CN110564148B - 一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料及制备方法。所述尼龙工程塑料由以下步骤制得：a、将铋醇盐、醇、水混合并滴加氨水，反应制得铋溶胶；b、与片状无机物粉体、含氟羧酸混合研磨的浆料喷雾干燥，收集过筛得到过筛颗粒物；c、高温煅烧，制得改性填料；d、与尼龙6/尼龙66复合树脂、增塑剂、ABS树脂、加工助剂混合后熔融挤出造粒，即得高流动性的家电外壳用注塑级尼龙工程塑料。所述方法具有以下有益效果：本发明通过在片状无机物表面形成球形氧化铋的无机流动润滑包覆层，制得的尼龙工程塑料具有优异的加工流动性，注塑制品具有强度高、翘曲度低、易于充模、避免产生熔接痕的特点。

Description

一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料及制备方法
技术领域
本发明涉及家用电器材料领域，具体涉及家电外壳塑料的制备，尤其是涉及一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料及制备方法。
背景技术
尼龙66树脂和尼龙6树脂都是应用广泛的工程塑料之一，属于结晶性材料，流动性好，耐有机溶剂，与玻纤相容性好，但是其易吸水，尺寸稳定性差，耐热性较差，经过玻纤增强之后表面光泽度差，特别对于大型部件尺寸稳定性不足，流动性亦变差。润滑剂是一种能够改善聚合物成型加工时的流动性的物质。树脂的熔料通常粘度很高，在成型中，熔料必须在极短的时问内，由喷嘴、浇口和流道进入模腔，为了使熔料能顺利地在极短时间内充满模腔，降低熔料的粘度，改善熔料的流动性至为关键。这就是加入润滑剂的作用，此外，润滑剂还能促进熔融、便于脱模、防止静电、防止粘连等作用。
目前，润滑剂主要分为无机润滑剂和有机润滑剂两种。有机润滑剂包括脂肪酸酰胺类润滑剂、烃类润滑剂、复合润滑剂、硅氧烷润滑剂等，而有机润滑剂在耐高温、减少强度损失、提高加工性、提高制品耐磨性等方面相比于无机润滑剂较差。无机润滑剂作为塑料加工的新秀，近些年得到了快速的发展。选用吸油量低、吸树脂量低的无机粉体如硫酸钡、玻璃微珠、石墨、二氧化硅、叶腊石、硫化锌、氧化锌、蛇纹石、滑石粉等，利用无机粉体良好的滑动效应，可以替代有机润滑剂，在耐高温、减少强度损失、提高加工性、提高制品耐磨性等方面具有显著作用。
专利申请号201010575365.9公开了一种绿色环保薄壁快速注塑专用尼龙6材料，由以下成分按重量份组成，尼龙6切片85.5～99重量份、成核剂0.1～0.3重量份、高速流动改性剂1.0～3.0重量份、增塑剂1.0～8.0重量份、抗氧化剂0.3～1.5重量份、其他助剂0.1～1.5重量份。
专利申请号200910158812.8公开了一种高流动耐低温尼龙扎带料及其制备方法。该高流动耐低温尼龙扎带料中各组分及其重量份数如下：100重量份尼龙、4～18重量份增韧剂、0.2～1.0重量份表面光亮剂、0.5～0.8重量份高温抗氧剂、0.3～0.8重量份润滑剂。该高流动耐低温尼龙扎带料的制备方法是将原料充分混合，并将混合物通过同向双螺杆挤出造粒，烘干后即得高流动耐低温尼龙扎带专用料；得到的高流动耐低温尼龙扎带专用料，在280～310℃条件下，通过模具注塑成型耐低温尼龙扎带。
专利申请号201210508295.4公开了一种高流动性长玻纤增强尼龙6材料，由以下重量份的组分制备而成：高流动性尼龙6 500～700重量份、连续玻璃纤维300～500重量份、抗氧剂6～10重量份、润滑剂4～8重量份、相容剂3～6重量份。
专利申请号201610206722.1公开了一种高流动易脱模的尼龙6复合材料及其制备方法。包括以下步骤：a、备料，包括以下质量份数的组分：注塑级尼龙6 75～86重量份、EXPANCEL微球粉体5～15重量份、褐煤酸钙0.5～2重量份、滑石粉0.3～1.4重量份、油酸1～2重量份；b、混料，将步骤A中的组分充分混合，得到共混物；c、制备，将步骤B的共混物经挤出机的机头挤出、切粒即得高流动易脱模的尼龙6复合材料。
