CN106832913A - 一种疏水性尼龙66复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种疏水性尼龙66复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种疏水性尼龙66复合材料及其制备方法。制备步骤如下：将丙烯酸、油酸、N‑丁基苯磺酰胺混合均匀，加入己内酰胺，加热待己内酰胺完全溶解后加入蒙脱土超声分散；加入碳纳米管、纳米二氧化锆、荷叶粉和石墨烯，搅拌超声分散，加入四氧化三铁、环氧大豆油和椰油酸二乙醇酰胺，搅拌超声分散至形成外观均匀的浆料；将尼龙66、低熔点尼龙和聚四氟乙烯搅拌混合，直至两种颗粒形成均匀的混合体；得到的混合体加入到双螺杆挤出机的主喂料斗，得到的浆料通过液体泵从侧喂料加入，拉条，冷却切粒；干燥注塑样条。本发明复合材料同普通尼龙的相比，接触角大大提高，同时材料自身保持了一定的强度，提高了韧性，实际使用用途广。

Description

一种疏水性尼龙66复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种疏水性尼龙66复合材料及其制备方法。
背景技术
尼龙66作为工程塑料，广泛应用在汽车、电子电器、民用产品等不同行业；但是作为一种极性材料，其本身不具备疏水性；当用在薄膜和纺丝产品中，需要后续涂覆硅油来改善其疏水性。同时，尼龙66的高酰胺键的比例决定了其具有高吸水性；吸水后，材料的力学性能受影响很大；而提高了材料的疏水性也会降低材料的吸水速率。目前改善材料疏水性主要采用两种方式，一种是改善产品的表面结构，通过加入气相二氧化硅以提高产品的粗糙度来降低水在产品表面的浸润；另外一种方式是通过加入含氟类或者含硅类等疏水性材料来提高材料的疏水性。然而，对高分子材料来说，以上两种方式都存在弊端。气相二氧化硅堆积密度低，在高分子材料中不易分散；如果加入量大会大大影响材料力学性能，同时也存在加工困难等诸多问题。含氟类以及含硅类物质与大分子尼龙之间没有结合力，长期使用过程中易于被磨损掉，失去疏水性能。因此，这类物质的加入会对材料的力学性能产生负面影响。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种疏水性尼龙66复合材料，在达到疏水性的同时，兼顾材料的力学性能，同时成本优势明显，产品具有实际使用用途。
技术方案：一种疏水性尼龙66复合材料，由以下成分制备而成：
尼龙66 100kg
低熔点尼龙 5-40kg
聚四氟乙烯 5-10kg
碳纳米管 1-5kg
石墨烯 0.5-5kg
纳米二氧化锆 0.3-1kg
荷叶粉 1-3kg
四氧化三铁 5-10kg
蒙脱土 2-8kg
椰油酸二乙醇酰胺 2-4kg
丙烯酸 0.5-3kg
环氧大豆油 1-3kg
油酸 0.5-5kg
己内酰胺 5-15kg
N-丁基苯磺酰胺 3-10kg
进一步的，所述尼龙66的相对粘度在1.8-4.0之间。
进一步的，所述低熔点尼龙为尼龙6，尼龙66/6共聚物，尼龙610，尼龙612，PAMXD6，尼龙1010，尼龙1012或尼龙1212中的一种或几种。
进一步的，所述碳纳米管为单壁、多壁或两者的混合物，在使用前用臭氧氧化处理以增加表面的-COOH和-OH官能团。
进一步的，所述石墨烯为非氧化石墨烯，单层或者多层，多层层数小于10。
进一步的，所述四氧化三铁为微米级粉体，粒径在2-10um，表层采用油酸包覆处理。
进一步的，所述蒙脱土为钠基或钙基蒙脱土，使用前用C16-C18的季铵盐进行处理，处理完的层间距在2nm-3.5nm之间。
上述疏水性尼龙66复合材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1）将丙烯酸、油酸、N-丁基苯磺酰胺搅拌混合均匀，加入己内酰胺加热至80℃，待己内酰胺完全溶解后加入蒙脱土超声分散30min；
步骤2）加入碳纳米管、纳米二氧化锆、荷叶粉和石墨烯，继续搅拌和超声分散10-20min，加入四氧化三铁、环氧大豆油和椰油酸二乙醇酰胺，继续搅拌超声分散直至形成外观均匀的浆料；
