CN106800620A - 一种布角再生尼龙增韧剂及其制备方法 - Google Patents

一种布角再生尼龙增韧剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域。本发明公开了一种布角再生尼龙增韧剂，其由聚烯烃弹性体、第一接枝单体、第二接枝单体、封端助剂、引发剂、抗氧化剂、稀释剂和液体助剂等原料制得；本发明还公开了一种布角再生尼龙增韧剂的制备方法，将原料混合后，加入挤出机中，熔融塑化、反应并封端，挤出，造粒，冷却后脱水干燥制得。本发明通过双螺杆挤出法生产聚烯烃弹性体接枝，并在接枝反应后期采用助剂对极性的马来酸酐基团进行封端，使其可用于布角再生尼龙增韧；本发明采用后期封端技术，可消除活性马来酸酐与布角再生尼龙中的有机小分子助剂的反应，从而避免在增韧改性中布角再生尼龙发生降解，提高改性布角再生尼龙的韧性。

Description

一种布角再生尼龙增韧剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是涉及一种布角再生尼龙增韧剂及其制备方法。
背景技术
中国是纺织大国，其中锦纶(尼龙)是其中用量最大的人造丝之一。锦纶具有优异的耐磨性和强度，但是相对的弹性及保持性不佳，所以锦纶一般会与氨纶(聚氨酯)或者涤纶(聚酯)进行混纺改善其不足。在纺织及后续制品加工过程中会产生一定量的边角料，这些边角料由于是混纺无法回收再次纺丝，一般都是通过专业的回收企业进行熔融做成颗粒状塑料应用于下游塑料改性及制品企业进行深加工。由于布角再生尼龙价格便宜，深受企业喜爱。针对普通用途，布角再生尼龙可以满足使用要求，但在一些有特殊要求的场合，必须经过改性以后才能够使用，其中对增韧改性有迫切需求。
热塑性聚合物增韧的三种理论：有机刚性粒子增韧理论、无机刚性粒子增韧理论和弹性体增韧理论。尼龙的增韧以弹性体增韧的效果最佳，即通过接枝的化学改性方法在柔软的聚烯烃弹性体分子上接枝可与尼龙分子发生化学反应或极性相当的功能单体，使聚烯烃弹性体以微小颗粒均匀的分散在尼龙基体中并与尼龙形成牢固的界面层，当受到外界冲击时，柔软的聚烯烃弹性体首先吸收能量，产生空洞化和屈服，进而通过界面传递引发银纹和剪切带，大量消耗能量，宏观上起到提高材料冲击强度的效果。
但是，布角再生尼龙在其上游混纺及染整等过程中会加入助剂，这些助剂一般都是具有反应性的低分子有机物质，这类有机物往往会引起尼龙、聚氨酯或者聚酯降解，致使材料性能劣化，更严重的还会导致制品外观缺陷。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种能够大大提高布角再生尼龙制品耐冲击强度且不会对导致布角再生尼龙制品降解的布角再生尼龙增韧剂；
本发明还提供了一种布角再生尼龙增韧剂的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种布角再生尼龙增韧剂，由以下重量份的原料制得：聚烯烃弹性体100份，第一接枝单体0.5～5份，第二接枝单体0.5～5份，封端助剂1～5份，引发剂0.01～0.5份，抗氧化剂0.5～2份，稀释剂0.1～2份，液体助剂0.1～2份。
布角再生尼龙在其上游混纺及染整等工艺过程中会加入一些助剂，这些助剂大都是具有反应性的低分子有机化合物，在布角再生尼龙增韧改性时，按照现有技术加入普通的马来酸酐接枝聚烯烃增韧剂，其中的马来酸酐基团以及残留的引发剂会与布角再生尼龙中的助剂起化学反应，这些化学反应会引起尼龙、聚氨酯或者聚酯的降解，致使材料性能劣化，更严重的还会导致制品外观缺陷。在布角再生尼龙增韧剂制备后期注入马来酸酐封端助剂，该类马来酸酐封端助剂可以与马来酸酐基团反应生成酯类或氨基类基团，避免高活性的马来酸酐基团与布角再生尼龙中的有机小分子助剂反应导致尼龙的降解，从而解决添加现有增韧剂后布角再生尼龙制品发生降解、性能变劣等缺陷。以单种聚烯烃弹性体或者2种及以上聚烯烃弹性体为基材制得的增韧剂具有优异的增韧效果，可极大的提高布角再生尼龙制品的缺口冲击强度；在布角再生尼龙增韧剂中加入抗氧剂，对增韧剂中残留的引发剂及自由基进行捕捉，防止自由基对材料进行断链破坏。
