CN110655785A - 一种适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

一种适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒及其制备方法和应用，以重量百分含量计，其原料包括：尼龙6 58‑85%；增韧剂10‑30%；抗氧化剂0.1‑2.5%；润滑剂2‑7.5%；成核剂0.1‑2%；尼龙6的相对硫酸粘度为2.3‑3.2；制备方法：按配方称取各原料，混合，挤压造粒，干燥，制成；以及采用上述尼龙母粒制成的低温尼龙扎带；本发明的尼龙母粒成型速度快，在注塑时将少量的尼龙母粒与尼龙基料混合注塑即可制成尼龙扎带，避免了大部分的尼龙基料需要经过两次热加工的缺陷，不仅赋予了尼龙扎带优异的耐低温性能，而且还能够兼具优异的机械性能。

Description

一种适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于聚合物材料及加工技术领域，具体涉及一种适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒及其制备方法和应用。
背景技术
扎带是一类线配线缆类配件，其中的低温扎带十分的轻便和结实，主要是用来进行捆扎物品，而且它在使用的过程中还可以耐低温，对于很多的特殊场所来说非常的实用。目前市场上流行的低温扎带主要是尼龙扎带，它不仅结实耐用，而且在使用过程中，尼龙所具有的韧性使扎带不易断裂；另一方面，不同型号的尼龙扎带都具有特定的尺寸，在使用过程中，客户不需要再次量尺寸，可以直接使用，进而在使用过程中可以显著减少工作量；再者，低温扎带所拥有的使用寿命也非常的长久，很多生产类的企业都会选择使用扎带。特别是近年来，尼龙扎带在建筑和民用领域中的应用飞速发展，扎带市场具有广阔的市场应用前景。
随着生产技术的不断进步，低温扎带的市场出现了多元化趋势；但由于各种技术参差不齐，低温扎带市场在产品竞争方面出现了一些乱象，竞争也越来越激烈。近年来，社会各个层面对环保的重视程度越来越高，客户对成本和扎带质量的控制越来越严格，因此，一些非环保技术方案终究会淘汰出局，靠降低产品性能实现低成本的技术方案也会遭到用户的摒弃。
通常尼龙扎带所承受的温度范围在-20℃到75℃，随着尼龙扎带应用领域的拓展，使部分尼龙扎带在更加苛刻的环境中使用，对尼龙扎带承受的最低使用温度范围的要求越来越高，有些领域要求尼龙扎带能够忍耐-30℃的使用环境，甚至-40℃的使用环境。然而对于一般的尼龙扎带来说，无法承受-20℃以下的使用环境。
目前为了使尼龙扎带能够适应更低的使用温度，塑料改性技术是一个低成本、最直接、更有效的技术方案。当前制备低温扎带原料的主流技术是将在尼龙中添加10～20％弹性体增韧剂，改善尼龙的低温韧性。这项技术的缺点是：弹性体用量大、成本高；而且弹性体在扎带生产温度下易黄变，产品颜色主要是黑色；大量弹性体的使用，降低了扎带的脱扣力。
也有人提出如下添加百分含量约为3.81-15.1％增韧剂的技术方案实现尼龙扎带的耐低温性能，例如中国发明专利CN101608062B，其公开了一种高流动耐低温尼龙扎带料，由以下重量份数的组分组成：尼龙100份；增韧剂4～18份；表面光亮剂0.2～1.0份；高温抗氧剂0.5～0.8份；润滑剂0.3～0.8份；所述的尼龙为脂肪族聚酰胺或其混合物；将以上各组分按重量比均匀混合后得到的混合物，在240～260℃条件下，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料。此专利通过增韧剂与表面光亮剂的配合实现了整体材料较好的流动性和耐低温性能，然而此种尼龙扎带的机械性能有所降低，同时黄色指数增加(易黄变)，制造成本增加。申请人研究发现，之所以出现上述尼龙扎带物理力学性能下降、扎带易黄变的问题，是由于扎带含有的尼龙原料需要经过熔融挤出一次热加工，然后制成产品时还需要注塑二次热加工，带来的影响是尼龙基料经过两次热加工后会在体系中发生部分热降解或水解降解，这不仅降低尼龙的粘度，更会导致尼龙制品的物理机械性能变差、制品黄色指数增加，制造成本增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中的不足，提供一种新型的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，其成型速度快，在注塑时将少量的尼龙母粒与尼龙基料混合注塑即可制成尼龙扎带，避免了大部分的尼龙基料需要经过两次热加工的缺陷，不仅赋予了尼龙扎带优异的耐低温性能，而且还能够兼具优异的机械性能。
本发明还提供了上述适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒的制备方法。
本发明还提供了一种低温尼龙扎带。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，以重量百分含量计，所述尼龙母粒的原料包括：
尼龙6 58-85％；
增韧剂 10-30％；
抗氧化剂 0.1-2.5％；
润滑剂 2.0-7.5％；
成核剂 0.1-2.0％；
其中，所述尼龙6的相对硫酸粘度为2.3-3.2。
根据本发明的一些优选方面，以重量百分含量计，所述原料中：尼龙6 70～80％、增韧剂13～25％、抗氧化剂0.5～2.0％、润滑剂3.0～6.0％和成核剂0.5～1.5％。
根据本发明的进一步优选方面，以重量百分含量计，所述原料中：尼龙672～78％、增韧剂16～22％、抗氧化剂0.75～1.25％、润滑剂4.0～6.0％和成核剂0.75～1.25％。