由此可见，现有技术中用于家电外壳材料等的尼龙工程塑料使用无机润滑剂时，由于现有无机物的滑动效应有限，存在分散性差、球形度不高、粒度粗而不均匀等缺陷，影响了材料的加工流动性，制约了尼龙工程塑料的进一步发展应用。
发明内容
为有效解决上述技术问题，本发明提出了一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料及制备方法，可有效提高尼龙工程塑的加工流动性，制得注塑制品强度高、翘曲度低、易于充模、避免产生熔接痕。
本发明的具体技术方案如下：
一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料的制备方法，所述尼龙工程塑料是由铋溶胶、片状无机物粉体、含氟羧酸研磨形成浆料，通过喷雾干燥、高温煅烧制成改性填料，最后与尼龙6/尼龙66复合树脂、增塑剂、ABS树脂、加工助剂混合后熔融挤出造粒而制得，具体的制备步骤为：
a、以铋醇盐Bi(OCH2CH2OCH3)3作为前驱体，加入醇和水，混合均匀，继续滴加氨水调节pH值为8～11，在20～30℃下反应3～5h，制得铋溶胶；其中，氨水质量浓度为20～30％；
b、将步骤a制得的铋溶胶与片状无机物粉体、含氟羧酸混合投入球磨机中，研磨混匀至形成浆料，接着超声振荡分散，在60～70℃下进行喷雾干燥，将收集得到颗粒物过300目标准筛，得到过筛颗粒物；
c、将步骤b得到的过筛颗粒物置于马弗炉中，通入空气并以3～8℃/min的速率缓慢升温至500～550℃煅烧3～5h，在片状无机物粉体表面形成球形氧化铋的无机流动润滑包覆层，收集产物并除杂，得到具有良好自流动性的改性填料；
d、将步骤c制得的改性填料与尼龙6/尼龙66复合树脂、增塑剂、ABS树脂、加工助剂加入高速混合机中以500～800r/min速率混合30～60min，将得到的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，螺杆转速为100～200r/min，螺杆温度为170～230℃，即得高流动性的家电外壳用注塑级尼龙工程塑料。
优选的，所述步骤a中，醇为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇中的至少一种。
优选的，步骤a中，Bi(OCH2CH2OCH3)325～30重量份、醇2～5重量份、水65～73重量份。
优选的，所述步骤b中，片状无机物粉体为过100目筛的蒙脱石、叶腊石、白云母、滑石粉中的至少一种。
优选的，所述步骤b中，含氟羧酸为全氟丁酸、全氟辛酸、三氟乙酸、五氟苯甲酸、对氟苯甲酸中的至少一种。
优选的，步骤b中，铋溶胶59～67重量份、片状无机物粉体30～35重量份、含氟羧酸3～6重量份。
优选的，所述步骤d中，增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯中的至少一种。
优选的，所述步骤d中，加工助剂为稳定剂、抗氧剂、阻燃剂中的至少一种；所述稳定剂为二盐基亚磷酸铅，硬脂酸镉，硬脂酸钡，硬脂酸锌中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述阻燃剂为三氧化二锑
优选的，步骤d中，改性填料10～20重量份、尼龙6/尼龙66复合树脂52～73重量份、增塑剂1～2重量份、ABS树脂15～20重量份、加工助剂1～6重量份。其中尼龙6、尼龙66按照质量比1:3复合。
氧化铋是一种特殊的材料，具有立方萤石矿型结构，而纳米球形氧化铋具有高球度、高分散性，粒度小而均匀的特点，具备良好的流动性。本发明通过在片状无机物表面原位生成氧化铋包覆层，提升了填料的滑动效应。
本发明上述内容还提出由上述方法制备得到的一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料，将铋醇盐、醇、水混合并滴加氨水，反应制得铋溶胶；与片状无机物粉体、含氟羧酸混合研磨形成浆料后喷雾干燥，收集过筛得到过筛颗粒物；在空气氛围中高温煅烧，制得改性填料；与尼龙6/尼龙66复合树脂、增塑剂、ABS树脂、加工助剂混合后熔融挤出造粒，即得。
