CN110079085B - 一种具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料、其制备方法及其在通讯设备后盖的应用 - Google Patents

一种具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料、其制备方法及其在通讯设备后盖的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料、其制备方法及其在通讯设备后盖的应用，以重量百分比计，包括，无机粉体0.35～3.5％、抗氧化剂不超过0.5％、抗紫外剂不超过0.5％、润滑剂不超过0.8％，余量为尼龙树脂；其中，所述无机粉体，折射率为1.52～1.64，粉体白度>96，无机粉体平均粒径小于200nm。本发明材料具有良好的流动性、优秀的表面硬度、高透光率、高延展性、强度和良好的耐黄变性。

Description

一种具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料、其制备方 法及其在通讯设备后盖的应用
技术领域
本发明属于透明材料技术领域，具体涉及一种具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料、其制备方法及其在通讯设备后盖的应用。
背景技术
现有耐刮擦透明材料主要是以改性PC(PC+PMMA方案)作为耐刮擦后盖基材，其存在材料流动差，需要非常高的加工温度(320～340℃)，制品容易存在应力纹导致薄壁产品易开裂，材料本身的硬度只有4B～2B之间，经过后处理加硬后也很难能够到达3H的表面硬度。同时PC基材本身耐紫外老化及抗黄变形较差。
因此，如何制备一种耐磨耐老化抗黄变、具有良好的流动性、透光率、机械性能的透明尼龙复合材料、提高材料硬度是现有技术有待解决的技术问题。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述的技术缺陷，提出了本发明。
因此，作为本发明其中一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供一种具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种尼龙复合材料，其中：以质量百分比计，包括，无机粉体0.35～3.5％、抗氧化剂不超过0.5％、抗紫外剂不超过0.5％、润滑剂不超过0.8％，余量为尼龙树脂；其中，所述无机粉体，折射率为1.52～1.64，粉体白度>96，无机粉体平均粒径小于200nm。
作为本发明所述的尼龙复合材料的一种优选方案：所述抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂的添加量总和小于1.1％；所述抗氧化剂的添加量为0.1～0.5％、所述抗紫外剂的添加量为0.1～0.5％、所述润滑剂的添加量为0.1～0.8％；所述无机粉体经过双氨基硅烷偶联剂改性。
作为本发明所述的尼龙复合材料的一种优选方案：所述尼龙树脂包括透明尼龙树脂；所述透明尼龙树脂包括半芳香族透明尼龙树脂、脂肪族透明尼龙树脂中的一种或者几种。
作为本发明所述的尼龙复合材料的一种优选方案：所述抗氧化剂，包括IRGANOX1098、IRGANOX168、科莱恩抗氧化剂SEED；所述润滑剂，包括硅酮、聚乙烯蜡、长碳链接枝酰胺、乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种；所述抗紫外剂，包括TINUVIN1577、CHIMASSORB 2020。
作为本发明所述的尼龙复合材料的一种优选方案：所述无机粉体包括沉淀硫酸钡和/或白炭黑，所述无机粉体的平均粒径为50～80nm；所述双氨基硅烷偶联剂的添加量为无机粉体的0.8～3％。
作为本发明所述的尼龙复合材料的一种优选方案：所述氧化剂为IRGANOX 1098、IRGANOX168、科莱恩抗氧化剂SEED按质量比2：1：2复配；所述抗紫外剂为TINUVIN 1577与CHIMASSORB 2020按重量比1：1复配。
作为本发明所述的尼龙复合材料的一种优选方案：所述半芳香族透明尼龙，由芳香族二酸与脂肪族二元胺或由芳香族二元胺与脂肪族二元酸共聚制得；所述脂肪族透明尼龙由脂肪族二元胺与脂肪族二元酸共聚制得。
作为本发明所述的尼龙复合材料的一种优选方案：所述尼龙复合材料，其弯曲强度>100Mpa，弯曲模量>3Gpa。
作为本发明的另一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供制备所述的具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：制备所述的具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料的方法，其包括，
称取尼龙树脂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、无机粉体加入到高混机中，进行高速混合，放出物料封存备用；
将所述物料投入双螺杆挤出机料斗，进行挤出拉条、风干、造粒；
