稳定性优越，热变形温度较高；加入的无碱短玻纤经过硅烷偶联剂表面处理，它与树脂基体的粘结性很好；加入的玻纤长度较小，便于它在树脂基体中分散均匀，注塑成型后，表面光亮无玻纤流纹或外露现象。但是其耐磨性能差，不适宜用于某些特殊要求的环境中，尤其是摩擦较为频繁的地方。另外，专利中有用到PA10T，其熔点高达317℃，但分解温度为350℃左右，因此加工窗口十分窄，材料加工稳定性欠佳。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，其特征在于，由包含以下重量份含量的组分制成：
所述的PA610T由对苯二甲酸、己二胺、癸二酸缩聚而成，分子量为3-5万，熔点为280-310℃。
所述的无碱短玻纤的长度为2-4mm，玻璃纤维类型：无碱，单丝直径为：13±1um，短切长度为：3±1mm，水分含量：≤0.3％，烧失量：1±0.2％，短切率：≥90％，短切率碱性氧化物含量：≤0.8％。所述的无碱短玻纤的生产厂家为：深圳市亚泰达科技有限公司，型号ECS-13-3.0。
所述的纳米氮化硅选自上海允复纳米科技有限公司，为一种白色非晶粉末，平均粒径：20nm；纯度：＞99.9％；比表面积：93m2/g；体积密度：0.09g/cm3；振实密度：3.4009g/cm3。
所述的润滑剂为乙烯丙烯酸共聚物，型号为A-C540A。
所述的抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂1076，抗氧剂1790，抗氧剂1098，抗氧剂168，抗氧剂S9228中的一种或者两种复配。
所述的抗氧剂为抗氧剂1098和抗氧剂168按质量比1:1复配或抗氧剂1790和抗氧剂S9228按质量比1:1复配。
一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)将尼龙610T于90-110℃条件下干燥6-10小时，以除去其中水分；
(2)将纳米氮化硅于60℃-80℃条件下干燥2-4小时，以除去其中水分；
(3)按上述配比称取以下重量份的原料：步骤(1)中干燥的尼龙50-70份、步骤(2)中干燥的纳米氮化硅3-5份、抗氧剂2-7份、润滑剂3-8份，并充分混合均匀；
(4)将步骤(3)混合均匀的物料倒入双螺杆挤出机的料斗，并称取15-37份无碱短玻纤加入到侧喂料口；
(5)启动挤出机，且开启真空泵，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物；
(6)将步骤(5)中组合物于90-110℃烘箱中干燥2-6小时；得到耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物备用。
步骤(4)所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为30-50，挤出温度从1区到机头范围为280～340℃，转速为200-350r/min。
本发明采用由对苯二甲酸、己二胺、癸二酸等缩聚而成的PA610T，分子量为3-5万，熔点为280-310℃，具有流动性好，加工窗口较宽，加工稳定性好等特性，，并采用特殊无碱短玻纤，由于其已经经过相关的表面处理，因此它与树脂有较好相容性。纳米氮化硅，它是一种超硬物质，具有润滑性、耐磨损、高温时抗氧化、可抵抗冷热冲击等特性。三者相容性好，材料耐热性理想，氮化硅加入后，有效提高了材料的耐磨性能，大大拓宽了其应用领域。
而且本发明在制备时先将尼龙和纳米氮化硅彻底干燥，这是因为尼龙具有吸水性，同时防止纳米氮化硅受潮，事先需充分排除其中水分，避免加工过程材料中存在螺杆包覆气泡现象，而且采用分步加料的方式，将无碱短玻纤单独以侧喂料方式加入，这样可以防止玻纤经过螺杆时剪切时间太长而导致过度碾碎，从而起不到理想的增强效果。
通过本发明制备得到的尼龙PA610T组合物，加工工艺简单稳定，无碱短玻纤及助剂在尼龙树脂中分散均匀，短玻纤和尼龙树脂的相容性较为理想，因此具有理想的力学性能及优异的耐热耐磨性能。该材料可广泛应用于高温、部件摩擦频繁等领域。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)材料热变形温度高，耐磨性能优良；
(2)制备工艺较为简单，便于工业推广；
(3)挤出工艺稳定，材料性能优越；
(4)玻纤及助剂在树脂基体中分散均匀，相容性良好。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
在以下的实施例中，采用以下检测方法：
拉伸性能按ASTMD638-10测试,拉伸速率5mm/min。
简支梁缺口冲击强度按ASTMD6110-10测试。
弯曲强度按ASTMD790-10测试，下压速度1.25mm/min。
热变形温度按ASTMD1525-09测试。
耐磨性能按GB/T5478-2008进行。
实施例1
