CN112778757B - 一种高密度尼龙复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种高密度尼龙复合材料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高密度尼龙复合材料及其制备方法与应用。所述高密度尼龙复合材料包括PA树脂、高密度铁粉份、抗氧助剂、润滑剂；所述高密度铁粉为尺寸大于0.1mm的含铁颗粒集合体；所述抗氧助剂为N，N‑双[β(3，5‑二叔丁基‑4‑羟基苯基)丙酰]肼。本发明通过在PA树脂添加特定尺寸大小和铁含量的高密度铁粉，制备得到高密度尼龙复合材料，并通过选取添加特定的抗氧助剂，使得高密度尼龙复合材料的外观不容易发生改变。

Description

一种高密度尼龙复合材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种高密度尼龙复合材料及其制备方法与应用。
背景技术
尼龙材料是一种常见的工程塑料，广泛应用于电子电气、家用电器、机电工业、汽车电器等领域。随着科技的不断发展和进步，各行业对于材料性能不断提出新的要求。目前市面上基本上没有高密度改性的尼龙材料(密度至少要求≥2.2g/cm3)，大部分改性尼龙材料的密度都是低于1.5g/cm3以下。但是在某些领域如玩具、文具用品或者游戏筹码等行业中，非常关注产品的密度，希望产品密度大、比重高，这样会使得产品更加有质感，可以提升客户的使用体验。为了获得高密度改性的尼龙材料，中国专利(CN103374221A)公开了一种新型高密度复合材料的制备方法，其在尼龙树脂中添加铁氧体粉，虽然能够一定程度提高改性尼龙材料的密度，但铁氧体粉具有磁性，使得改性尼龙材料并非适用于大部分行业使用。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述缺陷，提供一种高密度尼龙复合材料。
本发明的另一目的在于提供所述高密度尼龙复合材料的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述高密度尼龙复合材料的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种高密度尼龙复合材料，包括以下按重量份计算的组分：
Figure BDA0002866642840000011
所述高密度铁粉为粒径大于0.1mm的含铁颗粒集合体；
所述抗氧助剂为N，N-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼。
本发明选用了高密度铁粉作为填充材料添加到PA树脂中，避免改性后的尼龙材料具有磁性。但是为了获得较高密度的尼龙材料需要较高填充量的高密度铁粉，而高填充量的铁粉容易导致生锈，使用一段时间后尼龙材料的外观会发生改变且会导致性能下降。本发明发明人通过大量实验发现，通过控制高密度铁粉的粒径并与N，N-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼进行配合，使N，N-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼与高密度铁粉发生络合作用，降低高密度铁粉后期与氧气和水反应的活性，从而防止铁粉生锈。
优选地，本发明所述高密度尼龙复合材料包括以下按重量份计算的组分：
Figure BDA0002866642840000021
本发明所述含铁颗粒集合体为单质Fe。本发明所述高密度铁粉的Fe含量≥90％。
优选地，本发明所述高密度铁粉的粒径1.5～10mm。
本发明所述PA树脂是主链中具有酰胺键(－NHCO－)的聚合物的聚酰胺树脂。包括但不限于以下物质：通过二元胺和二元羧酸缩聚得到的聚酰胺树脂、通过内酰胺的开环聚合得到的聚酰胺树脂、通过氨基羧酸的自缩合得到的聚酰胺树脂，以及通过两种或以上构成这些聚酰胺树脂的单元(单体)的共聚而得到的聚酰胺共聚物。在本发明中，聚酰胺树脂可以单独仅使用上述聚酰胺中的一种，也可以组合使用两种或以上。本发明所述PA树脂优选使用尼龙6或者尼龙66。
优选地，所述润滑剂为硬脂酸盐、芥酸酰胺、PE蜡中的一种或多种。
本发明还保护所述高密度尼龙复合材料的制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将各组分混合均匀；加入挤出机，经熔融造粒。
本发明还保护所述高密度尼龙复合材料在制备玩具、文具用品以及游戏筹码领域用尼龙制品中的应用。