本发明的有益效果为：
1.提出了利用纳米球形氧化铋包覆片状无机物制成填料制备家电外壳用注塑级尼龙工程塑料的方法。
2.本发明通过在片状无机物表面形成球形氧化铋的无机流动润滑包覆层，表面的纳米氧化铋具有高球度、高分散性，粒度小而均匀，解决了现有无机物的滑动效应有限的问题。
3.本发明制得的尼龙工程塑料具有优异的加工流动性，利用其注塑所获得的制品强度高、翘曲度低、易于充模、避免产生熔接痕。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
a、以28重量份铋醇盐Bi(OCH2CH2OCH3)3作为前驱体，加入3重量份甲醇和69重量份水，混合均匀，继续滴加氨水调节pH值为10，在25℃下反应4h，制得铋溶胶；
b、将步骤a制得的64重量份铋溶胶与32重量份片状无机物粉体、4重量份含氟羧酸混合投入球磨机中，研磨混匀至形成浆料，接着超声振荡分散，在65℃下进行喷雾干燥，将收集得到颗粒物过300目标准筛，得到过筛颗粒物；其中，片状无机物粉体为过100目筛的蒙脱石，含氟羧酸为全氟丁酸；
c、将步骤b得到的过筛颗粒物置于马弗炉中，通入空气并以5℃/min的速率缓慢升温至520℃煅烧4h，收集产物并除杂，得到具有良好自流动性的改性填料；
d、将步骤c制得的15重量份改性填料与62重量份尼龙6/尼龙66复合树脂(其中尼龙6、尼龙66按照质量比1:3复合)、1重量份增塑剂、18重量份ABS树脂、4重量份加工助剂加入高速混合机中以600r/min速率混合40min，混合均匀，将得到的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，螺杆转速为150r/min，螺杆温度为200℃，即得高流动性的家电外壳用注塑级尼龙工程塑料；其中，增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯，加工助剂为三氧化二锑。
实施例2
a、以26重量份铋醇盐Bi(OCH2CH2OCH3)3作为前驱体，加入3重量份乙醇和71重量份水，混合均匀，继续滴加氨水调节pH值为9，在22℃下反应4.5h，制得铋溶胶；
b、将步骤a制得的65重量份铋溶胶与31重量份片状无机物粉体、4重量份含氟羧酸混合投入球磨机中，研磨混匀至形成浆料，接着超声振荡分散，在63℃下进行喷雾干燥，将收集得到颗粒物过300目标准筛，得到过筛颗粒物；其中，片状无机物粉体为过100目筛的叶腊石，含氟羧酸为全氟辛酸；
c、将步骤b得到的过筛颗粒物置于马弗炉中，通入空气并以3℃/min的速率缓慢升温至510℃煅烧4.5h，收集产物并除杂，得到具有良好自流动性的改性填料；
d、将步骤c制得的13重量份改性填料与68重量份尼龙6/尼龙66复合树脂(其中尼龙6、尼龙66按照质量比1:3复合)、1重量份增塑剂、16重量份ABS树脂、2重量份加工助剂加入高速混合机中以500r/min速率混合60min，混合均匀，将得到的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，螺杆转速为200r/min，螺杆温度为170℃，即得高流动性的家电外壳用注塑级尼龙工程塑料；其中，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯，加工助剂为硬脂酸镉、受阻酚类抗氧剂。
实施例3
a、以28重量份铋醇盐Bi(OCH2CH2OCH3)3作为前驱体，加入4重量份丙醇和68重量份水，混合均匀，继续滴加氨水调节pH值为10，在28℃下反应3.5h，制得铋溶胶；
b、将步骤a制得的61重量份铋溶胶与34重量份片状无机物粉体、5重量份含氟羧酸混合投入球磨机中，研磨混匀至形成浆料，接着超声振荡分散，在68℃下进行喷雾干燥，将收集得到颗粒物过300目标准筛，得到过筛颗粒物；其中，片状无机物粉体为过100目筛的白云母，含氟羧酸为三氟乙酸；
c、将步骤b得到的过筛颗粒物置于马弗炉中，通入空气并以8℃/min的速率缓慢升温至540℃煅烧3.5h，收集产物并除杂，得到具有良好自流动性的改性填料；