作为优选，聚烯烃弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-环戊二烯三元共聚物或聚乙烯中的一种或两种的混合物。
作为优选，第一接枝单体为马来酸酐，第二接枝单体为苯乙烯。
作为优选，引发剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰中的一种或多种的混合物。
作为优选，抗氧剂为受阻胺、受阻酚或磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的混合物。
抗氧剂中受阻胺主要为抗氧剂HSS(4-羟基十八烷酸酰替苯胺)、抗氧剂HLS(4-羟基十二烷酸酰替苯胺)、抗氧剂HBP(N,N'-六次甲基双—3(3,5二叔丁基-4羟基苯基)丙酰胺)或抗氧剂DOD(4,4'-二叔辛基二苯胺)等，受阻酚主要为抗氧剂1010(四(β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯)、抗氧剂264(2,6二叔丁基对甲酚)或抗氧剂300(4,4'-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚))等，受阻胺和受阻酚为主要的两大主抗氧剂，受阻酚抗氧剂多数是不变色的，适用于白色或浅色制品更适用于本发明，受阻胺本身多是带色或在氧和光的作用下更会变成深色，因此需要尽量避免在本产品中使用，磷酸酯类抗氧剂为辅抗氧剂，与主抗氧剂配合使用。
作为优选，稀释剂为丙酮、丁酮或乙醇中的一种或多种的混合物；液体助剂为硅油、白油或蜡油中的一种或多种的混合物。
作为优选，封端助剂为含氨基的化合物。含有氨基的氨基化合物和酰胺基化合物，一方面既能与尼龙相容，同时还能与马来酸酐基团相反应生成酯类或氨基类基团，避免高活性的马来酸酐基团与布角再生尼龙中的有机小分子助剂反应导致尼龙的降解，从而解决添加现有增韧剂后布角再生尼龙制品发生降解、性能变劣等缺陷。
作为优选，含氨基的化合物为己内酰胺、己二胺、癸二胺、对苯二胺、壬二胺、间苯二胺、二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、甲酰胺中的一种或多种的混合物。
一种布角再生尼龙增韧剂的制备方法，包括以下步骤：先将除封端助剂外的原料混合，加入挤出机中熔融塑化，然后挤出，并在挤出机后段注入封端助剂，接着依次造粒、冷却和干燥，制得布角再生尼龙增韧剂；其中挤出机的温度为100～205℃。
作为优选，挤出机为双螺杆挤出机。
作为优选，挤出机中1区到11区的温度分别设置为100～110℃、155～165℃、175～185℃、190～205℃、190～205℃、190～205℃、190～205℃、185～195℃、165～185℃、155～175℃和145～165℃，机头温度为115～145℃。
作为优选，原料混合在低速搅拌机中进行，搅拌时间为15～25分钟。
作为优选，封端助剂在挤出机的第八区通过熔体泵将封端剂注入双螺杆中。
因此，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过双螺杆挤出法生产聚烯烃弹性体接枝，并在接枝反应末期采用助剂对极性的马来酸酐基团进行封端，使其可用于布角再生尼龙增韧；
(2)采用后期封端技术，可消除活性马来酸酐与布角再生尼龙中的有机小分子助剂的反应，从而避免在增韧改性中布角再生尼龙发生降解，提高改性布角再生尼龙的韧性。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
按重量份称取以下原料：100份POE树脂(三井化学，TAFMER DF610)，第一接枝单体为0.5马来酸酐，第二接枝单体为0.5份苯乙烯，封端剂为0.5份N-乙基甲酰胺和0.5份甲酰胺的混合物，并用0.09份乙醇溶解稀释，引发剂为0.01份过氧化二异丙苯，并用0.01份乙醇溶解稀释，抗氧化剂为0.5份抗氧剂HSS，液体助剂为0.1份蜡油。