在本发明的一些实施方案中，所述增韧剂为选自乙烯-丙烯酸酯或盐的共聚物、乙烯-丙烯酸酯或盐-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸酯或盐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-烯烃共聚物、乙烯-丙烯酸-丙烯酸酯或盐的共聚物、乙烯-马来酸酐或酯-丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐-苯乙烯共聚物和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶中的一种或多种的组合。
在本发明的一些实施方案中，所述抗氧化剂为选自N,N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、抗氧剂ST-181A、碘化亚铜和碘化钾中的一种或多种的组合。
在本发明的一些实施方案中，所述润滑剂为选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钠、十八烷醇、双硬脂酸铝、亚乙基双十八酰胺、N,N‘-亚乙基双硬脂酸酰胺、硅酮粉、氨基硅油、聚乙烯蜡、聚氧化乙烯蜡、褐煤蜡和科莱恩的皂化褐煤蜡中的一种或多种的组合。
在本发明的一些实施方案中，所述成核剂为选自滑石粉、苯基次磷酸钠、苯基次磷酸锌、改性有机蒙脱土、氟化钙、尼龙22、煅烧硅灰石、煅烧氧化铝、成核剂CAV102、二硫化钼、石墨和成核剂KL-102中的一种或多种的组合。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
按配方称取各原料，混合，经双螺杆挤出机挤压造粒，干燥，制成；
其中，所述双螺杆挤出机各区温度设置从主喂料起分别为：100-150℃、130-180℃、160-200℃、200-230℃、240-260℃、245-275℃、220-250℃、220-250℃、220-250℃、220-250℃，模口温度为210-245℃。
根据本发明的一些优选方面，所述双螺杆挤出机各区温度设置从主喂料起分别为：115-125℃、155-165℃、175-185℃、215-225℃、245-255℃、255-265℃、225-235℃、235-245℃、235-245℃、235-245℃，模口温度为230-240℃。
在本发明的一些实施方式中，在制备尼龙母粒的过程中，所述干燥在75-85℃下进行，通常控制水分含量小于等于0.2％。
根据本发明的一个优选且具体的方面，所述双螺杆挤出机各区温度设置从主喂料起分别为：120℃、160℃、180℃、220℃、250℃、260℃、230℃、240℃、240℃、240℃，模口温度为235℃。
本发明提供的又一技术方案：一种低温尼龙扎带，所述尼龙扎带的原料包括尼龙66和上述所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，以质量百分含量计，所述尼龙母粒占所述原料的质量百分含量为10-30％。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述尼龙66的粘度为2.4-3.2。本发明所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒能够改善尼龙的流动性能，使熔体在更短的时间内充满模具。
本发明中，“相对硫酸粘度”、“粘度”均可采用本领域中的常规方法测得，例如采用GB/T 10247-2008测定。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明创新地提供一种新型的尼龙母粒，其能够快速成型，在注塑时将少量的尼龙母粒与尼龙基料混合注塑即可制成尼龙扎带，避免了大部分的尼龙基料需要经过两次热加工的缺陷，不仅赋予了尼龙扎带优异的耐低温性能、耐黄变性能，通过尼龙6与尼龙66的合金化使得本发明的尼龙扎带还获得了极佳的物理力学性能；其中尼龙扎带中增韧剂含量较少，成本低，而且产品可以满足各种颜色的扎带的生产需求，脱扣力(其为扎带的拉伸性能、弯曲性能等力学性能的综合体现)显著提高。
同时本发明的尼龙母粒可以明显加快尼龙结晶速度，降低后结晶对尼龙尺寸稳定性的影响，而且还可以改善注射制品的尺寸稳定性、减少注射成型时间1-5秒。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述中，如无特殊说明，所有的原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。
实施例1-4
本些实施例提供的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，其原料配方如下表1所示。
表1
Figure BDA0002232322360000051
Figure BDA0002232322360000061
上述适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒的制备方法为：按配方称取各原料，混合，经双螺杆挤出机挤压造粒，80℃干燥5h，即可制成；其中，所述双螺杆挤出机各区温度设置从主喂料起分别为：：120℃、160℃、180℃、220℃、250℃、260℃、230℃、240℃、240℃、240℃，模口温度为235℃。
实施例5-8
本些实施例提供低温尼龙扎带，其原料配方如下表2所示。
表2
Figure BDA0002232322360000062
上述尼龙扎带的制备方法为：按配方称取原料，混合，注塑，制成；其中一至四区的加热温度依次为265℃、305℃、325℃、315℃，注射压力为80MPa。
对比例1
本例提供的尼龙扎带，以质量份数计，其原料包括：尼龙66 81.1份、增韧剂18份、抗氧化剂0.2份、润滑剂0.5份和成核剂0.2份；其中增韧剂、抗氧化剂、润滑剂和成核剂的成分与实施例1相同。
