CN113150327B - 一种尼龙功能母粒及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及高分子材料领域，具体公开了一种尼龙功能母粒及其制备方法和应用。一种尼龙功能母粒，包括如下重量份数的组分：PA6 90‑95份；润滑剂5‑7份；成核剂2.4‑2.6份；抗氧剂0.2‑0.4份；其中，所述成核剂主要包括BRUGGOLEN P22和发基PETS，且BRUGGOLEN P22和发基PETS的质量比为1：（30‑35）。其制备方法为：将PA6、润滑剂、成核剂和抗氧剂在高速混料机中混合均匀，得到原料混合物；再将原料混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，进行熔融挤出后，冷却造粒，即可得到尼龙功能母粒。本申请的尼龙功能母粒可用于扎带，其应用生产过程中的成型周期短，且具有优异的拉伸强度。

Description

一种尼龙功能母粒及其制备方法和应用
技术领域
本申请涉及高分子材料领域，更具体地说，它涉及一种尼龙功能母粒及其制备方法和应用。
背景技术
尼龙工程塑料以其在机械性能、耐久性、耐腐蚀性、耐热性等方面的高性能优势，被广泛应用于电子电气、汽车、建筑、办公设备、机械、航空航天等行业。
在公开号为CN111019335A的中国发明专利申请文件中公开了一种尼龙扎带母料及其制备方法，其原料按按照重量百分数计算，包括：尼龙74.9-89.6％、增韧剂10-20％、支化流平剂0.1-1.0％、荧光增白剂0-0.1％、高温润滑剂0.1-1.0％抗氧化剂0.1-1.0％和耐热稳定剂0.1-1％。该尼龙扎带母料主要应用于做尼龙扎带的高性能添加母料，其添加量在10-25％。
针对上述中的相关技术，发明人认为上述专利申请中，主要采用增韧剂提高材料整体的拉伸强度，但其混合使用时，各组分原料间的结合速度较慢，导致整体的成型周期较长；而如果强行缩短成型周期，则会导致整体的拉伸强度有所降低，整体性能得不到保障；因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
为了在保证材料整体拉伸强度的前提下缩短尼龙功能母粒的缩短周期，本申请提供一种尼龙功能母粒及其制备方法和应用。
第一方面，本申请提供一种尼龙功能母粒，采用如下的技术方案：
一种尼龙功能母粒，包括如下重量份数的组分：
PA6 90-95份；
润滑剂5-7份；
成核剂2.4-2.6份；
抗氧剂0.2-0.4份；
其中，所述成核剂主要包括BRUGGOLEN P22和发基PETS，且BRUGGOLEN P22和发基PETS的质量比为1：(30-35)。
通过采用上述技术方案，PA6的机械强度高，韧性好，且具有较高的抗拉、抗压强度，但其整体对注塑要求较高，尺寸稳定性较难控制，本申请人发现，将BRUGGOLEN P22和发基PETS按特定比例混合而得的成核剂，能够加快结晶过程，增加成核密度，使晶粒微细化均匀分布，而结晶速度的提高缩短了成型周期，提高了生产效率，并降低了制品的成型收缩率，同时，还能够保证制品具有优异稳定的拉伸强度。
优选的，所述尼龙功能母粒中还加入有重量份数为10-18份的纤维混合料，纤维混合料主要包括玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维，且玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维的质量比为1：(0.8-1.2)：(1.2-1.6)。
通过采用上述技术方案，玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维单一使用均能够提高尼龙的拉伸强度，但其混合使用时，能够降低尼龙功能母粒应用成型过程中的应力集中，且在受到外力作用时，具有良好分散力的作用，进而能够提高较大程度的提高制品的拉伸强度。同时，上述纤维混合料形成的稳定体系，能够在保证材料整体拉伸强度的前提下缩短尼龙功能母粒的缩短周期，并得到品质优异的制品。
优选的，所述玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维的质量比为1：1：1.5。
通过采用上述技术方案，纤维混合料中的原料选用上述比例，能够使尼龙功能母粒在应用时具有较短的成型周期，表现出最为优异的拉伸强度。
优选的，所述尼龙功能母粒中还加入有重量份数为3-7份的功能助剂，功能助剂主要包括聚丙烯酰胺和纳米硫酸铝，且聚丙烯酰胺和纳米硫酸铝的质量比为1：(0.1-0.5)。
通过采用上述技术方案，聚丙烯酰胺和纳米硫酸铝混合作为功能助剂使用时，相互之间能够起到良好的复配增效作用作用，能够与PA6之间发生健合，并相互之间能够形成特殊的界面结构，能够产生较大的内聚力，增强增韧作用显著，进而能够大大提高尼龙功能母粒制品的拉伸强度。
优选的，所述功能助剂中还加入有重量份数为1.3-1.7份的粉煤灰。
通过采用上述技术方案，粉煤灰的加入使用，以改善聚丙烯酰胺、纳米硫酸铝与PA6的浸润性和相容性,使尼龙功能母粒的结晶速度加快，成型周期进一步缩短。同时，粉煤灰的使用不仅能够提高尼龙的拉伸强度，还能够变废为宝，合理利用资源。
优选的，所述聚丙烯酰胺、纳米硫酸铝和粉煤灰的质量比为1：0.3：0.35。