提供一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，由以下组分按重量比组成：尼龙树脂610T(分子量3万，熔点280℃)：70份，无碱短玻纤(长度为2mm)：15份，纳米氮化硅：5份，润滑剂(乙烯丙烯酸共聚物A-C540A)：3份，抗氧剂(抗氧剂1098：抗氧剂168复配＝1：1)：7份，加工总重量为4kg。
(1)将尼龙树脂于90℃条件下干燥10小时以充分除去其中水分；
(2)将纳米氮化硅于60℃条件下干燥4小时以充分除去其中水分；
(3)然后将尼龙610T、纳米氮化硅、抗氧剂、润滑剂等组分充分混合均匀；
(4)倒入挤出机料斗，同时将无碱短玻纤加入到侧喂料口；
(5)启动挤出机，且开启真空泵，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机螺杆长径比为30，挤出温度从1区到机头分别为280℃、285℃、290℃、300℃、305℃、310℃、315℃，转速为200r/min，得到耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物。
将高耐热无碱短玻纤增强尼龙粒料于90℃烘箱中干燥6小时。最后将耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物于注塑机上注塑成型，注塑温度区间为300℃、310℃、305℃，得到用于相关性能测试的样条，详细性能见表1。
实施例2
提供一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，由以下组分按重量比组成：尼龙树脂610T(分子量4万，熔点295℃)：56份，无碱短玻纤(长度为3mm)：30份，纳米氮化硅：4份，润滑剂(乙烯丙烯酸共聚物A-C540A)：5份，抗氧剂(抗氧剂1098：抗氧剂168复配＝1：1)：5份，加工总重量为4kg。
(1)将尼龙树脂于100℃条件下干燥8小时以充分除去其中水分；
(2)将纳米氮化硅于70℃条件下干燥3小时以充分除去其中水分；
(3)然后将尼龙610T、纳米氮化硅、抗氧剂、润滑剂等组分充分混合均匀；
(4)倒入挤出机料斗，同时将无碱短玻纤加入到侧喂料口；
(5)启动挤出机，且开启真空泵，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机螺杆长径比为30，挤出温度从1区到机头分别为295℃、300℃、305℃、310℃、315℃、320℃、325℃，转速为260r/min，得到耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物。
将高耐热无碱短玻纤增强尼龙粒料于100℃烘箱中干燥4小时。最后将耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物于注塑机上注塑成型，注塑温度区间为315℃、325℃、320℃，得到用于相关性能测试的样条，详细性能见表1。
实施例3
提供一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，由以下组分按重量比组成：尼龙树脂610T(分子量5万，熔点310℃)：50份，无碱短玻纤(长度为4mm)：37份，纳米氮化硅：3份，润滑剂(乙烯丙烯酸共聚物A-C540A)：8份，抗氧剂(抗氧剂1790：抗氧剂S9228复配＝1：1)：2份，加工总重量为4kg。
(1)将尼龙树脂于110℃条件下干燥6小时以充分除去其中水分；
(2)将纳米氮化硅于80℃条件下干燥2小时以充分除去其中水分；
(3)然后将尼龙610T、纳米氮化硅、抗氧剂、润滑剂等组分充分混合均匀；
(4)倒入挤出机料斗，同时将无碱短玻纤加入到侧喂料口；
(5)启动挤出机，且开启真空泵，经双螺杆挤出机挤出造粒，挤出机螺杆长径比为30，挤出温度从1区到机头分别为310℃、315℃、320℃、325℃、330℃、335℃、340℃，转速为350r/min，得到耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物。
将耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物于110℃烘箱中干燥2小时。最后将耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物于注塑机上注塑成型，注塑温度区间为325℃、335℃、330℃，得到用于相关性能测试的样条，详细性能见表1。
对比例1：
按重量比称取以下组分：尼龙树脂610T(分子量4万，熔点295℃)：90份，润滑剂(乙烯丙烯酸共聚物A-C540A)：5份，抗氧剂(抗氧剂1098：抗氧剂168复配＝1：1)：5份，加工总重量为3kg。充分混合均匀，最后在注塑机注塑成型，注塑温度区间为315℃、320℃、310℃，得到用于相关性能测试的样条以与实施例进行对比。