步骤3）将尼龙66、低熔点尼龙和聚四氟乙烯用搅拌机在转速80r/min下混合2-5min，直至两种颗粒形成均匀的混合体；
步骤4）将步骤3）得到的混合体加入到双螺杆挤出机的主喂料斗，将步骤2）得到的浆料通过液体泵从侧喂料加入，挤出温度在240℃-270℃之间，螺杆转速为150r/min，拉条，冷却切粒；
步骤5）放入烘箱中在80℃下干燥5小时后注塑标准ISO样条。
有益效果：本发明的疏水性尼龙66复合材料同普通尼龙的相比，接触角大大提高，从原来的70°最高提至152°，同时材料自身保持了一定的强度，提高了韧性，具有实际使用用途。
具体实施方式
实施例1
步骤1）将2kg丙烯酸、1kg油酸、5kg N-丁基苯磺酰胺搅拌混合均匀，加入10kg己内酰胺加热至80℃，待己内酰胺完全溶解后加入2kg蒙脱土超声分散30min；
步骤2）加入1.5kg碳纳米管、0.5kg纳米二氧化锆、1.5kg荷叶粉和0.5kg石墨烯，继续搅拌和超声分散10min，加入5kg四氧化三铁、1kg环氧大豆油和2kg椰油酸二乙醇酰胺，继续搅拌超声分散直至形成外观均匀的浆料；
步骤3）将100kg尼龙66、10kg尼龙610和5kg聚四氟乙烯用搅拌机在转速80r/min下混合2min，直至两种颗粒形成均匀的混合体；
步骤4）将步骤3）得到的混合体加入到螺杆直径为36mm的双螺杆挤出机的主喂料斗，将步骤2）得到的浆料通过液体泵从侧喂料加入，挤出温度在240℃℃之间，螺杆转速为150r/min，拉条，冷却切粒；
步骤5）放入烘箱中在80℃下干燥5小时后注塑标准ISO样条。
实施例2
步骤1）将2kg丙烯酸、1kg油酸、5kg N-丁基苯磺酰胺搅拌混合均匀，加入10kg己内酰胺加热至80℃，待己内酰胺完全溶解后加入5kg蒙脱土超声分散30min；
步骤2）加入3kg碳纳米管、0.3kg纳米二氧化锆、1kg荷叶粉和1.5kg石墨烯，继续搅拌和超声分散15min，加入7kg四氧化三铁、2kg环氧大豆油和3kg椰油酸二乙醇酰胺，继续搅拌超声分散直至形成外观均匀的浆料；
步骤3）将100kg尼龙66、20kg尼龙612和6kg聚四氟乙烯用搅拌机在转速80r/min下混合3min，直至两种颗粒形成均匀的混合体；
步骤4）将步骤3）得到的混合体加入到双螺杆挤出机的主喂料斗，将步骤2）得到的浆料通过液体泵从侧喂料加入，挤出温度在250℃之间，螺杆转速为150r/min，拉条，冷却切粒；
步骤5）放入烘箱中在80℃下干燥5小时后注塑标准ISO样条。
实施例3
步骤1）将2kg丙烯酸、1kg油酸、5kgN-丁基苯磺酰胺搅拌混合均匀，加入10kg己内酰胺加热至80℃，待己内酰胺完全溶解后加入8kg蒙脱土超声分散30min；
步骤2）加入4kg碳纳米管、0.6kg纳米二氧化锆、1kg荷叶粉和3kg石墨烯，继续搅拌和超声分散10-20min，加入10kg四氧化三铁、2kg环氧大豆油和3kg椰油酸二乙醇酰胺，继续搅拌超声分散直至形成外观均匀的浆料；
步骤3）将100kg尼龙66、20kg尼龙66/6共聚物和7kg聚四氟乙烯用搅拌机在转速80r/min下混合4min，直至两种颗粒形成均匀的混合体；
步骤4）将步骤3）得到的混合体加入到双螺杆挤出机的主喂料斗，将步骤2）得到的浆料通过液体泵从侧喂料加入，挤出温度在260℃之间，螺杆转速为150r/min，拉条，冷却切粒；
步骤5）放入烘箱中在80℃下干燥5小时后注塑标准ISO样条。
实施例4
步骤1）将0.5kg丙烯酸、0.5kg油酸、3kgN-丁基苯磺酰胺搅拌混合均匀，加入5kg己内酰胺加热至80℃，待己内酰胺完全溶解后加入6kg蒙脱土超声分散30min；
步骤2）加入1kg碳纳米管、0.3kg纳米二氧化锆、1kg荷叶粉和2kg石墨烯，继续搅拌和超声分散10min，加入6kg四氧化三铁、2kg环氧大豆油和2kg椰油酸二乙醇酰胺，继续搅拌超声分散直至形成外观均匀的浆料；
步骤3）将100kg尼龙66、5kg尼龙6和6kg聚四氟乙烯用搅拌机在转速80r/min下混合2min，直至两种颗粒形成均匀的混合体；
