CN108908784A - 一种制备玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制备玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的装置，包括双螺杆挤出机本体，双螺杆挤出机本体依次与真空罐、真空泵连通，还包括与真空泵双向连通的集液池，集液池内设有水气分离器与降温结构，集液池上连通废气管。本发明通过集液池对真空泵排出的高温密封液进行水气分离，废弃排出，液体经过换热管网进行降温，再通过滤网进行过滤后送回到真空泵进行循环利用，同时不会改变真空泵密封产生的真空度，能保证玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料过程的要求，密封液循环利用可大量减少污水外排，生产成本和治污成本都得到大幅降低。

Description

一种制备玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的装置

技术领域

本发明涉及复合材料加工设备领域，具体涉及一种制备玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的装置。

背景技术

在制备玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的过程中，双螺杆挤出机采用塑料原料进行造粒时，由于塑料原料中含有水分和挥发性有机物，在造粒时若不排出水分及挥发性有机物会对塑料产品的外观和性能造成影响，双螺杆挤出机一般通过抽真空利用外力强行将水分和挥发性有机物分离出来，以此来提高产品的质量。抽真空多采用真空泵，在抽真空过程中，来自双螺杆挤出机的高温气体与密封液混合后一起排出真空泵，混合过程中密封液温度急剧升高，部分挥发性有机物与密封液混合形成乳状液，该乳状液粘度高、气味大、且难以处理。现有的双螺杆挤出机不能对所用真空泵的密封液进行循环利用，而是直接排入污水处理站，废水处理成本较高。

双螺杆挤出机是塑胶加工机械中的一种重要设备，它已不仅仅适用于高分子材料的挤出成型和混炼加工，它的用途己拓宽到食品、饲料、电极、炸药、建材、包装、纸浆、陶瓷等领域。挤出机高速，高产，可使投资者以较低的投入获得较大的产出和高额的回报。但是，挤出机螺杆转速高速化也带来了一系列需要克服的难点:如物料在螺杆内停留时间减少会导致物料混炼塑化不均，物料经受过度剪切可能造成物料急骤升温和热分解，挤出稳定性控制困难会造成挤出物几何尺寸波动，相关的辅助装置和控制系统的精度必须提高。螺杆与机筒的磨损加剧需要采用高耐磨及超高耐磨材质，减速器与轴承在高速运转的情况下如何提高其寿命等问题都需要解决。

CN201721007196.2公开了一种双螺杆挤出机，包括驱动装置、挤出装置、冷却装置、挤出模具、测温装置、控制装置，挤出装置包括螺筒、主螺杆、从螺杆，螺筒为锥形螺筒，主螺杆和从螺杆均为锥形螺杆，冷却装置包括具有相同结构的第一冷却罩、第二冷却罩、第三冷却罩、及第一风机、第二风机、第三风机，第一冷却罩、第二冷却罩、第三冷却罩并排将设置在螺筒的侧壁上，测温装置包括第一薄电阻测温计、第二薄电阻测温计、第三薄电阻测温计，本实用新型中的冷却装置为相互独立分开设置的第一风机和第一冷却罩、第二风机和第二冷却罩、第三风机和第三冷却罩，三组风冷装置并排间隔设置在螺筒的外壁上，这样可以对螺筒的温度实现分区间分段控制。

聚酰胺树脂，英文名称为polyamide，简称PA，俗称尼龙，它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称，为五大工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种。由于聚酰胺具有良好的综合性能，耐磨损性好、具有很好的机械强度和刚度，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，因此被广泛应用于汽车内饰及功能件、电子电器零部件、交通器材、船舶引擎罩、纺织等领域，其用量已居工程塑料前列，在很多应用上已代替金属材料。

PA的品种繁多，有PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PAl010等，其中的主要品种是PA6和PA66，占绝对主导地位，PA6为聚己内酰胺，而PA66为聚己二酰己二胺。PA6是一种综合性能优良的工程塑料，具有较高的强度和刚度，良好的耐腐蚀性、耐油性、低吸水性、自润滑性、抗蠕变性以及突出的耐疲劳性能，但PA6也存在低温和干态下冲击强度低、流动性偏高和制品收缩性大的不足。为了提高PA6的使用性能和扩大其用途，采用高性价比的玻璃纤维与尼龙共混，是常见的获得低成本、高性能和高附加值的改性尼龙的有效办法。

专利CN 103450491A公开了一种长玻纤增强尼龙6复合材料的制备方法，公开了以己内酰胺、金属盐或金属络合物、引发剂、活化剂及助剂混合后进行熔融挤出，得到尼龙6熔体，再与长玻璃纤维进行浸渍，得到长玻纤维增强尼龙6复合材料。该专利声称其提供的制备方法能保证长玻纤维增强尼龙6复合材料的拉伸强度高，同时能增加材料防翘曲的特性。

