CN108192338A - 一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料及其制备方法，材料组成配方由重量百分比的如下的组份组成：NANOCON树脂30.5～100％；玻璃纤维0～50％；增韧剂0～15％；润滑剂0～1％；抗氧剂0～1％，效果颜料0％～2.5％。本发明的有益效果为：1、NANOCON树脂是一种纳米复合材料，借助其中的强化材料的尺寸与尼龙的分子链在大小同一级别，可以赋予尼龙材料的高光高金属光泽的特性，并且强化材料银白色光泽强、颜色较白的特性对颜料的发色有积极的意义。2、NANOCON复合材料与普通的尼龙树脂复合材料相比具有密度低、强度高、易成型、色调优越等优点。可以替代电镀尼龙材料用于汽车门把手等零部件，节省工艺流程。

Description

一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼 龙材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及免喷涂尼龙复合材料,具体为一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料及其制备方法。
背景技术
应用在汽车、家电的一些零部件为了达到美观的效果，往往会采取喷漆的方式增加零部件的表观效果，但是“喷漆过程”对于环境就有一定的污染。汽车、家电等塑料制件一旦喷涂了不可回收的热固性油漆，油漆喷到零件表面无法轻易剥离，这样不利于零件的回收；并且喷漆整个过程十分复杂，需要经过预处理、涂装、运输等环节，使得整个零件成本大幅度增加。随着环境问题越来越受关注，免喷涂材料减小“喷漆”这一环节，免喷涂材料更环保、成本更低。免喷涂成为目前行业的研究重点。
尼龙是目前五大工程塑料用量最大的一款材料，尼龙具有优异的力学性能、耐化学稳定性、摩擦系数小等优点，在汽车、纺织、电子、电器等领域得到广泛的应用，但是尼龙具有酰胺键，吸水率高，并且尼龙属于部分结晶的材料，尺寸稳定性较差，一般都需要对尼龙进行改性，通常会用玻纤增加尼龙材料的强度和模量，玻纤增强的尼龙材料不仅应用在汽车发动机周边的一些功能件，同样也可以作为一种外观件在汽车、家电等零部件中有很多的应用，比如汽车门把手、手机框等。如果实现对玻纤增强尼龙材料实现免喷涂的效果，可以使得汽车门把手等零部件在节约成本、减低VOC的基础上实现美观的效果。通常的免喷涂材料是各种金属粉与尼龙原料混合达到免喷涂大的效果，但是由于金属粉与尼龙相容性的问题，得不到理想的兼具力学性和外观效果的免喷涂尼龙材料，开发一种力学性能、外观效果优良可重复利用的免喷涂材料具有非常重要的意义。
发明内容
一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料及其制备方法，通过NANOCON树脂大幅度增加尼龙的力学性能，并且赋予尼龙材料的高光高金属光泽的特性，并且强化材料银白色光泽强、颜色较白的特性对颜料的发色有积极的意义，并且NANOCON树脂中的层状硅酸盐的尺寸与尼龙6的分子链在同一级别，加工过程对尺寸的影响小，可重复利用。
本发明为解决所提出的技术问题，采用的技术方案为：
一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料，其包括以下按重量百分比计的原料：
优选地，一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料，其包括以下按重量百分比计的原料：
所述的NANOCON树脂是一种纳米复合材料，含有层状硅酸盐的尼龙6树脂。
所述的玻璃纤维是一种直径7μm，短切长度3mm,表面经过硅烷偶联剂涂覆与尼龙材料有很好相容性的无碱玻璃纤维。
所述的润滑剂是一种流变调控剂，通过调整在剪切作用下聚酰胺分子间氢键作用力，降低聚酰胺熔体的表现粘度，改善熔体的流变行为，从而改善加工性能，提高注塑产品的表观性能。
所述的复合材料中还可包括润滑剂、抗氧剂等功能性助剂。
所述的抗氧剂是由受阻酚和亚磷酸酯抗氧剂复配而成。
本发明提供一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料及其制备方法，包括以下步骤：
(1)按配方比例称取干燥后的NANOCON树脂、润滑剂、抗氧剂通过高速搅拌机混合均匀，备用。
(2)按照配比将玻璃纤维称好后，备用；
(3)将上述混合均匀的原料通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，将玻纤通过侧喂料加入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述的复合材料。
与现有技术相比，本发明的优势在于NANOCON树脂是含有层状硅酸盐的一种纳米复合材料，层状硅酸盐的尺寸与尼龙6分子链大小同一级别，可以大幅度增加尼龙的力学性能，加工过程对层状硅酸盐的尺寸影响很小，可以重复利，NANOCON树脂赋予尼龙材料的高光高金属光泽的特性，并且强化材料银白色光泽强、颜色较白的特性对颜料的发色有积极的意义，相比常规的免喷涂材料具有密度低、强度高、易成型、色调优越等优点。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚，下面将结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例采用下列物料：
PA6-MF800，江苏瑞美福实业有限公司；
NANOCON树脂，上海盈固化工有限公司
玻璃纤维：，E7CS10-03-568H直径7μm，中国巨石股份有限公司
增韧剂CM5805佳易容相容剂江苏有限公司；
润滑剂：TP–P 1507德国Bruggolite公司；
抗氧剂：受阻酚类抗氧剂1010，瑞士CIBA公司；
抗氧剂：三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯168，市售
产品性能测试方法：
拉伸性能：按ISO527-2方法，样条尺寸：170*10*4mm，试验速度5mm/min。
弯曲性能：按ISO178-1方法，样条尺寸：80*10*4mm，试验速度2mm/min。
缺口冲击性能：按ISO 180方法，样条尺寸：80*10*4mm。
实施例1：
称取NANOCON树脂4.925kg，于100℃下烘干4h，抗氧剂1010和168各12.5g，润滑剂25g在高速搅拌机中混合均匀，得到树脂混合物；
将混合均匀的树脂混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为180℃、210℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥剂干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在250℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
实施例2：
称取NANOCON树脂4.925kg，于100℃下烘干4h，抗氧剂1010和168各12.5g，润滑剂25g在高速搅拌机中混合均匀，得到树脂混合物；
将混合均匀的树脂混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为180℃、210℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥剂干燥后切粒得到产品,将上述粒子经过挤出机反复五次加工。
将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在250℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
实施例3：
称取NANOCON树脂4.425kg，于100℃下烘干4h，增韧剂0.5kg，抗氧剂1010和168各12.5g，润滑剂25g在高速搅拌机中混合均匀，得到树脂混合物；
将混合均匀的树脂混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为180℃、210℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥剂干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在250℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
实施例4：
称取NANOCON树脂4.175kg，于100℃下烘干4h，抗氧剂1010和168各12.5g，润滑剂25g在高速搅拌机中混合均匀，得到树脂混合物；
称取玻璃纤维0.75kg，备用
将混合均匀的树脂混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机，玻璃纤维通过侧喂料加入挤出机中(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为180℃、210℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥剂干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在250℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
实施例5：
称取NANOCON树脂3.425kg，于100℃下烘干4h，抗氧剂1010和168各12.5g，润滑剂25g在高速搅拌机中混合均匀，得到树脂混合物；
称取玻璃纤维1.5kg，备用
将混合均匀的树脂混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机，玻璃纤维通过侧喂料加入挤出机中(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为180℃、210℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥剂干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在250℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
实施例6：
称取NANOCON树脂2.425kg，于100℃下烘干4h，抗氧剂1010和168各12.5g，润滑剂25g在高速搅拌机中混合均匀，得到树脂混合物；
称取玻璃纤维2.5kg，备用
将混合均匀的树脂混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机，玻璃纤维通过侧喂料加入挤出机中(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为180℃、210℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥剂干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在250℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
比较例1：
称取PA6-MF800 4.925kg，于100℃下烘干4h，抗氧剂1010和168各12.5g，润滑剂25g在高速搅拌机中混合均匀，得到树脂混合物；
将混合均匀的树脂混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为180℃、210℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥剂干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在250℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
比较例2：
称取PA6-MF800 4.425kg，于100℃下烘干4h，增韧剂0.5kg，抗氧剂1010和168各12.5g，润滑剂25g在高速搅拌机中混合均匀，得到树脂混合物；
将混合均匀的树脂混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)中双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为180℃、210℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥剂干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在250℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
比较例3：
称取PA6-MF800 3.425kg，于100℃下烘干4h，抗氧剂1010和168各12.5g，润滑剂25g在高速搅拌机中混合均匀，得到树脂混合物；
称取玻璃纤维1.5kg，备用
将混合均匀的树脂混合物通过主喂料口加入到双螺杆挤出机，玻璃纤维通过侧喂料加入挤出机中(螺杆直径为35mm，长径比为L/D＝40)，双螺杆挤出机各段控制温度(从加料口到至机头出口)为180℃、210℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃、225℃，双螺杆挤出机转速为350r/min，挤出的料条经过水槽冷却、鼓风干燥剂干燥后切粒得到产品。
将上述材料在鼓风干燥箱中于110℃干燥4h后在250℃的温度下注塑成标准样条。将注塑好的力学性能样条在实验室标准环境中(23℃、50％RH),放置24h进行状态调节后进行测试，以上测试结果见表1。
表1：性能测试结果。
从表中所示数据可以看出，NANOCON树脂所制备的免喷涂尼龙材料的性能远远由于常规PA6材料(实施例1、比较例1)，并且NANOCON树脂是纳米复合材料，层状硅酸盐与尼龙分子链的大小一致，经过反复加工力学性能不会下降(实施例1、实施例2)这对于免喷涂尼龙材料可回收重复利用有重要的意义，NANOCON树脂赋予尼龙材料的高光高金属光泽的特性，并且强化材料银白色光泽强、颜色较白的特性对颜料的发色有积极的意义，相比常规的免喷涂材料具有密度低、强度高、易成型、色调优越等优点所有的这些优异的性能将会使免喷涂尼龙在汽车门把手、手机外框等零部件有这非常重要的应用前景。