将上述除封端助剂外的原料在低速搅拌机中共混15分钟，加入到双螺旋挤出机中，挤出机从加料口到机头的各段螺杆温度设置在100～190℃之间，具体为挤出机中1区到11区的温度分别设置为100℃、155℃、175℃、190℃、190℃、190℃、190℃、185℃、165℃、155℃和145℃，机头温度为115℃，在挤出机第八区通过熔体泵将封端剂注入双螺杆中，物料经熔融塑化、机头挤出、造粒、冷却、干燥，得到布角再生尼龙增韧剂。
实施例2
按重量份称取以下原料：100份POE树脂(DOW，ENGAGE 8150)，第一接枝单体为2份马来酸酐，第二接枝单体为1份苯乙烯，封端助剂为2.5份己内酰胺，并用1份丙酮溶解稀释，引发剂为0.1份过氧化二异丙苯(DCP)，并用1份丙酮溶解稀释，抗氧剂为0.3份抗氧剂1010和0.3份抗氧剂168混合物，液体助剂为0.1份白油。
将上述原辅料除封端助剂外在低速搅拌机中共混20分钟，加入到双螺杆挤出机中，挤出机从加料口到机头的的各段螺杆温度设置在100～200℃之间，具体为挤出机中1区到11区的温度分别设置为100℃、160℃、180℃、200℃、200℃、200℃、200℃、190℃、180℃、160℃和150℃，机头温度为120℃，在挤出机第八区通过熔体泵将封端剂注入双螺杆中，物料经熔融塑化、机头挤出、造粒、冷却、干燥，得到布角再生尼龙增韧剂。
实施例3
按重量份称取以下原料：80份POE树脂(DOW，ENGAGE 8150)，20份LLDPE树脂(镇海炼化，7042)，第一接枝单体为2份马来酸酐，第二接枝单体为1份苯乙烯，封端助剂为1份己二胺，并用1份丁酮溶解稀释，引发剂为0.05份过氧化二苯甲酰(BPO)和0.1份过氧化二异丙苯(DCP)，并用1.5份丙酮溶解稀释，抗氧剂为1份抗氧剂1010，液体助剂为0.1份硅油。
将上述原辅料除封端助剂外在低速搅拌机中共混20分钟，加入到双螺杆挤出机中，挤出机从加料口到机头的的各段螺杆温度设置在100～205℃之间，具体为挤出机中1区到11区的温度分别设置为100℃、160℃、180℃、200℃、205℃、205℃、205℃、195℃、185℃、175℃和165℃，机头温度为145℃，在挤出机第八区通过熔体泵将封端剂注入双螺杆中，物料经熔融塑化、机头挤出、造粒、冷却、干燥，得到布角再生尼龙增韧剂。
实施例4
按重量份称取以下原料：90份POE树脂(三井化学，TAFMER DF610)，10份EPDM(DOW，4770R)10份，第一接枝单体为3份马来酸酐，第二接枝单体为2份苯乙烯，封端助剂为3份二甲基甲酰胺，并用3份丁酮溶解稀释，引发剂为0.2份2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷，并用2份丙酮溶解稀释，抗氧剂为0.6份抗氧剂HSS和0.6份抗氧剂168，液体助剂为0.2份白油。
将上述原辅料除封端助剂外在低速搅拌机中共混20分钟，加入到双螺杆挤出机中，挤出机从加料口到机头的的各段螺杆温度设置在100～200℃之间，具体为挤出机中1区到11区的温度分别设置为100℃、160℃、180℃、200℃、200℃、200℃、200℃、190℃、180℃、160℃和145℃，机头温度为120℃，在挤出机第八区通过熔体泵将封端剂注入双螺杆中，物料经熔融塑化、机头挤出、造粒、冷却、干燥，得到布角再生尼龙增韧剂。
实施例5
按重量份称取以下原料：100份EPDM(DOW，4770R)，第一接枝单体为5马来酸酐，第二接枝单体为5份苯乙烯，封端剂为2.5份癸二胺和2.5份间苯二胺的混合物，并用4份乙醇溶解稀释，引发剂为0.5份2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷，并用1份丙酮溶解稀释，抗氧化剂为2份抗氧剂HLS，液体助剂为2份蜡油。
将上述原辅料除封端助剂外在低速搅拌机中共混25分钟，加入到双螺杆挤出机中，挤出机从加料口到机头的的各段螺杆温度设置在100～200℃之间，具体为挤出机中1区到11区的温度分别设置为110℃、165℃、185℃、200℃、200℃、200℃、200℃、195℃、185℃、165℃和145℃，机头温度为125℃，在挤出机第八区通过熔体泵将封端剂注入双螺杆中，物料经熔融塑化、机头挤出、造粒、冷却、干燥，得到布角再生尼龙增韧剂。