d、将步骤c制得的17重量份改性填料与57重量份尼龙6/尼龙66复合树脂(其中尼龙6、尼龙66按照质量比1:3复合)、1重量份增塑剂、19重量份ABS树脂、5重量份加工助剂加入高速混合机中以800r/min速率混合30min混合均匀，将得到的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，螺杆转速为100r/min，螺杆温度为230℃，即得高流动性的家电外壳用注塑级尼龙工程塑料；其中，增塑剂为邻苯二甲酸二正辛酯，加工助剂为阻燃剂三氧化二锑。
实施例4
a、以25重量份铋醇盐Bi(OCH2CH2OCH3)3作为前驱体，加入2重量份乙二醇和73重量份水，混合均匀，继续滴加氨水调节pH值为8，在20℃下反应5h，制得铋溶胶；
b、将步骤a制得的67重量份铋溶胶与30重量份片状无机物粉体、3重量份含氟羧酸混合投入球磨机中，研磨混匀至形成浆料，接着超声振荡分散，在60℃下进行喷雾干燥，将收集得到颗粒物过300目标准筛，得到过筛颗粒物；其中，片状无机物粉体为过100目筛的滑石粉，含氟羧酸为对氟苯甲酸；
c、将步骤b得到的过筛颗粒物置于马弗炉中，通入空气并以6℃/min的速率缓慢升温至500℃煅烧5h，收集产物并除杂，得到具有良好自流动性的改性填料；
d、将步骤c制得的10重量份改性填料与73重量份尼龙6/尼龙66复合树脂(其中尼龙6、尼龙66按照质量比1:3复合)、1重量份增塑剂、15重量份ABS树脂、1量份加工助剂加入高速混合机中以700r/min速率混合50min混合均匀，将得到的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，螺杆转速为120r/min，螺杆温度为180℃，即得高流动性的家电外壳用注塑级尼龙工程塑料；其中，增塑剂为邻苯二甲酸丁苄酯，加工助剂为硬脂酸钡。
实施例5
a、以30重量份铋醇盐Bi(OCH2CH2OCH3)3作为前驱体，加入5重量份乙二醇和65重量份水，混合均匀，继续滴加氨水调节pH值为11，在30℃下反应3h，制得铋溶胶；
b、将步骤a制得的59重量份铋溶胶与35重量份片状无机物粉体、6重量份含氟羧酸混合投入球磨机中，研磨混匀至形成浆料，接着超声振荡分散，在70℃下进行喷雾干燥，将收集得到颗粒物过300目标准筛，得到过筛颗粒物；其中，片状无机物粉体为过100目筛的蒙脱石，含氟羧酸为对氟苯甲酸；
c、将步骤b得到的过筛颗粒物置于马弗炉中，通入空气并以4℃/min的速率缓慢升温至550℃煅烧3h，收集产物并除杂，得到具有良好自流动性的改性填料；
d、将步骤c制得的20重量份改性填料与52重量份尼龙6/尼龙66复合树脂(其中尼龙6、尼龙66按照质量比1:3复合)、1重量份增塑剂、20重量份ABS树脂、6重量份加工助剂加入高速混合机中以650r/min速率混合45min，混合均匀，将得到的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，螺杆转速为180r/min，螺杆温度为220℃，即得高流动性的家电外壳用注塑级尼龙工程塑料；其中，增塑剂为邻苯二甲酸二环己酯，加工助剂为三氧化二锑。
对比例1
将10重量份氧化铋与35重量份片状无机物粉体研磨混匀，得到具有自流动性的改性填料；
将20重量份改性填料与52重量份尼龙6/尼龙66复合树脂(其中尼龙6、尼龙66按照质量比1:3复合)、1重量份增塑剂、20重量份ABS树脂、6重量份加工助剂加入高速混合机中以650r/min速率混合45min，混合均匀，将得到的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，螺杆转速为180r/min，螺杆温度为220℃，即得高流动性的家电外壳用注塑级尼龙工程塑料；其中，增塑剂为邻苯二甲酸二环己酯，加工助剂为三氧化二锑。
对比例1相比于实施例5，没有采用在片状无机粉表面生长球形氧化铋的方法，而是直接将氧化铋与片状物复合作为改性流动性的填料。
