CN109111737A - 一种高强度低吸湿隔热条胶料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度低吸湿隔热条胶料，包括按重量份计的如下组分制备而成：PA6670‑85份、酚醛树脂2‑8份、碳纤维8‑15份、有机蒙脱土3‑8份、抗氧剂0.2‑1份、偶联剂0.1‑1份；所述碳纤维为T300聚丙烯腈基碳纤维，长度为20‑50μm，单纤直径为5‑8μm；有机蒙脱土中蒙脱石的质量分数为96％‑98％，粒度为300‑500目，径厚比为200‑300；抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中的一种或多种；偶联剂为硅烷偶联剂KH550。本发明还公开了上述隔热条胶料的制备方法。本发明的高强度低吸湿隔热条胶料，具有低吸湿性，高强度的特点。

Description

一种高强度低吸湿隔热条胶料及其制备方法
技术领域
本发明涉及隔热条材料领域，具体涉及一种高强度低吸湿隔热条胶料及其制备方法。
背景技术
隔热条材料是穿条隔热型材的核心构件，它既是铝型材中热量传递路径上的“断桥”，可以减少热量在铝型材部位的传递；又是隔热型材中两侧铝型材的结构连接件，通过它的连接使得隔热型材的三个部分成为一个整体，共同承受荷载。目前断桥铝合金门窗隔热条材料是以PA(聚酰胺，俗称尼龙) 为基料，添加玻璃纤维进行挤出制得的。
PA隔热条材料具有抗拉强度高(PA隔热条材料：≥126N/mm)、热变形温度高(PA隔热条材料：240℃)、经久耐用和自熄性能好等特点。PA隔热条材料的这些优点使它不会由于热胀冷缩的原因造成隔热条材料在铝型材料内出现松动，特别适用于我国“三北”地区，以及冬季室内外温差大的地方。
PA隔热条材料是用玻璃纤维增强高温尼龙，采用挤出工艺制得的，目前使用的聚酰胺基料为PA66。PA66的韧性比较好，但是对缺口比较敏感，造成其抗冲击能力差；PA66的吸水性偏高，这造成其制成的隔热条材料的尺寸稳定性差。使用PA66时需要添加玻璃纤维，由于玻璃纤维的添加，造成熔体的流动不好，挤出困难。若要顺利挤出就需要提高挤出温度，但由于有些助剂的耐高温性能不强，会造成助剂分解而导致其失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度低吸湿隔热条胶料，由该隔热条胶料制备得到的隔热条，具有低吸湿性，高强度的特点。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种高强度低吸湿隔热条胶料，包括按重量份计的如下组分制备而成： PA66 70-85份、酚醛树脂2-8份、碳纤维8-15份、有机蒙脱土3-8份、抗氧剂0.2-1份、偶联剂0.1-1份；
所述碳纤维为T300聚丙烯腈基碳纤维，长度为20-50μm，单纤直径为 5-8μm；所述有机蒙脱土中蒙脱石的质量分数为96％-98％，粒度为300-500目，径厚比为200-300；所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中的一种或多种；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
可选的，在前述的高强度低吸湿隔热条胶料中，所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的三元复合抗氧剂。
可选的，在前述的高强度低吸湿隔热条胶料中，所述碳纤维经过电化学氧化处理或高温氧化处理。
可选的，在前述的高强度低吸湿隔热条胶料中，所述高强度低吸湿隔热条胶料还包括0.4-2份相容剂，所述相容剂为PE-g-MAH或POE-g-MAH。
本发明还公开了上述的高强度低吸湿隔热条胶料的制备方法，称取配方量的各组分，加入到高速混合机中混合均匀，再将混合料加入到双螺杆挤出机中在170-220℃下挤出、造粒，即得所述高强度低吸湿隔热条胶料。
可选的，在原料混合之前，先将碳纤维经过电化学氧化处理或高温氧化处理。
本发明的有益效果是:
1.PA66的吸湿性强的主要原因是：水分子能破坏PA66中业已形成的氢键，而与羰基或胺基形成新的氢键。本发明的高强度低吸湿隔热条胶料，在配料中加入了2-8份酚醛树脂和3-8份有机蒙脱土，其中，酚基与羰基形成氢键的趋势比水分子更高。添加酚醛树脂后，酚基占据了PA66中的羰基和胺基，并因其所含的苯环产生了位阻效应，阻止了水分子的进入，因此有利于降低吸湿性；其次，添加有机蒙脱土，形成了PA66/硅酸盐纳米复合材料，其中蒙脱土作为成核剂，可提高PA66的结晶度，减小PA66的无定形区域，从而降低了PA66的吸水速度和吸水量。
2.本发明的高强度低吸湿隔热条胶料中，添加了8-15份碳纤维，由于碳纤维的强度远大于基体材料PA66，因此加入碳纤维后，得到的PA66/碳纤维复合材料的强度和韧性大大提高，同时改善了由于PA66吸水带来的不良后果；另外，添加有机蒙脱土也有利于提高复合材料的力学性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例详细给出。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
高强度低吸湿隔热条胶料按如下的配比进行配料：