通过采用上述技术方案，功能助剂中的原料选用上述比例，对尼龙功能母粒的增效作用最为优异。
优选的，所述润滑剂选用为硬脂酸钙。
通过采用上述技术方案，硬脂酸钙可以减少尼龙功能母粒的内摩擦,增加尼龙功能母粒的熔融速率和熔体变形性,降低熔体黏度及改善塑化性能。
优选的，所述抗氧化剂主要包括Irganox1010和Irganox168，且Irganox1010和Irganox168的重量份数比为1：(0.9-1.3)。
通过采用上述技术方案，上述种类及配合比的抗氧化剂，能够很好的捕获活性的游离基，生成非活性游离基，或者能够分解在氧化过程中产生的聚合物氢过氧化物，使链锁反应终止，延缓聚合物的氧化过程，延长尼龙功能母粒的实用寿命。
第二方面，本申请提供一种尼龙功能母粒的制备方法，采用如下的技术方案：
一种尼龙功能母粒的制备方法，包括以下步骤：
(1)按配比准备包含PA6、润滑剂、成核剂和抗氧剂的原料；
(2)将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂和抗氧剂在高速混料机中混合均匀，得到原料混合物；
(3)将步骤(2)中的原料混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，进行熔融挤出后，冷却造粒，即可得到尼龙功能母粒。
第三方面，本申请提供一种尼龙功能母粒的应用，采用如下的技术方案：
一种尼龙功能母粒的应用，其中，尼龙功能母粒应用于尼龙扎带。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用将BRUGGOLEN P22和发基PETS按特定比例混合而得的成核剂，能够加快结晶过程，缩短了成型周期，提高了生产效率，并降低了制品的成型收缩率，同时，还能够保证制品具有优异稳定的拉伸强度；
2、本申请采用玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维组成的纤维混合料，能够降低尼龙功能母粒应用成型过程中的应力集中，进而能够提高较大程度的提高制品的拉伸强度。同时，上述纤维混合料形成的稳定体系，能够在保证材料整体拉伸强度的前提下缩短尼龙功能母粒的缩短周期，并得到品质优异的制品；
3、本申请采用聚丙烯酰胺和纳米硫酸铝混合作为功能助剂使用时，能够与PA6之间发生健合，并相互之间能够形成特殊的界面结构，能够大大提高尼龙功能母粒制品的拉伸强度。同时，粉煤灰的加入使用，以改善聚丙烯酰胺、纳米硫酸铝与PA6的浸润性和相容性,使尼龙功能母粒的结晶速度加快，成型周期进一步缩短。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1
一种尼龙功能母粒，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
(1)按配比准备包含PA6、润滑剂、成核剂和抗氧剂的原料；
(2)将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂和抗氧剂在高速混料机中混合均匀，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物；
(3)将步骤(2)中的原料混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，进行熔融挤出后，螺杆转速为150rpm,挤出温度为245℃，冷却造粒，即可得到尼龙功能母粒。
注：上述步骤中的PA6购自为江苏海阳化纤有限公司HY2000A；润滑剂选用为硬脂酸钙，购自为发基硬脂酸S；成核剂由BRUGGOLEN P22和发基PETS按质量比为1：32.5组成；抗氧化剂由Irganox1010和Irganox168按质量比为1：1.1。
实施例2-4
一种尼龙功能母粒，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-4中各组分及其重量份数(kg)
Figure BDA0003036387450000041
实施例5
一种尼龙功能母粒，与实施例1的不同之处在于，上述步骤中的成核剂由BRUGGOLEN P22和发基PETS按质量比为1：30组成。
实施例6
一种尼龙功能母粒，与实施例1的不同之处在于，上述步骤中的成核剂由BRUGGOLEN P22和发基PETS按质量比为1：35组成。
实施例7
一种尼龙功能母粒，与实施例1的不同之处在于，上述步骤中的抗氧化剂由Irganox1010和Irganox168按质量比为1：0.9。
实施例8
一种尼龙功能母粒，与实施例1的不同之处在于，上述步骤中的抗氧化剂由Irganox1010和Irganox168按质量比为1：1.3。
实施例9
一种尼龙功能母粒，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和14份的纤维混合料在高速混料机中混合均匀，纤维混合料由质量比为1：1：1.4的玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维组成，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。其中其中纤维混合料的规格长度6mm，粗细1.5D。