上述实施例1～5及对比例1制得的尼龙工程塑料，测试其熔体流动速率，测试表征的方法或条件如下：
熔体流动速率：参照GB/T 3682-2008标准，将本发明制得的尼龙工程塑料加工为标准样品，采用XRZ－400型熔体流动速率测定仪进行测试，测定的标准条件按照ASTMD-1238执行，测得样品的熔体流动速率。
结果如表1所示。
表1：
Figure GDA0003201839220000091

Claims (9)

1.一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于：所述尼龙工程塑料是由铋溶胶、片状无机物粉体、含氟羧酸研磨形成浆料，通过喷雾干燥、高温煅烧制成改性填料，最后与尼龙6和尼龙66复合树脂、增塑剂、ABS树脂、加工助剂混合后熔融挤出造粒而制得，具体的制备步骤为：
a、以铋醇盐Bi(OCH2CH2OCH3)3作为前驱体，加入醇和水，混合均匀，继续滴加氨水调节pH值为8～11，在20～30℃下反应3～5h，制得铋溶胶；
b、将步骤a制得的铋溶胶与片状无机物粉体、含氟羧酸混合投入球磨机中，研磨混匀至形成浆料，接着超声振荡分散，在60～70℃下进行喷雾干燥，将收集得到颗粒物过300目标准筛，得到过筛颗粒物；其中，铋溶胶为59～67重量份、片状无机物粉体为30～35重量份、含氟羧酸为3～6重量份；
c、将步骤b得到的过筛颗粒物置于马弗炉中，通入空气并缓慢升温至500～550℃煅烧3～5h，在片状无机物粉体表面形成球形氧化铋的无机流动润滑包覆层，收集产物并除杂，得到具有良好自流动性的改性填料；
d、将步骤c制得的改性填料与尼龙6和尼龙66复合树脂、增塑剂、ABS树脂、加工助剂加入高速混合机中混合均匀，将得到的混合物料投入双螺杆挤出机进行熔融挤出造粒，即得高流动性的家电外壳用注塑级尼龙工程塑料。
2.根据权利要求1所述一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤a中，醇为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于：步骤a中，Bi(OCH2CH2OCH3)3 25～30重量份、醇2～5重量份、水65～73重量份。
4.根据权利要求1所述一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，片状无机物粉体为过100目筛的蒙脱石、叶腊石、白云母、滑石粉中的至少一种。
5.根据权利要求1所述一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤b中，含氟羧酸为全氟丁酸、全氟辛酸、三氟乙酸、五氟苯甲酸、对氟苯甲酸中的至少一种。
6.根据权利要求1所述一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤d中，增塑剂为邻苯二甲酸二(2-乙基己)酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二正辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于：所述步骤d中，加工助剂为稳定剂、抗氧剂、阻燃剂中的至少一种；所述稳定剂为二盐基亚磷酸铅，硬脂酸镉，硬脂酸钡，硬脂酸锌中的至少一种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述阻燃剂为三氧化二锑。
8.根据权利要求1所述一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料的制备方法，其特征在于：步骤d中，改性填料10～20重量份、尼龙6和尼龙66复合树脂52～73重量份、增塑剂1～2重量份、ABS树脂15～20重量份、加工助剂1～6重量份。
9.权利要求1～8任一项所述方法制备得到的一种家电外壳用注塑级尼龙工程塑料。
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