其中，碳纤维为T300聚丙烯腈基碳纤维，长度为20-50μm，单纤直径为 5-8μm，在原料混合之前进行电化学氧化处理；有机蒙脱土中蒙脱石的质量分数为96％-98％，粒度为300-500目，径厚比为200-300。
按总重量100kg称取各组分，投入到高速搅拌机中搅拌5分钟，得到的混合料再转移至双螺杆挤出机中，在190-200℃下挤出、造粒，得到隔热条胶料。隔热条胶料在120℃下干燥30min，干燥后加入到双螺杆挤出机中，在250℃下挤出成型，经切割后得到隔热条。
实施例2
高强度低吸湿隔热条胶料按如下的配比进行配料：
其中，碳纤维为T300聚丙烯腈基碳纤维，长度为20-50μm，单纤直径为 5-8μm，在原料混合之前进行电化学氧化处理；有机蒙脱土中蒙脱石的质量分数为96％-98％，粒度为300-500目，径厚比为200-300。
按重量100kg称取各组分，投入到高速搅拌机中搅拌5分钟，得到的混合料再转移至双螺杆挤出机中，在190-200℃下挤出、造粒，得到隔热条胶料。隔热条胶料在120℃下干燥30min，干燥后加入到双螺杆挤出机中在250℃下挤出成型，经切割后得到隔热条。
实施例3
高强度低吸湿隔热条胶料按如下的配比进行配料：
其中，碳纤维为T300聚丙烯腈基碳纤维，长度为20-50μm，单纤直径为 5-8μm，在原料混合之前进行高温氧化处理；有机蒙脱土中蒙脱石的质量分数为96％-98％，粒度为300-500目，径厚比为200-300。
按重量100kg称取各组分，投入到高速搅拌机中搅拌5分钟，得到的混合料再转移至双螺杆挤出机中，在190-200℃下挤出、造粒，得到隔热条胶料。隔热条胶料在120℃下干燥30min，干燥后加入到双螺杆挤出机中在250℃下挤出成型，经切割后得到隔热条。
实施例4
高强度低吸湿隔热条胶料按如下的配比进行配料：
其中，碳纤维为T300聚丙烯腈基碳纤维，长度为20-50μm，单纤直径为 5-8μm，在原料混合之前进行高温氧化处理；有机蒙脱土中蒙脱石的质量分数为96％-98％，粒度为300-500目，径厚比为200-300。
按重量100kg称取各组分，投入到高速搅拌机中搅拌5分钟，得到的混合料再转移至双螺杆挤出机中，在190-200℃下挤出、造粒，得到隔热条胶料。隔热条胶料在120℃下干燥30min，干燥后加入到双螺杆挤出机中在250℃下挤出成型，经切割后得到隔热条。
性能检测
取实施例1-4制备的隔热条以及市售普通隔热条(对比例1)，根据《建筑用硬质塑料隔热条》JGT 174-2005中规定的方法对其进行性能测试，所得结果如表1所示；吸湿平衡后在测试样品的性能，所得结果如表2所示。
表1实施例1-4及对比例1的性能测试表
表2吸湿平衡后实施例1-4及对比例1的性能检测表
从表1中可以看出，与对比例1的隔热条相比，实施例1-4的隔热条在横向拉伸强度、弹性模量、热变形温度、冲击强度等性能均优于对比例1，这主要是因为实施例1-4的隔热条胶料中添加了碳纤维和有机蒙脱土，有助于提高基体材料的强度和韧性；碳纤维与有机蒙脱土均具有大的比表面积，良好的分散以及与基体的相互作用力，有助于提高基体材料的热稳定性。
请参见表2，实施例1-4及对比例1的样品吸湿平衡后，对比例1的横向拉伸强度、弹性模量、热变形温度均有大幅的下降，断裂伸长率显著增加；与之对比，实施例1-4的样品横向拉伸强度、弹性模量、热变形温度下降的幅度不大，断裂伸长率也只有略微的增加。由此可知，对比例1的隔热条吸水后强度大幅降低，易形变；而本发明实施例1-4的隔热条在吸水后机械性能稳定不易发生形变。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种高强度低吸湿隔热条胶料，其特征在于，包括按重量份计的如下组分制备而成：PA66 70-85份、酚醛树脂2-8份、碳纤维8-15份、有机蒙脱土3-8份、抗氧剂0.2-1份、偶联剂0.1-1份；
所述碳纤维为T300聚丙烯腈基碳纤维，长度为20-50μm，单纤直径为5-8μm；所述有机蒙脱土中蒙脱石的质量分数为96％-98％，粒度为300-500目，径厚比为200-300；所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂中的一种或多种；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
2.如权利要求1所述的高强度低吸湿隔热条胶料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻胺类抗氧剂、受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的三元复合抗氧剂。
3.如权利要求1所述的高强度低吸湿隔热条胶料，其特征在于，所述碳纤维经过电化学氧化处理或高温氧化处理。
4.如权利要求1所述的高强度低吸湿隔热条胶料，其特征在于，所述高强度低吸湿隔热条胶料还包括0.4-2份相容剂，所述相容剂为PE-g-MAH或POE-g-MAH。
5.一种如权利要求1所述的高强度低吸湿隔热条胶料的制备方法，其特征在于，称取配方量的各组分，加入到高速混合机中混合均匀，再将混合料加入到双螺杆挤出机中在170-220℃下挤出、造粒，即得所述高强度低吸湿隔热条胶料。
6.如权利要求5所述的高强度低吸湿隔热条胶料的制备方法，其特征在于，在原料混合之前，先将碳纤维经过电化学氧化处理或高温氧化处理。
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