其中，挤出机温各分区温度设定：一区190～220℃，二区200～230℃，三区200～240℃,四区210～245℃，五区210～245℃，六区210～240℃，七区210～235℃，八区210～230℃，机头温度200～225℃；挤出机主转速300～500r/min，主机扭矩45～55％。
作为本发明制备具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料的方法的一种优选方案：还包括，预处理所述无机粉体，将所述无机粉体倒入高速搅拌机，控制物料温度在90～100之间，转速2000～3000r/min，使用喷雾发射器将硅烷偶联剂缓慢喷入恒温高速搅拌机内，反应时间控制在5～8min。
作为本发明的另一个方面，本发明克服现有技术中存在的不足，提供所述的具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料在通讯设备后盖的应用。
本发明的有益效果：本发明材料具备现有PC/PMMA方案不具备的特点：
1)良好的流动性(不需要340℃的高温注塑，270～300℃即可满足需求)；
2)优秀的表面硬度(耐刮擦)，对其表面加硬处理能够满足H～4H的硬度要求。
3)媲美PMMA的透光率(透光率≥85％)；
4)相对PC/PMMA方案，具有良好的延展性(断裂伸长率>200％)；
5)相对PC/PMMA方案，具备较高的强度，弯曲强度>100Mpa，弯曲模量>3Gpa；
6)良好的耐黄变性。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明尼龙复合材料配方，包括尼龙树脂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、无机粉体。
优选的，尼龙树脂包括半芳香族透明尼龙、脂肪族透明尼龙中的一种或者几种；抗氧化剂包括IRGANOX 1098、IRGANOX168、科莱恩抗氧化剂SEED的复配；抗紫外剂包括TINUVIN 1577与CHIMASSORB 2020的复配；润滑剂包括硅酮、聚乙烯蜡、长碳链接枝酰胺、乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或几种；无机粉体包括纳米沉淀硫酸钡(D50粒径<400nm)、气相白炭黑(<100nm)中的一种。
优选地，半芳香族透明尼龙，由芳香族二酸与脂肪族二元胺或由芳香族二元胺与脂肪族二元酸共聚制得，包括：
MXD6
Figure BDA0002082865420000041
聚间苯二甲酰-1,6-己二胺；
聚对苯二甲酰三甲基己二胺
Figure BDA0002082865420000042
聚2，2-双(4-氨基环己基)丙烷-壬二酸-己二酸三元共聚物
Figure BDA0002082865420000043
间苯二甲酸2,5-二甲基己二胺等；
优选地，抗氧化剂为BASF的IRGANOX 1098与168和科莱恩抗氧化剂SEED按2：1：2复配；
优选地，抗紫外剂为TINUVIN 1577与CHIMASSORB 2020按1：1复配。
本发明中，选择折射率在1.52～1.64范围内的无机粉体，制得的尼龙复合材料的硬度高。
优选的，无机粉体经够硅烷偶联剂改性会进一步增加透明尼龙复合材料的透明度。
制备方法：
无机粉体预处理：将无机粉体倒入恒温高速搅拌机，控制物料温度在90～100℃之间，转速2000～3000r/min，使用喷雾发射器将硅烷偶联剂缓慢喷入恒温高速搅拌机内，反应时间控制在5～8min，后冷却封存备用。
称取尼龙树脂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、已预处理的纳米粉体加入到高混机中，常温下进行高速混合，转速1500～2000r/min，时间5～8min，放出物料封存备用；
将物料投入双螺杆挤出机料斗，进行挤出拉条、风干、造粒；
挤出机温各分区温度设定：一区190～220℃，二区200～230℃，三区200～230℃,四区210～240℃，五区210～240℃，六区210～240℃，七区210～235℃，八区210～235℃，机头温度200～220℃；挤出机主转速300～500r/min，主机扭矩45～55％。
实施例1：
无机粉体预处理：将无机粉体倒入恒温高速搅拌机，控制物料温度90℃，转速2000r/min，使用喷雾发射器将N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷缓慢喷入恒温高速搅拌机内，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的用量为无机粉体质量的1％，反应时间控制在5min，后冷却封存备用，无机粉体的折射率为1.52～1.64之间，粉体白度>96，无机粉体的平均粒径小于200nm；
称取尼龙树脂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、已预处理的纳米粉体加入到高混机中，常温下进行高速混合，转速1500r/min，时间5min，放出物料封存备用；
将物料投入双螺杆挤出机料斗，进行挤出拉条、风干、造粒；
