CN113563715A - 一种高玻纤耐候黑色尼龙材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高玻纤耐候黑色尼龙材料，包括以下质量百分比的原料：PA638.5‑66％；玻璃纤维30‑60％；黑色功能母粒1‑2％；流动改性剂0.1‑0.5％；光稳定剂0.3‑1％；抗氧剂0.1‑0.5％；所述黑色功能母粒包括质量份计的以下组分：60‑65份超低粘PA6、25‑30份炭黑、5‑10份云母粉，0.1‑0.3份超支化聚酰胺、0.3‑0.5份润滑剂、0.1‑0.3份抗氧剂；所述超低粘PA6的特性粘数为80‑100ml/g。本发明浮纤少，抗紫外线性能强。

Description

一种高玻纤耐候黑色尼龙材料
技术领域
本发明涉及改性工程塑料领域，尤其涉及一种高玻纤耐候黑色尼龙材料。
背景技术
在汽车制造领域，外门拉手，后视镜支架以及前出风口叶片等通常采用玻纤增强尼龙材料，这些零部件由于是外观件，对表观要求高。
现有技术通常采用黑色玻纤增强尼龙材料制作这些零部件，但表面浮纤、发花等问题比较明显；此外，这些部件由于受到阳光直射，对材料的抗紫外线性能也有较高要求。
中国专利申请CN 111171424 A公开了一种PA工程塑料用高流动黑色母，包括以下组分：聚烯烃树脂29.5-50％；马来酸酐接枝聚烯烃5-20％；炭黑20-50％；苯胺黑5-20％；纳米碳化硅5-20％；流变剂5-15％；硅烷偶联剂0.5-2％。该高流动黑色母能有效改善PA塑料的流动性以及色料分散性；从而改善制品表面黑度、光泽度以及耐磨性，改善增强尼龙表面“浮纤”，但是其中采用的树脂载体为聚烯烃树脂，与尼龙材料的相容性不如尼龙载体，其中锁使用的苯胺黑会影响尼龙的光老化效果。
现有技术的黑色母粒一般有普通炭黑和有机染料黑色母。普通炭黑用在尼龙改性中无正面作用，注塑时表面会呈现一块一块的玻璃纤维；有机染料黑色母的耐候性能差，老化特别快。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种高玻纤耐候黑色尼龙材料，浮纤少，抗紫外线性能强。
为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种高玻纤耐候黑色尼龙材料，包括以下质量百分比的原料：
Figure BDA0003170540130000011
所述黑色功能母粒包括质量份计的以下组分：60-65份超低粘PA6、25-30份炭黑、5-10份云母粉，0.1-0.3份超支化聚酰胺、0.3-0.5份润滑剂、0.1-0.3份抗氧剂；
所述超低粘PA6的特性粘数为80-100ml/g。
本发明在制备高玻纤耐候黑色尼龙材料时，使用了自制的黑色功能母粒，其以超低粘PA6为载体，并添加炭黑、片层状云母、超支化聚酰胺和润滑剂、抗氧剂等加工助剂，可以大幅提高黑色功能母粒中炭黑和云母的分散性；云母和炭黑复配时，云母的片层结构有利于阻隔和屏蔽部分紫外线，而炭黑可以吸收未被阻挡的一部分紫外线，减少紫外线对尼龙树脂的伤害，二者同时应用在黑色功能母粒中，可以协同发挥防紫外线效果；且本发明黑色母流动性高。
将该黑母粒加入到高玻纤含量的尼龙材料中，可以达到改善浮纤的效果，同时也能够提高材料的长期耐候性。
作为优选，所述的黑色功能母粒包括质量份计的以下组分：64份超低粘PA6、30份炭黑、5份云母粉，0.3份超支化聚酰胺、0.5份润滑剂、0.2份抗氧剂。所述和现有技术市售的黑色母或炭黑等性能上有明显差异，经过多次实验，发现通过本发明的多种组分形成的黑色功能母粒能够明显提高尼龙材料的特性，比如减少最终产品表面的浮纤，同时还能够提高耐老化性能。而在黑色功能母粒制备过程中，各组分的含量对本发明具有至关重要的作用，经过无数次的实验，调整各组分的用量和比例，发现采用这种比例的组分，能够使黑色功能母粒在尼龙材料的制备过程中发挥最大效用。
作为优选，所述的黑色功能母粒中的超支化聚酰胺分子量为2000-3000g/mol。在黑色功能母粒的制备过程中，比例有着重要的影响，但超支化聚酰胺的分子量也会对其产生影响，此范围分子量的超支化聚酰胺分子量末端含有较多的伯胺基团，且为对称结构，能够避免黑色功能母粒中各成分发生凝聚，使其应用到尼龙材料时也不会发生凝聚进而产生团聚现象，使最终的尼龙材料表面美观。
作为优选，所述的黑色功能母粒中的润滑剂为皂类润滑剂、脂肪酸酰胺类润滑剂或硅酮中的一种。
作为优选，所述的黑色功能母粒中的抗氧剂是质量比1：1的抗氧剂168与抗氧剂1098的复配物。
作为优选，所述的黑色功能母粒的制备方法如下：将所有成分混合，然后在230-260℃熔融挤出造粒，即得。
