CN110144040A - 一种降黏添加剂改性尼龙66复合材料及其制备和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降黏添加剂改性尼龙66复合材料及其制备和应用，所述材料为降黏添加剂改性的尼龙66材料；其中降黏添加剂包括纳米粘土和/或硅油。本发明能够实现在相同分子量的前提下，相同剪切速率下，通过改变不同降黏添加剂含量，有效调控尼龙66的熔体表观黏度，改善尼龙66成型加工性能。

Description

一种降黏添加剂改性尼龙66复合材料及其制备和应用
技术领域
本发明属于改性尼龙材料及其制备和应用领域，特别涉及一种降黏添加剂改性尼龙66复合材料及其制备和应用。
背景技术
尼龙66属于五大工程塑料之一，具有质轻、耐磨、强度高、化学阻隔性好；用于纤维，具有断裂强度高、耐磨、耐疲劳、耐冲击、尺寸稳定性好等特点，被广泛应用于军工产品、橡胶骨架材料、安全气囊丝及绳、网、索类、篷布、工业滤布等领域。
通常，高分子其相对分子质量越高，其力学等性能越好，但同时高的相对分子质量又会造成差的加工性能，即熔体黏度相对较差。尼龙66熔体黏度相对较高，对于较高相对分子质量的尼龙66而言，熔体黏度增加更加明显，非常不利于后期的加工成型，尤其是纺丝成型方面。因此降低相对分子质量较高的尼龙66的熔体黏度的同时，但同时保持其原有各方面性能是摆在我们面前的一个课题。
尼龙66被广泛用于研究，其中纳米复合材料是相对较为重要的一项，粘土、碳纳米管、纳米粒子以及纳米石墨烯等用于改善尼龙66相关性能，对PA66的热稳定性和力学性能有较大提升。但对于较低黏度的尼龙66纳米复合材料的研究目前没有涉及。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种降黏添加剂改性尼龙66复合材料及其制备和应用，填补了现有对尼龙66降黏改性的空缺，该发明实现了降低尼龙66聚合过程中以及成品的熔体黏度，可以降低材料加工共的表观黏度，降低螺杆扭矩，提高在传输管道中的流动性和传输效率，有效节能减排。
本发明的一种改性尼龙66材料，所述材料为降黏添加剂改性的尼龙66材料；其中降黏添加剂包括纳米粘土和/或硅油。
所述降黏添加剂在材料中的含量为0.001-5wt％。
进一步，所述降黏添加剂在材料中的含量为0.01-2.5wt％。
所述纳米黏土的粒径大小范围：0.01-5um。
降黏添加剂其作用在于降低聚合过程中以及复合材料的黏度。
所述材料中含有辅助添加剂，包括分子量调节剂、抗氧剂、耐热稳定剂、耐候剂、颜料、光泽增强剂、染料、晶体成核剂、消光剂、增塑剂、增韧剂、抗静电剂、阻燃剂、金属及金属盐中的一种或几种。
本发明的一种改性尼龙66材料的制备方法，包括：
将包括降黏添加剂、尼龙66盐混合后，经原位聚合反应，得到改性尼龙66材料；
或将包括降黏添加剂与己二酸、己二胺混合后，经原位聚合反应，得到改性尼龙66材料；
其中降黏添加剂包括纳米粘土和/或硅油。
上述制备方法的优选方式如下：
所述原位聚合反应的原料中含有辅助添加剂，包括分子量调节剂、抗氧剂、耐热稳定剂、耐候剂、颜料、光泽增强剂、染料、晶体成核剂、消光剂、增塑剂、增韧剂、抗静电剂、阻燃剂、金属及金属盐中的一种或几种。
进一步地，辅助添加剂为分子量添加剂、抗氧剂、耐热稳定剂、硅烷偶联剂中的一种或几种。所述原位聚合反应具体为：聚合温度为0-350℃，压力为0-3.5MPa，聚合时间为1-24h。
进一步地，所述原位聚合反应具体为：聚合温度为250-300℃，压力为1.0-2.5MPa，聚合时间为5-10h。
所述在原位聚合前，其中降黏纳米粘土需要经过改性处理。
所述纳米粘土为：改性剂改性处理后的纳米粘土，改性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或几种；硅油包含但不仅限于二甲基硅油、端羧基官能团硅油、端氨基官能团硅油、苯基硅油、羟基硅油、三元共聚改性硅油中的一种或几种。进一步地，改性剂为十二烷基苯磺酸钠SDBS、十二烷基二甲基叔胺醋酸盐。
所述改性处理后的纳米粘土具体为：纳米粘土水分散液同改性剂分散液混合，10-99℃条件下，搅拌，搅拌转速为20-900r/min。
进一步地，纳米粘土水分散液同改性剂分散液混合，40-95℃条件下，搅拌，搅拌转速为20-900r/min。
所述纳米粘土水分散液的浓度为0-20wt％；改性剂相对于纳米粘土的质量分数为0-500wt％。进一步地，纳米粘土水分散液的浓度为0.01-2wt％；改性剂相对于纳米粘土的质量分数为25-250wt％。
所述经原位聚合反应，得到相同分子量前提下，表观黏度较低的尼龙66材料。
本发明提供一种所述方法制备的改性尼龙66材料。
本发明提供一种所述改性尼龙66材料的应用。
有益效果
本发明实现在相同分子量的前提下，相同剪切速率下，通过改变不同降黏添加剂含量，有效调控尼龙66的熔体表观黏度，当剪切速度为1000/s时，相对于纯的尼龙66而言，添加0.1wt％的Mclay其相对黏度可以降低将近3倍，极大改善尼龙66成型加工性能。
本发明中加工过程中，相同温度下，表观黏度较低，流动性增加，能有效降低加工过程中的能耗，提高生产效率。
附图说明
图1为Clay和Mclay的TGA曲线图；两条曲线的热失重的不同说明改性剂比较成功的黏附在黏土上；
图2为290℃下，各样品的表观黏度的测试图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。样品相对黏度采用日本标准：JIS K6933-2013。
黏土的规格：硅酸盐类纳米粘土，片径尺寸0.01-5um。
实施例1
取clay 0.75g，然后加入去离子水100g，磁力搅拌，转速300r/min，温度95℃，搅拌1h后，加入浓度为3wt％的SDBS分散液5g加入体系中，再搅拌8h。通过过滤洗涤干燥得到Mclay。
取尼龙66盐，在80℃加配置成65wt％浓度的盐溶液，加入上述制备的Mclay，分子量调节剂乙酸3.75g，3.5g抗氧剂744，机械搅拌1h，然后加入聚合反应釜，压力1.5MPa，275℃下反应5h，氮气加压排出相关材料，造粒，制备相关切片，样品相对黏度为3.1，样品编号PA66-Mclay-0.05。
实施例2
取clay 7.5g，加入500ml 80℃去离子水中，磁力500r/min搅拌2h制备clay分散液，随后加入浓度为1wt％的KH550分散液100g，继续搅拌5h。制备的分散液直接加入到80℃下50wt％的PA66盐溶液，其中PA66盐1500g，再加入3.5g耐热稳定剂168，分子量调节剂己二酸7.5g，并1000r/min机械搅拌1h，转移到聚合反应釜中，压力1.5MPa，280℃下反应6h，氮气加压排出并造粒制备相关切片，样品相对黏度为3.1，对应样品PA66-Mclay-0.5。
实施例3
取clay 1.5g，加入200ml 80℃去离子水中，磁力400r/min搅拌0.5h制备clay分散液，随后加入浓度为1wt％的十二烷基二甲基叔胺醋酸盐分散液100g，继续搅拌8h。制备的分散液经过滤、洗涤、干燥和研磨制备Mclay，加入到80℃下80wt％的PA66盐溶液，其中PA66盐1500g，再加入3.5g耐热稳定剂744，并1000r/min机械搅拌0.5h，转移到聚合反应釜中，压力1.5MPa，280℃下反应6h，氮气加压排出并造粒制备相关切片，样品相对黏度为3.1，对应样品PA66-Mclay-0.1。
实施例4
取羧基硅油6g，加入去离子水100g，磁力搅拌2h，然后加入到50℃下50wt％的PA66盐溶液，其中PA66盐1500g，2000r/min机械搅拌2h，转移到聚合反应釜中，压力1.5MPa，285℃下反应7h，氮气加压排出并造粒制备相关切片，样品相对黏度为3.1。
实施例5
取clay 1.125g，加入150ml 80℃去离子水中，磁力400r/min搅拌0.5h制备clay分散液，随后加入浓度为0.7wt％的十二烷基二甲基叔胺醋酸盐分散液90g，继续搅拌8h。制备的分散液经过滤、洗涤、干燥和研磨制备Mclay，加入到80℃下80wt％的PA66盐溶液，其中PA66盐1500g，再加入3.5g耐热稳定剂744，加入己二酸7.5g做为分子量调节剂，然后900r/min机械搅拌半小时，转移到聚合反应釜中，压力1.6MPa，280℃下反应6h，氮气加压排出并造粒制备相关切片，样品相对黏度为3.1，对应样品PA66-Mclay-0.075。