对比例2：
按重量比称取以下组分组成：尼龙树脂610T(分子量4万，熔点295℃)：60份，润滑剂(乙烯丙烯酸共聚物A-C540A)：5份，抗氧剂(抗氧剂1098：抗氧剂168复配＝1：1)：5份，充分混合均匀，加工总重量为4kg。短纤30份通过侧喂料加入，进行挤出造粒，挤出机螺杆长径比为30，挤出温度从1区到机头分别为295℃、300℃、305℃、310℃、315℃、320℃、325℃，转速为260r/min。最后在注塑机上注塑成型，注塑温度区间为315℃、325℃、320℃，得到用于相关性能测试的样条以和实施例2进行对比。表1
从表1所示的实施例与对比例1的产品测试比较可以看出，本发明制备的产品拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、热变形温度等均得到大幅度的提升。说明玻纤起到了明显的增强效果，同时也一定程度上证明了树脂和玻纤的相容性较好。从对比例2和实施例2看出，有机氮化硅加入能明显改善材料耐磨性。
通过各实施例的实施过程和检测结果，可知由本发明制备方法把15-37份的短玻纤加到尼龙610T树脂中得到的复合材料，在确保体系顺利成型加工的前提下，可使材料具有理想的力学性能和耐热耐磨性能，具有较好市场应用价值。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，其特征在于，由包含以下重量份含量的组分制成：
2.根据权利要求1所述的耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，其特征在于，所述的PA610T由对苯二甲酸、己二胺、癸二酸缩聚而成，分子量为3-5万，熔点为280-310℃。
3.根据权利要求1所述的耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，其特征在于，所述的无碱短玻纤的长度为2-4mm，玻璃纤维类型：无碱，单丝直径为：13±1um，短切长度为：3±1mm，水分含量：≤0.3％，烧失量：1±0.2％，短切率：≥90％，短切率碱性氧化物含量：≤0.8％。
4.根据权利要求1所述的耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，其特征在于，所述的纳米氮化硅为一种白色非晶粉末，平均粒径：20nm；纯度：＞99.9％；比表面积：93m2/g；体积密度：0.09g/cm3；振实密度：3.4009g/cm3。
5.根据权利要求1所述的耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，其特征在于，所述的润滑剂为乙烯丙烯酸共聚物。
6.根据权利要求1所述的耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1010，抗氧剂1076，抗氧剂1790，抗氧剂1098，抗氧剂168，抗氧剂S9228中的一种或者两种复配。
7.根据权利要求6所述的耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物，其特征在于，所述的抗氧剂为抗氧剂1098和抗氧剂168按质量比1:1复配或抗氧剂1790和抗氧剂S9228按质量比1:1复配。
8.一种如权利要求1所述的耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
(1)将尼龙610T于90-110℃条件下干燥6-10小时，以除去其中水分；
(2)将纳米氮化硅于60℃-80℃条件下干燥2-4小时，以除去其中水分；
(3)按上述配比称取以下重量份的原料：步骤(1)中干燥的尼龙50-70份、步骤(2)中干燥的纳米氮化硅3-5份、抗氧剂2-7份、润滑剂3-8份，并充分混合均匀；
(4)将步骤(3)混合均匀的物料倒入双螺杆挤出机的料斗，并称取15-37份无碱短玻纤加入到侧喂料口；
(5)启动挤出机，且开启真空泵，经双螺杆挤出机挤出造粒，得到无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物；
(6)将步骤(5)中组合物于90-110℃烘箱中干燥2-6小时；得到耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物备用。
9.根据权利要求8所述的耐热耐磨无碱短玻纤增强尼龙PA610T组合物的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的双螺杆挤出机的螺杆长径比为30-50，挤出温度从1区到机头范围为280～340℃，转速为200-350r/min。
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