CN106497032A - 一种尼龙波纹管复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种尼龙波纹管复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种尼龙波纹管复合材料及其制备方法，本发明复合材料主要由以下重量份的组分制成：尼龙6为59～70份，阻燃剂A为14～17份，阻燃剂B为5～8份，热稳定剂A为2～3份，热稳定剂B为0.2～0.3份，加工改性剂为0.5～1份，耐寒改性剂为8～12份；制备方法为：首先将计量后的各种组分加入混料机中充分混合均匀得到混合料，然后将混合料经挤出机挤出造粒得到尼龙波纹管复合材料。本发明一方面具有优异的热稳定性、耐老化性能、耐低温冲击性能和阻燃性能，同时还适用于挤出加工工艺，使用寿命长，另一方面其生产工艺简单、成本低，适于工业化生产，大大提高了波纹管产品在汽车行业的应用范围。

Description

一种尼龙波纹管复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种波纹管材料及其制备方法，特别涉及一种尼龙波纹管复合材料及其制备方法。
背景技术
波纹管是一种带横向波纹的圆柱形薄壁弹性壳体，具有转换、补偿、连接和储能等多方面的功能。相对于同样材料制成的管材，波纹管具有质轻、美观、耐用、成本低、弹性好等优点，广泛应用于石化、仪表、航天、化工、电力、水泥、冶金等领域。
目前，制备波纹管的材料主要有金属和塑料。常用的金属材料有不锈钢、黄铜、铍青铜和锡青铜等。常用的塑料材料有聚丙烯、聚乙烯、尼龙和聚氯乙烯等。因材质的不同，所制造的波纹管性能也各不相同，这些性能各异的波纹管可应用于多个领域。金属材料波纹管中：不锈钢材料的波纹管因其具有弯曲疲劳强度高、耐腐蚀、焊接性能好等特点，而被经常用于连接石油储罐与石油管道，以吸引地震或地基下沉等引起的石油储罐与管道之间的相对变位，提高系统的抗外力能力。铍青铜材料的波纹管具有很小的迟滞和弹性后效、高稳定性、耐腐蚀、无磁性等特点，多用于高精度的测量仪表中。塑料波纹管中：聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚氯乙烯波纹管均可制作电缆套管，用于电信、铁路、高速公路、隧道中的通信电缆、广播电视线路保护套管、地下电缆管等，也可制作灌溉管、通风管和输水管，用于农业和水利等领域。另外，在汽车线束和机械线束的制作中也常使用聚丙烯和尼龙材料的波纹管。
由于材料本身的特性，现有技术每种波纹管都有自己的优缺点，限制了波纹管的应用。例如尼龙6来源丰富，其制作的波纹管具有刚性好、强度高、耐腐蚀、电气绝缘性好以及软硬可调等优异性能。然而，采用尼龙6制作的波纹管，其耐阻燃性、热稳定性、耐老化性能和耐低温性能均不佳，且在波纹管的挤出成型工艺中，尼龙6的原料熔指高，不利于挤出成型。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尼龙波纹管复合材料，其热稳定性、耐老化性能和耐低温性均能得到提高，同时可以满足在高温状态下工作的波纹管阻燃要求，延长波纹管的使用寿命，并且适合挤出加工工艺。
本发明的另一目的在于提供一种尼龙波纹管复合材料的制备方法，其工艺简单，成本低，适于工业化生产。
为实现上述目的，本发明提供了一种尼龙波纹管复合材料，主要由以下重量份的组分制成：
所述阻燃剂A为十溴二苯乙烷或十溴二苯乙烷与溴化聚苯乙烯配合体系；
所述阻燃剂B为三氧化二锑或三氧化二锑与无水硼酸锌配合体系；
所述热稳定剂A为两种不同位阻的受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂配合体系；
所述热稳定剂B为有机铜盐与无机铜盐配合体系；
所述加工改性剂为硅酮粉或硅酮母粒；
所述耐寒改性剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶或马来酸酐接枝POE或二者的混合物，所述POE为乙烯和辛烯原位聚合的热塑性弹性体。
进一步的，所述尼龙波纹管复合材料中还添加有着色剂或颜料；所述着色剂为无载体黑色母粒，着色剂的重量份数为1～4份；所述颜料为色粉，颜料的重量份数为1～2份。
优选的，所述尼龙6的粘度为2.7～2.8cP。