实施例10
一种尼龙功能母粒，与实施例9的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和10份的纤维混合料在高速混料机中混合均匀，纤维混合料由质量比为1：0.8：1.2的玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维组成，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
实施例11
一种尼龙功能母粒，与实施例9的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和18份的纤维混合料在高速混料机中混合均匀，纤维混合料由质量比为1：1.2：1.6的玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维组成，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
实施例12
一种尼龙功能母粒，与实施例9的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和14份的纤维混合料在高速混料机中混合均匀，纤维混合料由质量比为1：1：1.5的玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维组成，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
实施例13
一种尼龙功能母粒，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和5份的功能助剂在高速混料机中混合均匀，功能助剂由质量比为1：0.3的聚丙烯酰胺和纳米硫酸铝组成，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
实施例14
一种尼龙功能母粒，与实施例13的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和3份的功能助剂在高速混料机中混合均匀，功能助剂由质量比为1：0.1的聚丙烯酰胺和纳米硫酸铝组成，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
实施例15
一种尼龙功能母粒，与实施例13的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和7份的功能助剂在高速混料机中混合均匀，功能助剂由质量比为1：0.5的聚丙烯酰胺和纳米硫酸铝组成，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
实施例16
一种尼龙功能母粒，与实施例13的不同之处在于，功能助剂中还加入有重量份数为1.5份的粉煤灰。
实施例17
一种尼龙功能母粒，与实施例13的不同之处在于，功能助剂中还加入有重量份数为1.3份的粉煤灰。
实施例18
一种尼龙功能母粒，与实施例13的不同之处在于，功能助剂中还加入有重量份数为1.7份的粉煤灰。
实施例19
一种尼龙功能母粒，与实施例16的不同之处在于，功能助剂中，聚丙烯酰胺、纳米硫酸铝和粉煤灰的质量比为1：0.3：0.35
对比例
对比例1
一种尼龙功能母粒，与实施例1的不同之处在于，成核剂为BRUGGOLEN P22。
对比例2
一种尼龙功能母粒，与实施例1的不同之处在于，成核剂为发基PETS。
对比例3
一种尼龙功能母粒，与实施例1的不同之处在于，不使用成核剂。
对比例4
一种尼龙功能母粒，与实施例12的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和14份的纤维混合料在高速混料机中混合均匀，纤维混合料为玻璃纤维，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
对比例5
一种尼龙功能母粒，与实施例12的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和14份的纤维混合料在高速混料机中混合均匀，纤维混合料为碳纤维，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
对比例6
一种尼龙功能母粒，与实施例12的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和14份的纤维混合料在高速混料机中混合均匀，纤维混合料为聚酯纤维，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
对比例7
一种尼龙功能母粒，与实施例13的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和5份的功能助剂在高速混料机中混合均匀，功能助剂为聚丙烯酰胺，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
对比例8