作为优选，所述黑色功能母粒中使用的超低粘PA6的特性粘数为80-100ml/g，所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料中使用的PA6的特性粘数为80-100ml/g。在尼龙材料的制备过程中，PA6的特性粘数对最终的产品效果影响很大，如果特性粘数较低(小于80ml/g)，则其分子量相应地较低，会降低产尼龙材料的力学性能，尤其是耐冲击性能会受到较大影响；若是特性粘数较高(大于100ml/g)，则流动性下降，无法改善产品制备过程中产生的浮纤。本发明选择了粘数80-100ml/g的PA6，既能保证流动性，又能避免性能过低，是经过无数次试验之后，发现的最优范围。
作为优选，所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维，短切长度2-3mm。常规短切玻璃纤维长度3-4.5mm，而本发明采用小尺寸玻璃纤维，对于玻璃纤维在尼龙树脂中分散具有正面作用，能够提高分散性，改善浮纤。
作为优选，所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的流动改性剂为质量比1：1-1：0.5的改性乙撑双脂肪酸酰胺和超支化聚酰胺的复配物。在尼龙材料的制备过程中和黑色功能母粒中，采用了不同份量的超支化聚酰胺，使二者的相容性更好，而且加入了改性乙撑双脂肪酸酰胺，进一步提高了本发明的相容性，减少浮纤。本发明在控制黑色功能母粒和黑色尼龙材料PA6特性粘数的同时添加流动改性剂，可以将高玻纤尼龙材料的MFI提高数倍，有利于玻璃纤维的分散。
作为优选，所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的光稳定剂是质量比0.5：1-1:1的UV234和UV944的复配物。
作为优选，所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的抗氧剂质量比0.5：1-1:1的抗氧剂1098和抗氧剂168的复配物。
本发明还提供了上述高玻纤耐候黑色尼龙材料的制备方法。
上述高玻纤耐候黑色尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：称取各原料，将PA6、黑色功能母粒、流动改性剂、光稳定剂、抗氧剂混合均匀，加入双螺杆挤出机，再将玻璃纤维从侧喂料口加入，挤出造粒，即可。
作为优选，所述挤出温度为220-280℃，螺杆转速为400-700rpm。
有益效果：
本发明以炭黑为载体，制备具有复合功能的炭黑母粒，相比于市场上的炭黑色母或者苯胺黑色母，采用了与尼龙材料相容性更好的树脂载体，且进一步提高载体的流动性，可以减少炭黑团聚，促进炭黑分散，同时添加云母粉，进一步提高耐候的效果。
本发明中的黑色母在制备尼龙材料时，具有高流动性的同时具备优异的耐候性能，且不会产生浮纤。云母粉的加入，提高了本发明的耐候性，尤其是超支化聚酰胺的加入，不仅能够提高本发明材料的流动性，而且和云母粉相互配合，能够改善炭黑加工团聚的问题。
本发明制备的高玻纤含量尼龙6材料，采用超低粘PA6树脂，并添加流动改性剂、光稳定剂以及自制黑色功能母粒，具有优异的表观且能够耐受长期紫外线照射，应用于汽车外部功能件，具有表面无浮纤且耐受长期光照老化，具有非常好的实用性。
本发明的材料可以应用在汽车材料领域，用于制造汽车后视镜壳体、前出风口叶片、门拉手等，具有无浮纤，良好的抗紫外线性能。
应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。
附图说明
附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：
图1为实施例8老化前的效果图。
图2为实施例8老化后的效果图。
图3为对比例2老化前的效果图。
图4为对比例2老化后的效果图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。除非另作定义,此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。
本发明通过对炭黑进行改性，制备出了一种具有高流动的耐候黑色功能母粒，且能够改善尼龙材料表面浮纤。
一种高玻纤耐候黑色尼龙材料，包括以下质量百分比的原料：
Figure BDA0003170540130000041
Figure BDA0003170540130000051
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的流动改性剂为质量比1：1-1：0.5的改性乙撑双脂肪酸酰胺和超支化聚酰胺的复配物。
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的光稳定剂是质量比0.5：1—1:1的UV234和UV944的复配物。