优选的，所述十溴二苯乙烷与溴化聚苯乙烯的配比为1﹕2。
优选的，所述三氧化二锑与无水硼酸锌的配比为5﹕1。
优选的，所述两种不同位阻的受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的配比为2﹕2﹕1。
优选的，所述有机铜盐与无机铜盐的配比为1﹕2。
一种尼龙波纹管复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备混合料：
将尼龙6、阻燃剂A、阻燃剂B、热稳定剂A、热稳定剂B、加工改性剂、耐寒改性剂、着色剂或颜料计量后加入混料机混合8-10min得到混合料；
(2)制备尼龙波纹管复合材料：
将混合料在双螺杆挤出机上挤出造粒，从喂料口到模头一区温度250～240℃，二区温度240～230℃，三区温度230～220℃，四区温度220～210℃，五区温度210～200℃，六区温度200～190℃，七区温度190～180℃，模头温度240～220℃，驻留时间为0.5～2min，主机转速为300～340r/min，出料、挤出后冷却、干燥、切粒，即成尼龙波纹管复合材料成品。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点：
(1)本发明科学合理地添加了热稳定剂，产品在150℃高温条件下放置240h后仍能保持很好的机械性能和韧性，赋予了产品很好的热稳定性和耐老化性能，延长了尼龙波纹管材的使用寿命；
(2)本发明科学合理地添加了耐寒改性剂，产品在-40℃环境下放置48h后仍能保持很好的韧性和较高的抗冲击强度，赋予了产品很好的耐低温冲击性能；
(3)本发明科学合理地添加了阻燃剂，产品达到了V-0级(0.8mm)，赋予了产品优异的阻燃性能；
(4)本发明采用的无载体黑母粒比普通有载体的黑母粒添加量小，对材料性能没有影响，节省了生产成本，且比普通有载体的黑母粒的黑亮度好；
(5)本发明一方面具有优异的热稳定性、耐老化性能、耐低温冲击性能和阻燃性能，同时还适用于挤出加工工艺，使用寿命长，另一方面其生产工艺简单、成本低，适于工业化生产，大大提高了波纹管产品在汽车行业的应用范围。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例一
(1)制备混合料：
将尼龙6为59份、阻燃剂A为14份、阻燃剂B为5份、热稳定剂A为2份、热稳定剂B为0.2份、加工改性剂为0.5份、耐寒改性剂为8份、着色剂为1份计量好，加入混料机混合，混合8-10min得到混合料；
(2)制备尼龙波纹管复合材料：
将上述混合料在双螺杆挤出机上挤出造粒，从喂料口到模头一区温度250～240℃，二区温度240～230℃，三区温度230～220℃，四区温度220～210℃，五区温度210～200℃，六区温度200～190℃，七区温度190～180℃，模头温度240～220℃，驻留时间为0.5～2min，主机转速为300～340r/min，出料、挤出后冷却、干燥、切粒，即成尼龙波纹管复合材料成品。
实施例2-3：根据实施例1的流程，分别改变尼龙6、阻燃剂A、阻燃剂B、热稳定剂A、热稳定剂B、加工改性剂、耐寒改性剂、着色剂或颜料中各个组分的重量份，如表1所示：
表1实施例2和实施例3的各个组分重量份
上述实施例1～3中，所述阻燃剂A为十溴二苯乙烷或十溴二苯乙烷与溴化聚苯乙烯配合体系；所述阻燃剂B为三氧化二锑或三氧化二锑与无水硼酸锌配合体系；所述热稳定剂A为两种不同位阻的受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂配合体系；所述热稳定剂B为有机铜盐与无机铜盐配合体系；所述加工改性剂为硅酮粉或硅酮母粒；所述耐寒改性剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶或马来酸酐接枝POE或二者的混合物，所述POE为乙烯和辛烯原位聚合的热塑性弹性体；所述尼龙6选用广东新会美达型号为M2800，为了使产品的分散性能更好，所述尼龙6的粘度为2.7～2.8cP；为了使产品获得更好的阻燃效果，所述十溴二苯乙烷与溴化聚苯乙烯的配比为1﹕2，所述三氧化二锑与无水硼酸锌的配比为5﹕1；为了使产品获得更好的热稳定性，所述两种不同位阻的受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的配比为2﹕2﹕1，所述有机铜盐与无机铜盐的配比为1﹕2；为了降低生产成本，所述着色剂选用型号为TS4600的无载体黑色母粒。