对比例1
按重量份称取以下原料：100份：POE树脂(DOW，ENGAGE 8150)，第一接枝单体为2份马来酸酐，引发剂为0.1份过氧化二异丙苯(DCP)，并用1份丙酮溶解稀释，液体助剂为0.2份白油。
将上述原辅料除封端助剂外在低速搅拌机中共混20分钟，加入到双螺杆挤出机中，挤出机从加料口到机头的的各段螺杆温度设置在100～200℃之间，具体为挤出机中1区到11区的温度分别设置为100℃、160℃、180℃、200℃、200℃、200℃、200℃、190℃、180℃、160℃和145℃，机头温度为120℃，物料经熔融塑化、机头挤出、造粒、冷却、干燥，得到布角再生尼龙增韧剂。
将实施例1～5和对比例1制得的增韧剂分别添加到市售的布角再生尼龙中，分别在布角再生尼龙中添加20份实施例1～5制得的增韧剂和对比例1制得的增韧剂，并测试相关性能，性能测试结果如表1所示。
表1：
由上述测试结果可以得知，采用实施例1～5制备得到的布角再生尼龙增韧剂增韧改性后的回收布角尼龙材料与常规增韧剂改性的回收布角尼龙相比，冲击韧性和刚性显著提高。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种布角再生尼龙增韧剂，其特征在于由以下重量份的原料制得：聚烯烃弹性体100份，第一接枝单体0.5～5份，第二接枝单体0.5～5份，封端助剂1～5份，引发剂0.01～0.5份，抗氧化剂0.5～2份，稀释剂0.1～5份，液体助剂0.1～2份。
2.根据权利要求1所述的一种布角再生尼龙增韧剂，其特征在于：所述的聚烯烃弹性体为乙烯-丙烯共聚物、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-丙烯-环戊二烯三元共聚物或聚乙烯中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种布角再生尼龙增韧剂，其特征在于：所述的第一接枝单体为马来酸酐，第二接枝单体为苯乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种布角再生尼龙增韧剂，其特征在于：所述的引发剂为2,5-二甲基-2,5-二(叔丁基过氧基)己烷、过氧化二异丙苯或过氧化二苯甲酰中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1所述的一种布角再生尼龙增韧剂，其特征在于：所述的抗氧剂为受阻胺、受阻酚或磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种布角再生尼龙增韧剂，其特征在于：所述的稀释剂为丙酮、丁酮或乙醇中的一种或多种的混合物；液体助剂为硅油、白油或蜡油中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的一种布角再生尼龙增韧剂，其特征在于：所述的封端助剂为含氨基的化合物。
8.根据权利要求7所述的一种布角再生尼龙增韧剂，其特征在于：所述含氨基的化合物为己内酰胺、己二胺、癸二胺、对苯二胺、壬二胺、间苯二胺、二甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、甲酰胺中的一种或多种的混合物。
9.一种根据权利要求1～8所述的布角再生尼龙增韧剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：先将除封端助剂外的原料混合，加入挤出机中熔融塑化，然后挤出，并在挤出机后段注入封端助剂，接着依次造粒、冷却和干燥，制得布角再生尼龙增韧剂；其中挤出机的温度为100～205℃。
10.根据权利要求9所述的一种布角再生尼龙增韧剂的制备方法，其特征在于：所述的挤出机为双螺杆挤出机。
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