专利CN 105504798A公开了一种玻纤增强尼龙复合材料，公开了以尼龙、短切玻璃纤维、纳米层状硅酸盐、相容剂、润滑剂、抗氧剂为原料，制备得到一种玻纤增强尼龙复合材料，该材料不仅具有较好的表面性能，同时具有较好的机械性能。

玻纤增强尼龙因具有良好的刚性和抗冲击性、低翘曲性、高的尺寸稳定性、良好的表面外观等性能特点，在汽车、机械仪表、电子电气、国防军工、航空等领域有着广泛的应用。在这些领域的应用，对材料提出了阻燃的要求，而尼龙是易燃材料，在与玻纤复合后，由于玻纤的灯芯效应，使得玻纤增强尼龙更容易燃烧。因此玻纤增强尼龙在这些领域应用时，需要解决阻燃的问题，而且灯芯效应的存在使得其阻燃难度更大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种制备玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的装置，能保证玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料过程的要求，密封液循环利用可大量减少污水外排，生产成本和治污成本都得到大幅降低。

本发明提供了一种制备玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的装置，包括双螺杆挤出机本体，所述双螺杆挤出机本体依次与真空罐、真空泵连通，其特征在于：还包括与真空泵双向连通的集液池，集液池内设有水气分离器与降温结构，集液池上连通废气管。

本发明可以概述为：

本发明提供了一种玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料，包含以下重量份的原料：25-40份PA66、13-38份PA6、20-35份玻璃纤维、0.5-1.5份纳米成核剂、6-10份无卤阻燃剂、0.6-0.9份润滑分散剂、0.1-0.4份紫外吸收剂、0.5-1.5份抗氧剂、0.5-1.5份助剂。本发明还提供了相应的制备方法，按照发明提供的制备方法，制备得到的玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料具有优异的力学性能，同时具有较高的热变形温度和耐醇性，阻燃性能好。本发明涉及高强玻璃纤维复合材料，具体涉及一种玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料及其制备方法。通过本发明提供的方法制备得到的复合材料具有优异的力学性能，同时具有较高的热变形温度和耐醇性，阻燃性能好。

本发明提供了一种玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料，其特征在于，按重量份数计，包含以下原料：25-40份PA66、13-38份PA6、20-35份玻璃纤维、0.5-1.5份纳米成核剂、6-10份无卤阻燃剂、0.6-0.9份润滑分散剂、0.1-0.4份紫外吸收剂、0.5-1.5份抗氧剂、0.5-1.5份助剂；

其中，助剂由碳酸锌和亚硝酸钙组成，碳酸锌和亚硝酸钙的重量份数比为1-3:4-8。

优选地，所述的玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料，按重量份数计，包含以下原料：30-40份PA66、25-38份PA6、20-30份玻璃纤维、0.5-1.5份纳米成核剂、8-10份无卤阻燃、0.6-0.9份润滑分散剂、0.1-0.4份紫外吸收剂、0.5-1.5份抗氧剂、0.5-1份助剂。

优选地，所述的玻璃纤维为短玻璃纤维，单根直径为12-18微米

优选地，所述的纳米成核剂为纳米氧化钙、二氧化硅的一种或两种。

优选地，所述的无卤阻燃剂为膨胀石墨，膨胀倍数为20-100倍。

优选地，所述的润滑分散剂为硅酮。

优选地，所述的紫外吸收剂为UV-360。

优选地，所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

优选地，助剂中碳酸锌和亚硝酸钙的重量份数比为1-2:5-6。

本发明还提供了所述的玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照配方中记载的重量份数称取各原料：

(2)将PA66、PA6在80-95℃下干燥12小时，然后将配方中除玻璃纤维的其它所有组分加入高速混合机混合，混合时间为3-5分钟，待混合均匀后从高速混合机中取出混合料。从双螺杆挤出机的主加料口加入经高速混合机混合均匀的物料，将玻璃纤维在双螺杆挤出机的第二加料口计量加入，使配方中的所有物料在双螺杆挤出机中混合均匀，挤出机温度控制在200-300℃，螺杆转数200-400转/分，然后挤出得到玻纤增强PA66/PA6复合材料。

本发明同现有技术相比，显著提高了PA66/PA6复合材料的拉伸强度、弯曲强度，提高了其热变形温度，耐醇性，具有UL94V-1级阻燃性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。