将上述实施例一至实施例三所制得的尼龙波纹管复合材料分别制成国标拉伸样条和冲击样条，对制得的样条进行人工加速老化试验(150℃，240h)，并分别测定该材料人工加速老化前后的拉伸强度、断裂伸长率、悬臂梁缺口冲击强度，检测结果见表2；对制得的样条进行低温环境模拟，并分别测定该材料在室温(23℃±2℃，48h)和低温(-40℃，48h)下的悬臂梁缺口冲击强度，检测结果见表3；对制得的样条进行阻燃性测试，检测结果见表4。
拉伸强度保持率＝(老化前的拉伸强度-老化后的拉伸强度)/老化前的拉伸强度×100％。
断裂伸长率保持率＝(老化前的断裂伸长率-老化后的断裂伸长率)/老化前的断裂伸长率×100％。
悬臂梁缺口冲击强度保持率＝(老化前的冲击强度-老化后的冲击强度)/老化前的冲击强度×100％。
表2抗老化性能测试表
表3室温和低温条件下悬臂梁缺口冲击强度测试表
表4阻燃性能测试表
由表2、表3和表4可以看出，本发明制备得到的尼龙波纹管复合材料在150℃高温条件下放置240h后，其拉伸强度保持率、断裂伸长率保持率和悬臂梁缺口冲击强度保持率均较高，仍能保持很好的机械性能，保持很好的韧性、耐老化性和热稳定性；该尼龙波纹管复合材料在-40℃的低温环境下放置48h后，其冲击强度与室温条件下相比相对较低，但总体的悬臂梁缺口冲击强度较高，仍能保持良好的韧性和较高的抗冲击强度；该尼龙波纹管复合材料达到了V-0级(0.8mm)，拥有良好的阻燃性能。本发明还适用于挤出加工，大大提高了波纹管产品在汽车行业的应用范围。

Claims (8)

1.一种尼龙波纹管复合材料，其特征在于，主要由以下重量份的组分制成：
所述阻燃剂A为十溴二苯乙烷或十溴二苯乙烷与溴化聚苯乙烯配合体系；
所述阻燃剂B为三氧化二锑或三氧化二锑与无水硼酸锌配合体系；
所述热稳定剂A为两种不同位阻的受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂配合体系；
所述热稳定剂B为有机铜盐与无机铜盐配合体系；
所述加工改性剂为硅酮粉或硅酮母粒；
所述耐寒改性剂为马来酸酐接枝三元乙丙橡胶或马来酸酐接枝POE或二者的混合物，所述POE为乙烯和辛烯原位聚合的热塑性弹性体。
2.根据权利要求1所述的一种尼龙波纹管复合材料，其特征在于，所述尼龙波纹管复合材料中还添加有着色剂或颜料；所述着色剂为无载体黑色母粒，着色剂的重量份数为1～4份；所述颜料为色粉，颜料的重量份数为1～2份。
3.根据权利要求1或2所述的一种尼龙波纹管复合材料，其特征在于，所述尼龙6的粘度为2.7～2.8cP。
4.根据权利要求1或2所述的一种尼龙波纹管复合材料，其特征在于，所述十溴二苯乙烷与溴化聚苯乙烯的配比为1﹕2。
5.根据权利要求1或2所述的一种尼龙波纹管复合材料，其特征在于，所述三氧化二锑与无水硼酸锌的配比为5﹕1。
6.根据权利要求1或2所述的一种尼龙波纹管复合材料，其特征在于，所述两种不同位阻的受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的配比为2﹕2﹕1。
7.根据权利要求1或2所述的一种尼龙波纹管复合材料，其特征在于，所述有机铜盐与无机铜盐的配比为1﹕2。
8.一种尼龙波纹管复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备混合料：
将尼龙6、阻燃剂A、阻燃剂B、热稳定剂A、热稳定剂B、加工改性剂、耐寒改性剂、着色剂或颜料计量后加入混料机混合8-10min得到混合料；
(2)制备尼龙波纹管复合材料：
将混合料在双螺杆挤出机上挤出造粒，从喂料口到模头一区温度250～240℃，二区温度240～230℃，三区温度230～220℃，四区温度220～210℃，五区温度210～200℃，六区温度200～190℃，七区温度190～180℃，模头温度240～220℃，驻留时间为0.5～2min，主机转速为300～340r/min，出料、挤出后冷却、干燥、切粒，即成尼龙波纹管复合材料成品。
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