CN112079967A - 一种辐照交联的尼龙材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种辐照交联的尼龙材料及其制备方法，属于尼龙材料改性技术领域。该方法对传统的尼龙6或尼龙66进行改性，在制备配方中加入了多官能团单体的交联剂1～5%、热稳定剂0.2～8%、乙烯‑乙酸乙烯酯共聚物1.0～8.0%熔融共混挤出，然后使用钴源或电子加速器进行辐照处理，辐照剂量10～200kGy。本发明制备的交联尼龙6/尼龙66与传统尼龙6/尼龙66相比耐温性能、力学性能均有所提高，并在一定程度上降低材料的吸水性，使其可以成为高价格、高耐热热塑性材料的替代产品。
Description
技术领域
本发明涉及尼龙材料改性技术领域，尤其涉及一种辐照交联的尼龙材料及其制备方法。
背景技术
尼龙6及尼龙66具有韧性好、力学强度高、耐磨和自润滑性优良、耐油性和化学稳定性好、易于成型加工等优异的应用性能，广泛应用于汽车工业、电子、机械等领域。为了进一步提升尼龙6/尼龙66的耐温性及力学强度，可以通过添加玻璃纤维等材料达到一定的改性目的。
传统的尼龙改性采用化学交联的方法，如专利CN201710316672.7公开的一种改性尼龙材料及其制备方法。这种化学交联制成的尼龙材料在性能上虽有改进，但仍有待改善。
与化学交联相比，辐射交联的优势是含有辐射交联添加剂的尼龙可以采用与普通热塑性塑料相同的加工工艺，即模具和机筒的温度与加工标准热塑性塑料的温度相同，并可以预期成型周期，交联助剂不影响热塑性塑料的加工阶段，同普通级尼龙树脂一样可进行注塑成型。成型后，经辐射交联的制件在耐热性能、耐灼热丝性能、耐化学性、耐环境应力开裂性和阻燃性方面都得到很大的提高。此外，辐射交联尼龙与玻璃纤维、阻燃剂等其他材料结合，可以更好地赋予尼龙新的功能。
发明内容
针对现有技术中缺陷与不足的问题，本发明提出了一种辐照交联的尼龙材料及其制备方法，制备的交联尼龙6/尼龙66与传统尼龙6/尼龙66相比耐温性能、力学性能均有所提高，并在一定程度上降低材料的吸水性，使其可以成为高价格、高耐热热塑性材料的替代产品。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种辐照交联的尼龙材料，包含有下列重量百分比组分：
尼龙6或尼龙66 80～90%
交联剂 1.0～5.0%
热稳定剂 0.2～8.0%
乙烯-乙酸乙烯酯共聚物 1.0～8.0% 。
进一步的，所述交联剂为多官能团单体。
进一步的，所述多官能团单体为TMPTMA、TMPTA、TAIC、TAC的一种或多种的混合物。
进一步的，所述热稳定剂是钙锌稳定剂、硬脂酸铝、硬脂酸钡、层状纳米磷酸锆、水滑石的一种或多种的混合物。
一种辐照交联的尼龙材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将尼龙6或尼龙66、交联剂、热稳定剂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物按照上述配比进行共混，在250～270℃下用同向双螺杆挤出机组进行熔融挤出造粒；
步骤二：将步骤一所述的产物置于高能射线区域进行辐照处理，之后在25～70℃的环境下静置1h以上。
进一步的，所述步骤二中的高能射线为钴源释放的γ射线或经过电子加速器加速的电子束。
进一步的，所述高能射线的辐照剂量为10～200kGy。
本发明具有如下有益效果：本发明通过高能射线辐照使得尼龙6或尼龙66分子链上产生烷基自由基，与交联剂上的官能团进行加成反应，从而形成三维结构的高分子网络，三维网状结构可以有效地增加分子链之间的联系，使分子链不易发生相对滑移，因此随着交联度的增加，材料抵抗形变的能力也会增强，材料强度增高。
本发明在共混挤出造粒过程中加入热稳定剂，避免由于双螺杆设备造粒过程中温度高（250～270℃），多官能团单体的挥发或热聚合而失效，无法促进尼龙6或尼龙66产生网状结构。这样造粒之后再进行辐照交联，才能保证最终的材料达到一定的交联度。
本发明将尼龙6或尼龙66进行辐射交联，可显著提升材料的耐热性能、耐灼热丝性能、耐化学性、耐环境应力开裂性和阻燃性，从而使尼龙取代更高成本的热塑性工程塑料应用于汽车和航空航天等领域成为可能。
附图说明
图1为实施例1制备的未辐射交联尼龙66粒子与辐射交联尼龙66粒子在马弗炉中，260℃，加热1min后两款粒子耐温性状态图；
图2为实施例3的“烙铁试验”装置图；
图3为实施例3制备的辐射交联尼龙6样板与未辐射交联尼龙6样板，经电烙铁试验后的状态图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行详细说明。
实施例1：