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的抗氧剂质量比0.5：1—1:1的抗氧剂1098和抗氧剂168的复配物。
上述高玻纤耐候黑色尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：称取各原料，将PA6、黑色功能母粒、流动改性剂、光稳定剂、抗氧剂混合均匀，加入双螺杆挤出机，再将玻璃纤维从侧喂料口加入，挤出造粒，所述挤出温度为220-280℃，螺杆转速为400-700rpm，即可。
所述黑色功能母粒包括质量份计的以下组分：60-65份特性粘数为80-100ml/g的PA6、25-30份炭黑、5-10份云母粉，0.1-0.3份分子量为2000-3000g/mol的超支化聚酰胺、0.3-0.5份润滑剂、0.1-0.3份抗氧剂。
所述的黑色功能母粒中的润滑剂为皂类润滑剂、脂肪酸酰胺类润滑剂、硅酮中的一种。
所述的黑色功能母粒中的抗氧剂是质量比1：1的抗氧剂168与抗氧剂1098的复配物。
所述的黑色功能母粒的制备方法如下：将所有成分混合，然后在230-260℃熔融挤出造粒，即得。
实施例1
一种黑色功能母粒，包括质量份计的以下组分：64份特性粘数为80-100ml/g的PA6、30份炭黑、5份云母粉，0.3份分子量为2000-3000g/mol的超支化聚酰胺、0.5份润滑剂、0.2份抗氧剂。
所述的黑色功能母粒中的润滑剂为皂类润滑剂。
所述的黑色功能母粒中的抗氧剂是质量比1：1的抗氧剂168与抗氧剂1098的复配物。
所述的黑色功能母粒的制备方法如下：将所有成分混合，然后在230-260℃熔融挤出造粒，即得。
实施例2
一种黑色功能母粒，包括质量份计的以下组分：65份特性黏数为80-100ml/g的PA6、25份炭黑、9份云母粉，0.3份分子量为2000-3000g/mol的超支化聚酰胺、0.5份润滑剂、0.2份抗氧剂。
所述的黑色功能母粒中的润滑剂为脂肪酸酰胺类润滑剂。
所述的黑色功能母粒中的抗氧剂是质量比1：1的抗氧剂168与抗氧剂1098的复配物。
所述的黑色功能母粒的制备方法如下：将所有成分混合，然后在230-260℃熔融挤出造粒，即得。
实施例3
一种黑色功能母粒，包括质量份计的以下组分：一种黑色功能母粒，包括质量份计的以下组分：61份特性黏数为80-100ml/g的PA6、28份炭黑、10份云母粉，0.3份分子量为2000-3000g/mol的超支化聚酰胺、0.4份润滑剂、0.3份抗氧剂。
所述的黑色功能母粒中的润滑剂为硅酮。
所述的黑色功能母粒中的抗氧剂是质量比1：1的抗氧剂168与抗氧剂1098的复配物。
所述的黑色功能母粒的制备方法如下：将所有成分混合，然后在230-260℃熔融挤出造粒，即得。
实施例4
一种黑色功能母粒，包括质量份计的以下组分：一种黑色功能母粒，包括质量份计的以下组分：63份特性黏数为80-100ml/g的PA6、27份炭黑、9份云母粉，0.3份分子量为2000-3000g/mol的超支化聚酰胺、0.4份润滑剂、0.3份抗氧剂。
所述的黑色功能母粒中的润滑剂为皂类润滑剂。
所述的黑色功能母粒中的抗氧剂是质量比1：1的抗氧剂168与抗氧剂1098的复配物。
所述的黑色功能母粒的制备方法如下：将所有成分混合，然后在230-260℃熔融挤出造粒，即得。
实施例5
一种黑色功能母粒，包括质量份计的以下组分：一种黑色功能母粒，包括质量份计的以下组分：63.2份特性黏数为80-100ml/g的PA6、26份炭黑、10份云母粉，0.2份分子量为2000-3000g/mol的超支化聚酰胺、0.3份润滑剂、0.3份抗氧剂。
所述的黑色功能母粒中的润滑剂为皂类润滑剂。
所述的黑色功能母粒中的抗氧剂是质量比1：1的抗氧剂168与抗氧剂1098的复配物。
所述的黑色功能母粒的制备方法如下：将所有成分混合，然后在230-260℃熔融挤出造粒，即得。
实施例6
一种黑色功能母粒，包括质量份计的以下组分：60份特性粘数为80-100ml/g的PA6、30份炭黑、5份云母粉，0.1份分子量为2000-3000g/mol的超支化聚酰胺、0.5份润滑剂、0.1份抗氧剂。
所述的黑色功能母粒中的润滑剂为硅酮。
所述的黑色功能母粒中的抗氧剂是质量比1：1的抗氧剂168与抗氧剂1098的复配物。
所述的黑色功能母粒的制备方法如下：将所有成分混合，然后在230-260℃熔融挤出造粒，即得。
实施例7
一种高玻纤耐候黑色尼龙材料，包括以下质量百分比的原料：
Figure BDA0003170540130000071
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的流动改性剂为质量比1：1的改性乙撑双脂肪酸酰胺和超支化聚酰胺的复配物。
