CN113956651A - 一种法兰盘用高强低收缩尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种法兰盘用高强低收缩尼龙材料及其制备方法，材料包括以下重量份的原料：尼龙6树脂或尼龙66树脂35‑57份；尼龙MXD6 5‑10份；玻璃纤维30‑40份；玻璃微珠5‑10份；相容剂1‑3份；抗UV剂0.3‑1份；成核剂0.1‑0.5份；助剂1‑3份；所述的尼龙MXD6为间苯二甲胺和己二酸缩聚而成的聚己二酰间苯二甲胺；所述的玻璃纤维为无碱无砷的扁平短玻璃纤维，减少翘曲变形的同时，提高加工流动性。本发明材料通过加入阻隔尼龙MXD6，引入刚性基团，降低材料吸水率的同时，减缓气体及水分在尼龙基体中的渗透性，同时选用扁平结构短玻纤，可使尼龙法兰盘注塑后吸水率低、尺寸收缩率较小、对气体水分阻隔性能优异。

Description

一种法兰盘用高强低收缩尼龙材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种法兰盘用高强低收缩尼龙材料及其制备方法。
背景技术
目前，管道、管件或器材之间连接的法兰盘多数为金属、塑料PVC材料制备。其中金属法兰质量重、价格高，加工工艺复杂，生产效率低；PVC材料虽然成本低应用广泛，但热稳定性差，极易分解产生有毒气体。
尼龙6和尼龙66材料机械性能优异，同时具有良好的耐高温、耐油、耐化学品腐蚀等特殊性能，广泛应用于工业工程等特殊领域，但常规尼龙6和尼龙66添加圆截面玻纤在生产注塑厚度尺寸较大制件时容易产生后收缩翘曲变形现象，导致制件表面凹痕明显，另外，尼龙 6和尼龙66对气体及水分的阻隔性能较差，应用于法兰盘有一定的限制。
发明内容
本发明目的在于提供一种法兰盘用高强低收缩尼龙材料，吸水率低、尺寸收缩率较小、对气体水分阻隔性能优异且强度能够满足法兰盘的需求。
本发明的另一目的在于提供上述法兰盘用高强低收缩尼龙材料的制备方法。
为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：
一种法兰盘用高强低收缩尼龙材料，包括以下重量份的原料：
Figure RE-GDA0003416691640000011
所述的尼龙MXD6为间苯二甲胺和己二酸缩聚而成的聚己二酰间苯二甲胺；所述的玻璃纤维为无碱无砷的扁平短玻璃纤维。
所述的尼龙MXD6为结晶性半芳香族聚酰胺，由于含有刚性基团和特殊的晶体结构，具有优良的气体、水分阻隔性能，可以促使尼龙6和尼龙66的α晶型转变为γ晶型，γ晶型具有更好的阻隔性，进而实现降低材料吸水率的同时减缓气体及水分在尼龙基体中的渗透性。本发明这些原料的组合及百分比范围，是通过大量试验确定的，上述组合以及百分比范围使本发明材料具有注塑制件后吸水率、尺寸收缩率、对气体水分阻隔性能的优良平衡。
作为优选，所述的尼龙6树脂或尼龙66树脂为流动性较高的中低粘树脂，相对粘度优选范围为2.0-2.8。2.0-2.8粘度树脂具有较高的力学强度，同时具有良好的加工流动性，满足制品高表观低收缩的要求。
作为优选，所述的玻璃纤维长度为3.0-3.5mm，厚度3-7μm，宽度为10-12μm。扁平短玻纤可以提高法兰盘用尼龙材料的纤维加入量和机械强度，并减少制品的变形翘曲，同时扁平玻纤可以减少和树脂间的相互作用，熔体的流动性更高，注塑工艺压力更小。
作为优选，所述的玻璃微珠为粒径10-50微米的空心玻璃球体，此直径空心玻璃微珠的加入在一方面弥补玻璃纤维减少造成的强度损失，另一方面可以降低材料的收缩率，使其表观平整，优选采用硼硅酸盐制成，可以提高空心玻璃微珠的制备成功率。
作为优选，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝POE、丙烯酸酯共聚物、氢化SBS、乙烯－辛烯共聚物中的一种或多种。
作为优选，所述的抗UV剂为分子量较大的酚基取代的苯并三唑类紫外线吸收剂或/和高分子量的受阻胺光稳定剂，优选2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯乙基)酚或聚 -{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}中的一种或多种。
作为优选，所述的成核剂为无机成核剂或/和低分子量的有机成核剂，所述无机成核剂优选碳酸钙、二氧化硅、云母，所述低分子量的有机成核剂为脂肪羧酸金属化合物、有机磷酸盐、木质酸及其衍生物中的一种或多种。
作为优选，所述助剂包括抗氧剂和润滑剂，所述抗氧剂优选为N,N’-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、无机磷酸盐中的一种或多种，所述润滑剂优选为硅酮母粒、硬脂酸盐、乙撑双脂肪酸酰胺中的一种或多种。
作为优选，所述尼龙材料还包括色粉或黑色母。通过添加黑色母或其他颜色色粉制备不同颜色法兰盘产品，可以丰富法兰盘的辨识度和使用范围。
所述法兰盘用高强低收缩尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：