本发明还保护一种尼龙制品。所述尼龙制品由上述高密度尼龙复合材料制备而成。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明选用了高密度铁粉作为填充材料添加到PA树脂中，并通过控制高密度铁粉的粒径，与N，N-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼进行配合，降低高密度铁粉后期与氧气和水反应的活性，从而防止铁粉生锈，使得获得的高密度尼龙复合材料的外观不容易发生改变。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。实施例及对比例中的原料均可通过市售得到或可通过已知方法制备得到。另外，关于本说明书中“份”、“％”，除非特别说明，分别表示“重量份”、“质量％”。
以下实施例和对比例中所用的原料的厂家和牌号如下：
1、尼龙66，熔点265℃，PA66 EP-158，浙江华峰集团；
2、尼龙6，熔点225℃，PA6 HY-2500A，江苏海阳化纤有限公司；
3、高密度铁粉：
高密度铁粉1：粒径大小为10μm，Fe含量为95％，RHFP300，淄博晶亿陶瓷科技有限公司；
高密度铁粉2：粒径大小为1.5μm，Fe含量为95％，淄博晶亿陶瓷科技有限公司；
4、抗氧助剂：
抗氧助剂1：N，N-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼，巴斯夫；
抗氧助剂2：IRGANOX 1098，受阻酚抗氧剂，巴斯夫；
5、润滑剂：硬脂酸硬脂醇酯，LOXIOL G32，德国科宁。
实施例及对比例
实施例及对比例的高密度尼龙复合材料中各组分的含量(按重量份计算)如表1所示。
其制备方法包括以下步骤：
按照表1～2中配方用量分别称取各组分，并将上述各组分投入混合机中进行混合直至均匀，得到预混物；然后将所得预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，并挤出造粒，得到高密度尼龙复合材料；其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40～48:1，螺筒温度为220～270℃，螺杆转速为200～450rpm。
表1
Figure BDA0002866642840000031
Figure BDA0002866642840000041
表2
Figure BDA0002866642840000042
性能测试
将上述实施例及对比例制备的高密度尼龙复合材料行相关测试，各测试标准或方法如下，测试结果如表3：
密度：ISO 1183，常温测试，采用浸渍法；
防锈性能：企业标准，双85老化烘箱，看表面生锈所需要的时间。
表3
密度(g/cm<sup>3</sup>) 双85条件下防锈时间(天)
实施例1 3.2 65
实施例2 3.2 62
实施例3 3.35 51
实施例4 2.5 72
实施例5 3.2 64
实施例6 3.21 63
实施例7 2.63 69
实施例8 3.31 64
实施例9 3.3 55
实施例10 2.77 56
实施例11 3.31 46
实施例12 3.17 53
实施例13 3.16 54
对比例1 3.17 12
对比例2 3.19 12
对比例3 3.18 42
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高密度尼龙复合材料，其特征在于，包括以下按重量份计算的组分：
Figure FDA0003707642590000011
所述高密度铁粉为粒径大于0.1μm的含铁颗粒集合体；所述含铁颗粒集合体为单质铁；
所述抗氧助剂为N，N-双[β(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼。
2.根据权利要求1所述高密度尼龙复合材料，其特征在于，包括以下按重量份计算的组分：
Figure FDA0003707642590000012
3.根据权利要求1所述高密度尼龙复合材料，其特征在于，所述高密度铁粉的粒径为1.5～10μm。
4.根据权利要求1所述高密度尼龙复合材料，其特征在于，所述PA树脂为尼龙6或者尼龙66。
5.根据权利要求1所述高密度尼龙复合材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸盐、芥酸酰胺、PE蜡中的一种或多种。
6.权利要求1～5任一项所述高密度尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将各组分混合均匀；加入挤出机，经熔融造粒。
7.权利要求1～5任一项所述高密度尼龙复合材料在制备玩具领域用尼龙制品中的应用。
8.权利要求1～5任一项所述高密度尼龙复合材料在制备文具用品领域用尼龙制品中的应用。
9.权利要求1～5任一项所述高密度尼龙复合材料在制备游戏筹码领域用尼龙制品中的应用。
10.一种尼龙制品，其特征在于，由权利要求1～5任一项所述高密度尼龙复合材料制备而成。
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