在本发明提供的具体实施方式中优选的各原料为：

PA6：购于中国石油化工股份有限公司巴陵分公司，型号为BL2280H。

PA66：购于平顶山神马工程塑料有限责任公司，型号为EPR27。

玻璃纤维：购于泰山玻璃纤维有限公司，型号为T435R。

抗氧剂：购于巴斯夫公司，型号为Irganox1010。

阻燃剂：膨胀石墨，购于青岛岩海碳材料有限公司，型号为EG-150。

纳米成核剂：纳米氧化钙，购于北京康普汇维科技有限公司，型号为1305。

纳米成核剂：二氧化硅，购于宁波金雷纳米材料科技有限公司，型号为JL-SiO2。

紫外吸收剂：UV-360，购于巴斯夫公司，型号为Tinuvin360。

润滑剂分散剂：硅酮，购于建德市凯杰塑料增韧材料有限公司，型号为KJ-A01。

实施例1-4和对比例1-4的复合材料的原料及各原料的重量份数见下表：

按照上表记载的重量份数称取各原料后，实施例1-4和对比例1-4的制备方法为：

将PA66、PA6在80-95℃下干燥12小时，然后将配方中除玻璃纤维的其它所有组分加入高速混合机混合，混合时间为3-5分钟，待混合均匀后从高速混合机中取出混合料。从双螺杆挤出机的主加料口加入经高速混合机混合均匀的物料，将玻璃纤维在双螺杆挤出机的第二加料口计量加入，使配方中的所有物料在双螺杆挤出机中混合均匀，挤出机温度控制在250℃，螺杆转数350转/分，然后挤出得到玻纤增强PA66/PA6复合材料。

实验例

由以上测试结果可知，本发明的玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料具有优异的力学性能，同时具有较高的热变形温度和耐醇性，阻燃性能好。

对比例1的原料中不含加工助剂，制备得到的复合材料的垂直燃烧性能显著差于本发明的实施例，而且各机械性能和耐醇性也有不同程度的下降；对比例2和对比例3的原料中只含有一种加工助剂，制备得到的复合材料的阻燃性能显著差于实施例；对比例4中的原料种类与本发明技术方案中的相同，但多种原料用量超出本发明技术方案的范围，制备得到的复合材料的阻燃性能显著差于实施例，且机械性能、热变形温度和耐醇性也较差。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种制备玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的装置，包括双螺杆挤出机本体，所述双螺杆挤出机本体依次与真空罐、真空泵连通，其特征在于：还包括与真空泵双向连通的集液池，集液池内设有水气分离器与降温结构，集液池上连通废气管。

2.按照权利要求1所述的制备玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的装置，其特征在于：所述集液池内还设有滤网，滤网位于降温结构与真空泵之间。

3.按照权利要求1或2所述的制备玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的装置，其特征在于：所述降温结构为换热管网，换热管网连通水冷塔。

4.一种玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料，其特征在于，按重量份数计，包含以下原料：25-40份PA66、13-38份PA6、20-35份玻璃纤维、0.5-1.5份纳米成核剂、6-10份无卤阻燃剂、0.6-0.9份润滑分散剂、0.1-0.4份紫外吸收剂、0.5-1.5份抗氧剂和0.5-1.5份助剂；

其中，助剂由碳酸锌和亚硝酸钙组成，碳酸锌和亚硝酸钙的重量份数比为1-3:4-8。

5.按照权利要求4所述的玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料，其特征在于，所述的玻璃纤维为短玻璃纤维，单根直径为12-18微米。

6.按照权利要求4所述的玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料，其特征在于，所述的纳米成核剂为纳米氧化钙、二氧化硅的一种或两种。

7.按照权利要求4所述的玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料，其特征在于，所述的无卤阻燃剂为膨胀石墨，膨胀倍数为20-100倍。

8.按照权利要求4所述的玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。

9.按照权利要求4所述的玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料，其特征在于，助剂中碳酸锌和亚硝酸钙的重量份数比为1-2:5-6。

10.按照权利要求4-9任一项所述的玻纤增强尼龙66/尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按照配方中记载的重量份数称取各原料：

(2)将PA66、PA6在80-95℃下干燥12小时，然后将配方中除玻璃纤维的其它所有组分加入高速混合机混合，混合时间为3-5分钟，待混合均匀后从高速混合机中取出混合料。从双螺杆挤出机的主加料口加入经高速混合机混合均匀的物料，将玻璃纤维在双螺杆挤出机的第二加料口计量加入，使配方中的所有物料在双螺杆挤出机中混合均匀，挤出机温度控制在200-300℃，螺杆转数200-400转/分，然后挤出得到玻纤增强PA66/PA6复合材料。