步骤4）将步骤3）得到的混合体加入到双螺杆挤出机的主喂料斗，将步骤2）得到的浆料通过液体泵从侧喂料加入，挤出温度在240℃℃之间，螺杆转速为150r/min，拉条，冷却切粒；
步骤5）放入烘箱中在80℃下干燥5小时后注塑标准ISO样条。
实施例5
步骤1）将3kg丙烯酸、5kg油酸、10kgN-丁基苯磺酰胺搅拌混合均匀，加入15kg己内酰胺加热至80℃，待己内酰胺完全溶解后加入8kg蒙脱土超声分散30min；
步骤2）加入5kg碳纳米管、1kg纳米二氧化锆、3kg荷叶粉和5kg石墨烯，继续搅拌和超声分散20min，加入10kg四氧化三铁、3kg环氧大豆油和4kg椰油酸二乙醇酰胺，继续搅拌超声分散直至形成外观均匀的浆料；
步骤3）将100kg尼龙66、40kg尼龙1010和10kg聚四氟乙烯用搅拌机在转速80r/min下混合2-5min，直至两种颗粒形成均匀的混合体；
步骤4）将步骤3）得到的混合体加入到双螺杆挤出机的主喂料斗，将步骤2）得到的浆料通过液体泵从侧喂料加入，挤出温度在240℃-270℃之间，螺杆转速为150r/min，拉条，冷却切粒；
步骤5）放入烘箱中在80℃下干燥5小时后注塑标准ISO样条。
本发明疏水性尼龙66复合材料的部分性能指标见下表，从表1的测试结果可以看出，同普通尼龙的相比，接触角大大提高，从原来的70°最高提至152°。同时材料自身保持了一定的强度，提高了韧性，具有实际使用用途。
表1 疏水性尼龙66复合材料的部分性能指标

Claims (8)

1.一种疏水性尼龙66复合材料，其特征在于：由以下成分制备而成：
尼龙66 100kg
低熔点尼龙 5-40kg
聚四氟乙烯 5-10kg
碳纳米管 1-5kg
石墨烯 0.5-5kg
纳米二氧化锆 0.3-1kg
荷叶粉 1-3kg
四氧化三铁 5-10kg
蒙脱土 2-8kg
椰油酸二乙醇酰胺 2-4kg
丙烯酸 0.5-3kg
环氧大豆油 1-3kg
油酸 0.5-5kg
己内酰胺 5-15kg
N-丁基苯磺酰胺 3-10kg。
2.根据权利要求1所述的一种疏水性尼龙66复合材料，其特征在于：所述尼龙66的相对粘度在1.8-4.0之间。
3.根据权利要求1所述的一种疏水性尼龙66复合材料，其特征在于：所述低熔点尼龙为尼龙6，尼龙66/6共聚物，尼龙610，尼龙612，PAMXD6，尼龙1010，尼龙1012或尼龙1212中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种疏水性尼龙66复合材料，其特征在于：所述碳纳米管为单壁、多壁或两者的混合物，在使用前用臭氧氧化处理以增加表面的-COOH和-OH官能团。
5.根据权利要求1所述的一种疏水性尼龙66复合材料，其特征在于：所述石墨烯为非氧化石墨烯，单层或者多层，多层层数小于10。
6.根据权利要求1所述的一种疏水性尼龙66复合材料，其特征在于：所述四氧化三铁为微米级粉体，粒径在2-10um，表层采用油酸包覆处理。
7.根据权利要求1所述的一种疏水性尼龙66复合材料，其特征在于：所述蒙脱土为钠基或钙基蒙脱土，使用前用C16-C18的季铵盐进行处理，处理完的层间距在2nm-3.5nm之间。
8.权利要求1至2任一项所述的一种疏水性尼龙66复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1）将丙烯酸、油酸、N-丁基苯磺酰胺搅拌混合均匀，加入己内酰胺加热至80℃，待己内酰胺完全溶解后加入蒙脱土超声分散30min；
步骤2）加入碳纳米管、纳米二氧化锆、荷叶粉和石墨烯，继续搅拌和超声分散10-20min，加入四氧化三铁、环氧大豆油和椰油酸二乙醇酰胺，继续搅拌超声分散直至形成外观均匀的浆料；
步骤3）将尼龙66、低熔点尼龙和聚四氟乙烯用搅拌机在转速80r/min下混合2-5min，直至两种颗粒形成均匀的混合体；
步骤4）将步骤3）得到的混合体加入到双螺杆挤出机的主喂料斗，将步骤2）得到的浆料通过液体泵从侧喂料加入，挤出温度在240℃-270℃之间，螺杆转速为150r/min，拉条，冷却切粒；
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