（1）取4300g尼龙66，100g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，300g钙锌稳定剂，100g层状纳米磷酸锆，300g乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，加入高速混合机400～600rpm下混合15～20min。将混合好的材料投入双螺杆挤出机，螺杆温度260℃，主机转速300～400rpm，喂料转速600～800rpm，挤出造粒。将部分造粒后的粒子放入80℃的烘箱，烘3h备用；
（2）将部分造粒后的粒子置于钴源伽马射线100kGy的吸收剂量下辐照，后置于45℃的烘箱中1h，充分去除小分子自由基。取上述辐照后的改性尼龙66粒子与未辐照处理的改性尼龙66粒子置于260℃的马弗炉中，加热1min以比较辐照前后的耐温性差异。
其耐温性差异见图1所示。
实施例2：
（1）取4475g尼龙6，75g三聚氰酸三烯丙酯，100g硬脂酸钡，50g锌钙稳定剂，300g乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，加入高速混合机400～600rpm速率下混合15～20min。将混合好的材料投入双螺杆挤出机，螺杆温度260℃，主机转速300～400rpm，喂料转速600～800rpm，挤出造粒。将部分造粒后的粒子放入80℃的烘箱，烘3h备用；
（2）将部分造粒后的粒子置于钴源伽马射线60kGy的吸收剂量下辐照，后置于50℃的烘箱中1h，充分去除小分子自由基。取上述辐照后的改性尼龙6粒子与未辐照处理的改性尼龙6粒子测试熔融指数差异，见下表：
熔融指数（300℃，1.2kg）
| 品名 | 熔融指数（g/10min） |
| 未辐照改性尼龙6 | 39.8 |
| 辐照改性尼龙6 | 7.9 |
实施例3
（1）取4125g尼龙6，75g三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯，100g硬脂酸铝，200g滑石粉，400g乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，100g黑色母粒，高速混合机中400～600rpm速率下混合15～20min。将混合好的材料投入双螺杆挤出机，螺杆温度260℃，主机转速300～400rpm，喂料转速600～800rpm，挤出造粒。将造粒后的粒子放入80℃的烘箱，烘3h备用；
（2）将上述烘干后的改性尼龙6粒子进行注塑成10cm×10cm，厚度为3mm的正方形样板，注塑温度280℃。取其中部分样板置于电子加速器电子束60kGy的吸收剂量下辐照，后置于60℃的烘箱中1h，充分去除小分子自由基。取上述辐照后的改性尼龙6方形样板与未辐照处理的改性尼龙6方形样板进行“烙铁试验”。
烙铁被加热到350℃，并与试板保持接触30s，烙铁负载1kg。其经电烙铁试验后的状态见图3所示。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种辐照交联的尼龙材料，其特征在于包含有下列重量百分比组分：
尼龙6或尼龙66 80～90%
交联剂 1.0～5.0%
热稳定剂 0.2～8.0%
乙烯-乙酸乙烯酯共聚物 1.0～8.0% 。
2.根据权利要求1所述的一种辐照交联的尼龙材料，其特征在于：所述交联剂为多官能团单体。
3.根据权利要求2所述的一种辐照交联的尼龙材料，其特征在于：所述多官能团单体为TMPTMA、TMPTA、TAIC、TAC的一种或多种的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种辐照交联的尼龙材料，其特征在于：所述热稳定剂是钙锌稳定剂、硬脂酸铝、硬脂酸钡、层状纳米磷酸锆、水滑石的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1～4任一所述的一种辐照交联的尼龙材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：将尼龙6或尼龙66、交联剂、热稳定剂、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物按照上述配比进行共混，在250～270℃下用同向双螺杆挤出机组进行熔融挤出造粒；
步骤二：将步骤一所述的产物置于高能射线区域进行辐照处理，之后在25～70℃的环境下静置1h以上。
6.根据权利要求5所述的一种辐照交联的尼龙材料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的高能射线为钴源释放的γ射线或经过电子加速器加速的电子束。
7.根据权利要求5所述的一种辐照交联的尼龙材料及其制备方法，其特征在于：所述高能射线的辐照剂量为10～200kGy。
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