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的光稳定剂是质量比0.5：1的UV234和UV944的复配物。
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的抗氧剂质量比0.5：1的抗氧剂1098和抗氧剂168的复配物。
所述黑色功能母粒为实施例1制备得到的。
上述高玻纤耐候黑色尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：称取各原料，将PA6、黑色功能母粒、流动改性剂、光稳定剂、抗氧剂在高速混合机混合均匀，加入双螺杆挤出机，再将玻璃纤维从侧喂料口加入，挤出造粒，所述挤出温度为220℃，螺杆转速为400-700rpm，注塑检测。
实施例8
一种高玻纤耐候黑色尼龙材料，包括以下质量百分比的原料：
Figure BDA0003170540130000081
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的流动改性剂为质量比1：0.5的改性乙撑双脂肪酸酰胺和超支化聚酰胺的复配物。
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的光稳定剂是质量比1:1的UV234和UV944的复配物。
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的抗氧剂质量比1:1的抗氧剂1098和抗氧剂168的复配物。
所述黑色功能母粒为实施例1制备得到的。
上述高玻纤耐候黑色尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：称取各原料，将PA6、黑色功能母粒、流动改性剂、光稳定剂、抗氧剂在高速混合机混合均匀，加入双螺杆挤出机，再将玻璃纤维从侧喂料口加入，挤出造粒，所述挤出温度为280℃，螺杆转速为400-700rpm，注塑检测。
实施例9
一种高玻纤耐候黑色尼龙材料，包括以下质量百分比的原料：特性粘数100ml/gPA6树脂66％，短切长度2-3mm的玻璃纤维30％，黑色功能母粒1％，流动改性剂0.1％，光稳定剂1％，抗氧剂0.5％，用高速混合机混合均匀后加入双螺杆挤出机，再将短切玻璃纤维由侧喂料口加入，控制玻纤含量在31.4％，挤出机温度270摄氏度，螺杆转速400-700rpm，挤出造粒后注塑检测。
所述的流动改性剂为质量比1：0.8的改性乙撑双脂肪酸酰胺和超支化聚酰胺的复配物。
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的光稳定剂是质量比0.8:1的UV234和UV944的复配物。
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的抗氧剂质量比0.7:1的抗氧剂1098和抗氧剂168的复配物。
所述黑色功能母粒为实施例3制备得到的。
实施例10
一种高玻纤耐候黑色尼龙材料，包括以下质量百分比的原料：特性粘数80ml/gPA6树脂57.5％，短切长度2-3mm的玻璃纤维60％，黑色功能母粒1.5％，流动改性剂0.3％，光稳定剂0.5％，抗氧剂0.2％，用高速混合机混合均匀后加入双螺杆挤出机，再将短切玻璃纤维由侧喂料口加入，控制玻纤含量在40％，挤出机温度220-280摄氏度，螺杆转速400-700rpm，挤出造粒后注塑检测。
所述的流动改性剂为质量比1：0.6的改性乙撑双脂肪酸酰胺和超支化聚酰胺的复配物。
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的光稳定剂是质量比0.7:1的UV234和UV944的复配物。
所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的抗氧剂质量比0.9:1的抗氧剂1098和抗氧剂168的复配物。
所述黑色功能母粒为实施例2制备得到的。
上述高玻纤耐候黑色尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：称取各原料，将PA6、黑色功能母粒、流动改性剂、光稳定剂、抗氧剂在高速混合机混合均匀，加入双螺杆挤出机，再将玻璃纤维从侧喂料口加入，挤出造粒，所述挤出温度为260℃，螺杆转速为400-700rpm，注塑检测。
对比例1
与实施例1相同，不同在于：调整炭黑和云母粉的比例，所述炭黑20份，所述云母粉3份。
对比例2
与实施例8相同，不同在于：用普通无载体黑色母代替黑色功能母粒。
对比例3
与实施例8相同，不同在于：用苯胺黑代替黑色功能母粒。
测试1：
对上述实施例1-4和对比例1的产品进行性能测试，结果如下。
1、氙灯老化处理灰度比较