Claims (8)

1.一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料，其特征在于：包括以下按重量百分比计的原料：
2.根据权利要求1所述的一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料，其特征在于：其包括以下按重量百分比计的原料：
3.根据权利要求1或2所述的一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料，其特征在于：所述的NANOCON树脂是一种纳米复合材料，含有层状硅酸盐的尼龙6树脂。
4.根据权利要求1或2所述的一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料，其特征在于：所述的玻璃纤维是一种直径7μm，短切长度3mm,表面经过硅烷偶联剂涂覆与尼龙材料有很好相容性的无碱玻璃纤维。
5.根据权利要求1或2所述的一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料，其特征在于：所述的润滑剂是一种流变调控剂。
6.根据权利要求1或2所述的一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料，其特征在于：所述的复合材料中还可包括润滑剂、抗氧剂等功能性助剂。
7.根据权利要求1或2所述的一种高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料，其特征在于：所述的抗氧剂是由受阻酚和亚磷酸酯抗氧剂复配而成。
8.权利要求1或2所述高强度、高模量、高光金属光泽、可重复利用的免喷涂尼龙材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按配方比例称取干燥后的NANOCON树脂、润滑剂、抗氧剂通过高速搅拌机混合均匀，备用；
(2)按照配比将玻璃纤维称好后，备用；
(3)将上述混合均匀的原料通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，将玻纤通过侧喂料加入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述的复合材料。
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