制备：按配方称取各原料，然后按照实施例1的挤出条件进行挤出造粒，然后按照实施例5的注塑条件进行注塑，制成尼龙扎带。
对比例2
本例提供的尼龙扎带，以质量份数计，其原料包括：尼龙6 15.1份、尼龙66 80份、增韧剂4份、抗氧化剂0.2份、润滑剂0.5份和成核剂0.2份；其中增韧剂、抗氧化剂、润滑剂和成核剂的成分与实施例1相同。
制备：按配方称取各原料，然后按照实施例1的挤出条件进行挤出造粒，然后按照实施例5的注塑条件进行注塑，制成尼龙扎带。
性能测试
将上述实施例5-8以及对比例1-2所获得的尼龙扎带进行如下一些性能测试，具体结果参见表3(测试扎带尺寸是4.8mm系列产品)。
其中，低温落锤试验(体现韧性)、最低使用温度试验、脱扣力(体现综合力学性能)测试参照标准UL62275。低温抗折试验方法是样品在温度23±2℃、相对湿度50％的环境中放置48小时，然后放置在设置特定温度的低温试验箱内，冷冻4小时后，在低温试验箱内快速对折试验，无断裂现象为通过(通过率达到95％视为合格)。
每个测试项目进行十次试验，如果有一次试验失败，再进行十次试验，如果全部成功，则测试通过，否则，视为不合格。
表3
Figure BDA0002232322360000081
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，其特征在于，以重量百分含量计，所述尼龙母粒的原料包括：
尼龙6 58-85％；
增韧剂 10-30％；
抗氧化剂 0.1-2.5％；
润滑剂 2.0-7.5％；
成核剂 0.1-2.0％；
其中，所述尼龙6的相对硫酸粘度为2.3-3.2。
2.根据权利要求1所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，其特征在于，以重量百分含量计，所述原料中：尼龙6 70～80％、增韧剂13～25％、抗氧化剂0.5～2.0％、润滑剂3.0～6.0％和成核剂0.5～1.5％；
优选地，以重量百分含量计，所述原料中：尼龙6 72～78％、增韧剂16～22％、抗氧化剂0.75～1.25％、润滑剂4.0～6.0％和成核剂0.75～1.25％。
3.根据权利要求1或2所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，其特征在于，所述增韧剂为选自乙烯-丙烯酸酯或盐的共聚物、乙烯-丙烯酸酯或盐-马来酸酐共聚物、乙烯-丙烯酸酯或盐-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-醋酸乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-烯烃共聚物、乙烯-丙烯酸-丙烯酸酯或盐的共聚物、乙烯-马来酸酐或酯-丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐-苯乙烯共聚物和马来酸酐接枝三元乙丙橡胶中的一种或多种的组合。
4.根据权利要求1或2所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，其特征在于，所述抗氧化剂为选自N,N’-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、抗氧剂ST-181A、碘化亚铜和碘化钾中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1或2所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，其特征在于，所述润滑剂为选自硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钠、十八烷醇、双硬脂酸铝、亚乙基双十八酰胺、N,N‘-亚乙基双硬脂酸酰胺、硅酮粉、氨基硅油、聚乙烯蜡、聚氧化乙烯蜡、褐煤蜡和科莱恩的皂化褐煤蜡中的一种或多种的组合。
6.根据权利要求1或2所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，其特征在于，所述成核剂为选自滑石粉、苯基次磷酸钠、苯基次磷酸锌、改性有机蒙脱土、氟化钙、尼龙22、煅烧硅灰石、煅烧氧化铝、成核剂CAV102、二硫化钼、石墨和成核剂KL-102中的一种或多种的组合。
7.一种权利要求1-6中任一项权利要求所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
按配方称取各原料，混合，经双螺杆挤出机挤压造粒，干燥，制成；
其中，所述双螺杆挤出机各区温度设置从主喂料起分别为：100-150℃、130-180℃、160-200℃、200-230℃、240-260℃、245-275℃、220-250℃、220-250℃、220-250℃、220-250℃，模口温度为210-245℃。
8.根据权利要求1所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机各区温度设置从主喂料起分别为：115-125℃、155-165℃、175-185℃、215-225℃、245-255℃、255-265℃、225-235℃、235-245℃、235-245℃、235-245℃，模口温度为230-240℃。
9.一种低温尼龙扎带，其特征在于，所述尼龙扎带的原料包括尼龙66和权利要求1-6中任一项权利要求所述的适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒，以质量百分含量计，所述尼龙母粒占所述原料的质量百分含量为10-30％。
10.根据权利要求9所述的低温尼龙扎带，其特征在于，所述尼龙66的粘度为2.4-3.2。
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