Claims (10)

1.一种改性尼龙66材料，其特征在于，所述材料为降黏添加剂改性的尼龙66材料；其中降黏添加剂包括纳米粘土和/或硅油。
2.根据权利要求1所述材料，其特征在于，所述降黏添加剂在材料中的含量为0.001-5wt％。
3.根据权利要求1所述材料，其特征在于，所述材料中含有辅助添加剂，包括分子量调节剂、抗氧剂、耐热稳定剂、耐候剂、颜料、光泽增强剂、染料、晶体成核剂、消光剂、增塑剂、增韧剂、抗静电剂、阻燃剂、金属及金属盐中的一种或几种。
4.一种改性尼龙66材料的制备方法，包括：
将包括降黏添加剂、尼龙66盐混合后，经原位聚合反应，得到改性尼龙66材料；
或将包括降黏添加剂与己二酸、己二胺混合后，经原位聚合反应，得到改性尼龙66材料；
其中降黏添加剂包括纳米粘土和/或硅油。
5.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述原位聚合反应具体为：聚合温度为0-350℃，压力为0-3.5 MPa，聚合时间为1-24h。
6.根据权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述纳米粘土为：改性剂改性处理后的纳米粘土，改性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种或几种；硅油为二甲基硅油、端羧基官能团硅油、端氨基官能团硅油、苯基硅油、羟基硅油、三元共聚改性硅油中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述改性处理后的纳米粘土具体为：纳米粘土水分散液同改性剂分散液混合，10-99℃条件下，搅拌，搅拌转速为20-900r/min。
8.根据权利要求7所述制备方法，其特征在于，所述纳米粘土水分散液的浓度为0-20wt％；改性剂相对于纳米粘土的质量分数为0-500wt％。
9.一种权利要求4所述方法制备的改性尼龙66材料。
10.一种权利要求书9所述改性尼龙66材料的应用。
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