一种尼龙功能母粒，与实施例13的不同之处在于，步骤(2)具体设置为：步骤(2)具体设置为：将步骤(1)中的PA6、润滑剂、成核剂、抗氧剂和5份的功能助剂在高速混料机中混合均匀，功能助剂为纳米硫酸铝，1500rpm下搅拌10min，得到原料混合物。
性能检测试验试验样品：采用实施例1-19中获得的尼龙功能母粒作为试验样品1-19，采用对比例1-8中获得的尼龙功能母粒作为对照样品1-8。
试验方法：将试验样品1-19和对照样品1-8在120℃下烘干4h，分别与日本宇部1030B注塑级PA6混合，掺入质量比为15％，用注塑机注塑国标3×60(宽2.5mm长60mm)、厚度1.4mm的尼龙扎带，注塑温度为260℃，注塑压力为35Mpa；用HZ-1003A型电脑式伺服材料拉力试验机，测量各试验样品对应尼龙扎带的干态拉伸强度、湿态拉伸强度，记录成型周期。其中干态是指成品出模后未吸水的状态，测试物性一般是指在常温常湿(23℃，50％RH)调节24小时的状态；湿态则是指在23℃，50％RH环境下达到吸湿平衡时的状态，需要在在23℃蒸馏水中浸泡24小时。同时，单独使用日本宇部1030B注塑级PA6和美国杜邦70G33L注塑级PA66作为常规PA6和常规PA66，不添加试验样品1-19和对照样品1-8中的尼龙功能母粒，并按上述测试方法进行检查，记录数据进行对比。
试验结果：试验样品1-14和对照样品1-8的测试结果如表2所示。由表2可知，由试验样品1和对照样品1-3的测试结果对比可得，将BRUGGOLEN P22和发基PETS按特定比例混合而得的成核剂，能够加快结晶过程，缩短了成型周期，能够保证制品具有优异稳定的拉伸强度。由试验样品1、试验样品9-12和对照样品4-6的测试结果对比可得，玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维组成的纤维混合料，能够提高较大程度的提高制品的拉伸强度，并能够缩短尼龙功能母粒的缩短周期，且三种纤维之间复配增效，而单一使用的提升效果有限。由试验样品1、试验样品13-15和对照样品7-8的测试结果对比可得，采用聚丙烯酰胺和纳米硫酸铝混合作为功能助剂使用时，能够与PA6之间发生健合，并相互之间能够形成特殊的界面结构，能够大大提高尼龙功能母粒制品的拉伸强度，且进一步缩短成型周期。由试验样品13和试验样品16-19的测试结果对比可得，粉煤灰的加入使用，以改善聚丙烯酰胺、纳米硫酸铝与PA6的浸润性和相容性,使尼龙功能母粒的结晶速度加快，成型周期进一步缩短，且整体拉伸强度进一步提高。
表2常规PA6、常规PA66、试验样品1-19和对照样品1-8的测试结果
Figure BDA0003036387450000081
Figure BDA0003036387450000091
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种尼龙功能母粒，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
PA6 90-95份；
润滑剂 5-7份；
成核剂 2.4-2.6份；
抗氧剂 0.2-0.4份；
其中，所述成核剂主要包括BRUGGOLEN P22和发基PETS，且BRUGGOLEN P22和发基PETS的质量比为1：（30-35）；
所述尼龙功能母粒中还加入有重量份数为10-18份的纤维混合料，纤维混合料主要包括玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维，且玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维的质量比为1：（0.8-1.2）：（1.2-1.6）。
2.根据权利要求1所述的尼龙功能母粒，其特征在于：所述玻璃纤维、碳纤维和聚酯纤维的质量比为1：1：1.5。
3.根据权利要求1所述的尼龙功能母粒，其特征在于：所述尼龙功能母粒中还加入有重量份数为3-7份的功能助剂，功能助剂主要包括聚丙烯酰胺和纳米硫酸铝，且聚丙烯酰胺和纳米硫酸铝的质量比为1：（0.1-0.5）。
4.根据权利要求3所述的尼龙功能母粒，其特征在于：所述功能助剂中还加入有重量份数为1.3-1.7份的粉煤灰。
5.根据权利要求4所述的尼龙功能母粒，其特征在于：所述聚丙烯酰胺、纳米硫酸铝和粉煤灰的质量比为1：0.3：0.35。
6.根据权利要求1所述的尼龙功能母粒，其特征在于：所述润滑剂选用为硬脂酸钙。
7.根据权利要求1所述的尼龙功能母粒，其特征在于：所述抗氧剂主要包括Irganox1010和Irganox168，且Irganox1010和Irganox168的重量份数比为1：（0.9-1.3）。
8.权利要求1-7中任意一项所述的尼龙功能母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按配比准备包含PA6、润滑剂、成核剂和抗氧剂的原料；
（2）将步骤（1）中的PA6、润滑剂、成核剂和抗氧剂在高速混料机中混合均匀，得到原料混合物；
（3）将步骤（2）中的原料混合物加入到双螺杆挤出机的料斗中，进行熔融挤出后，冷却造粒，即可得到尼龙功能母粒。
9.权利要求1-7中任意一项所述的尼龙功能母粒的应用，其特征在于，尼龙功能母粒应用于尼龙扎带。
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