挤出机温各分区温度设定：一区190℃，二区200℃，三区200℃,四区210℃，五区210℃，六区210℃，七区210℃，八区210℃，机头温度200℃；挤出机主转速300r/min，主机扭矩45％。
实施例2：
无机粉体预处理：将无机粉体倒入恒温高速搅拌机，控制物料温度100℃，转速3000r/min，使用喷雾发射器将双N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷缓慢喷入恒温高速搅拌机内，双氨基硅烷偶联剂的用量为无机粉体质量的2％，反应时间控制在8min，后冷却封存备用，无机粉体的折射率为1.52～1.64之间无机粉体的平均粒径小于200nm；
称取尼龙树脂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、已预处理的纳米粉体加入到高混机中，常温下进行高速混合，转速2000r/min，时间8min，放出物料封存备用；
将物料投入双螺杆挤出机料斗，进行挤出拉条、风干、造粒；
挤出机温各分区温度设定：一区220℃，二区230℃，三区230℃,四区240℃，五区240℃，六区240℃，七区235℃，八区235℃，机头温度220℃；挤出机主转速500r/min，主机扭矩55％。
实施例3：
无机粉体预处理：将无机粉体倒入恒温高速搅拌机，控制物料温度100℃，转速3000r/min，使用喷雾发射器将N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷缓慢喷入恒温高速搅拌机内，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的用量为无机粉体质量的1.2％，反应时间控制在8min，后冷却封存备用，无机粉体的平均粒径在50～80nm；
称取尼龙树脂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、已预处理的纳米粉体加入到高混机中，常温下进行高速混合，转速2000r/min，时间8min，放出物料封存备用；
将物料投入双螺杆挤出机料斗，进行挤出拉条、风干、造粒；
挤出机温各分区温度设定：一区220℃，二区230℃，三区240℃,四区245℃，五区245℃，六区240℃，七区235℃，八区230℃，机头温度225℃；挤出机主转速450r/min，主机扭矩50％。采用实施例3方法制备实验1～10尼龙复合材料配方及性能测试见表1：
表1
Figure BDA0002082865420000061
Figure BDA0002082865420000071
本发明材料具备现有PC/PMMA方案不具备的特点：
1)良好的流动性(不需要340℃的高温注塑，270～300℃即可满足需求)；
2)优秀的表面硬度(耐刮擦)，经过表面加硬处理能够满足H～4H的硬度。
3)媲美PMMA的透光率(透光率≥85％)；
4)相对PC/PMMA方案，具有良好的延展性(断裂伸长率>200％)；
5)相对PC/PMMA方案，具备较高的强度，弯曲强度>100Mpa，弯曲模量>3Gpa)；
6)良好的耐黄变性。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：包括，
无机粉体预处理：将无机粉体倒入恒温高速搅拌机，控制物料温度100℃，转速3000r/min，使用喷雾发射器将N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷缓慢喷入恒温高速搅拌机内，N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的用量为无机粉体质量的1.2％，反应时间控制在8min，后冷却封存备用，无机粉体的平均粒径在 50～80nm；
称取尼龙树脂、抗氧化剂、抗紫外剂、润滑剂、已预处理的纳米粉体加入到高混机中，常温下进行高速混合，转速2000r/min，时间8min，放出物料封存备用；
将物料投入双螺杆挤出机料斗，进行挤出拉条、风干、造粒；
挤出机温各分区温度设定：一区220℃，二区230℃，三区240℃ ,四区245℃，五区245℃，六区240℃，七区235℃，八区230℃，机头温度225℃；挤出机主转速450r/min，主机扭矩50％；
其中，所述无机粉体为沉淀硫酸钡或白炭黑，所述无机粉体的平均粒径为50～80nm；
所述尼龙树脂为聚对苯二甲酰三甲基己二胺；
所述氧化剂为IRGANOX 1098、IRGANOX168和科莱恩抗氧化剂SEED的复配；所述抗紫外剂为TINUVIN 1577与CHIMASSORB 2020的复配；
所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯；
其中，以质量百分比计，聚对苯二甲酰三甲基己二胺 97.4%、IRGANOX 1098 0.16%、IRGANOX168 0.08%、科莱恩抗氧化剂SEED 0.16%、TINUVIN 1577 0.15%、CHIMASSORB 20200.15%、季戊四醇硬脂酸酯 0.4%及无机粉体 1.5%。
2.权利要求1所述的制备方法得到的具有耐磨耐老化抗黄变的透明尼龙复合材料在通讯设备后盖的应用。
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