实施例1-4和对比例1材料注塑的光板在氙灯老化箱，采用SAEJ2527标准进行光老化测试，经过947h后测试各个光板的色差(ΔE)。
Figure BDA0003170540130000101
由上述氙灯老化后的色差数据可以看出，实施例1-4的色差明显低于对比例1，说明适当提高炭黑和云母的添加比例可以提升材料的耐候性。
测试2：
对上述实施例7-9和对比例2-3的产品进行性能测试，结果如下。
1、产品的光泽度比较
在老化处理前，对光板的同一位置进行光泽度比较：
Figure BDA0003170540130000102
由上述数据可以看出实施例7、8、9的光泽度数据明显高于对比例2和对比例3，表面光泽度高说明表面浮纤较少。
2、氙灯老化处理灰度比较
实施例7、8、9和对比例2、3材料注塑的光板在氙灯老化箱，采用SAEJ2527标准进行光老化测试，经过947h后测试各个光板的色差(ΔE)。
Figure BDA0003170540130000103
由表格数据可见，实施例7-9色差数据稍小于对比例2，明显小于对比例3，这个结果说明两个问题：1、苯胺黑色母在抗紫外线老化方面具有较大的副作用；2、使用专用功能黑母粒在抗紫外线老化上效果较好。
这可能是因为云母的片层结构对紫外光具有层间反射和遮蔽等作用，与炭黑具有抗紫外线协同作用。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种高玻纤耐候黑色尼龙材料，其特征在于，包括以下质量百分比的原料：
Figure FDA0003170540120000011
所述黑色功能母粒包括质量份计的以下组分：60-65份超低粘PA6、25-30份炭黑、5-10份云母粉，0.1-0.3份超支化聚酰胺、0.3-0.5份润滑剂、0.1-0.3份抗氧剂；
所述超低粘PA6的特性粘数为80-100ml/g。
2.根据权利要求1所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料，其特征在于，所述的黑色功能母粒包括质量份计的以下组分：64份超低粘PA6、30份炭黑、5份云母粉，0.3份超支化聚酰胺、0.5份润滑剂、0.2份抗氧剂。
3.根据权利要求1所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料，其特征在于，所述的黑色功能母粒中的超支化聚酰胺分子量为2000-3000g/mol。
4.根据权利要求1所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料，其特征在于，所述的黑色功能母粒中的润滑剂为皂类润滑剂、脂肪酸酰胺类润滑剂或硅酮中的一种。
5.根据权利要求1所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料，其特征在于，所述的黑色功能母粒中的抗氧剂是质量比1：1的抗氧剂168与抗氧剂1098的复配物。
6.根据权利要求1所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料，其特征在于，所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料中使用的PA6的特性粘数为80-100ml/g。
7.根据权利要求1所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料，其特征在于，所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的玻璃纤维为短切玻璃纤维，短切长度2-3mm。
8.根据权利要求1所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料，其特征在于，所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的流动改性剂为质量比1：1-1：0.5的改性乙撑双脂肪酸酰胺和超支化聚酰胺的复配物。
9.根据权利要求1所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料，其特征在于，所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的光稳定剂是质量比0.5：1-1:1的UV234和UV944的复配物。
10.根据权利要求1所述的高玻纤耐候黑色尼龙材料，其特征在于，所述高玻纤耐候黑色尼龙材料中，所述的抗氧剂质量比0.5：1-1:1的抗氧剂1098和抗氧剂168的复配物。
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