按比例称取原料；
将尼龙6树脂或者尼龙66树脂、尼龙MXD6、玻璃微珠、相容剂、抗UV剂、成核剂及助剂在高混机中混合均匀，混料时间3-5min，为混合料；
将混合料放入双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，同时在挤出过程中从双螺杆挤出机侧喂料口加入玻璃纤维，即得；
如果采用尼龙6树脂，工艺条件如下：一区220～230℃，二区240～250℃，三区240～ 265℃，四区240～260℃；螺杆转速为200-450转/分钟；
如果采用尼龙66树脂，工艺条件如下：一区250～260℃，二区265～280℃，三区265～ 285℃，四区270～280℃；螺杆转速为200-450转/分钟。
有益效果：
本发明材料通过加入阻隔尼龙MXD6，引入刚性基团，降低材料吸水率的同时，减缓气体及水分在尼龙基体中的渗透性，可满足厚度尺寸大、表观平整度、尺寸稳定性、吸水性、阻隔密封性要求较高的尼龙法兰盘注塑，注塑制件后吸水率低、尺寸收缩率较小、对气体水分阻隔性能优异。
本发明选用扁平结构的短切玻璃纤维，可以提高法兰盘用尼龙材料的纤维加入量和机械强度，并减少制品的变形翘曲，同时扁平玻纤可以减少和树脂间的相互作用，熔体的流动性更高，注塑工艺压力更小。在生产厚度尺寸大的同时能够保证表观的平整度，阻隔密封性能优良，并在强度上可替代金属法兰盘。
本发明主要应用于尼龙法兰盘注塑生产，相较于金属法兰盘价格低、加工工艺简便、生产效率高，一定范围内可以替代金属法兰盘，相较于PVC法兰盘热稳定性更高，更加环保耐用。
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。
从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。
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,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。
本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件,并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
一种法兰盘用高强低收缩尼龙材料，采用以下原料比例：
Figure RE-GDA0003416691640000041
具体如下：
实施例1
尼龙6树脂，相对粘度2.4-2.8，54.6重量份；尼龙MXD6，5重量份；无碱无砷高强高模的扁平短切玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，厚度3-7μm，宽度为10-12μm，30重量份；空心玻璃微珠，粒径10-50μm，5重量份；马来酸酐接枝POE，2重量份；抗UV剂，紫外线吸收剂234和受阻胺光稳定剂944的1:1的混合物1重量份；无机成核剂，0.2重量份；抗氧剂和润滑剂，2.2重量份。
实施例2
尼龙6树脂，相对粘度2.0-2.4，45.65重量份；尼龙MXD6，10重量份；无碱无砷高强高模的扁平短切玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，厚度3-7μm，宽度为10-12μm，30重量份；空心玻璃微珠，粒径10-50μm，10重量份；马来酸酐接枝聚乙烯，3重量份；抗UV剂，紫外线吸收剂234和受阻胺光稳定剂944的1:1的混合物1重量份；有机成核剂，0.15重量份；抗氧剂和润滑剂，2.2重量份。
实施例3
尼龙6树脂，相对粘度2.0-2.4，44.8重量份；尼龙MXD6，5重量份；无碱无砷高强高模的扁平短切玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，厚度3-7μm，宽度为10-12μm，40重量份；空心玻璃微珠，粒径10-50μm，5重量份；马来酸酐接枝POE，2重量份；抗UV剂，紫外线吸收剂234和受阻胺光稳定剂944的1:1的混合物1重量份；有机成核剂，0.2重量份；抗氧剂和润滑剂，2重量份。
实施例4
尼龙66树脂，相对粘度2.4-2.8，46.85重量份；尼龙MXD6，8重量份；无碱无砷高强高模的扁平短切玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，厚度3-7μm，宽度为10-12μm，30重量份；空心玻璃微珠，粒径10-50μm，10重量份；马来酸酐接枝聚乙烯，2重量份；抗UV剂，紫外线吸收剂234和受阻胺光稳定剂944的1:1的混合物1重量份；有机成核剂，0.15重量份；抗氧剂和润滑剂，2重量份。
实施例5
尼龙66树脂，相对粘度2.0-2.4，43.65重量份；尼龙MXD6，5重量份；无碱无砷高强高模的扁平短切玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，厚度3-7μm，宽度为10-12μm，40重量份；空心玻璃微珠，粒径10-50μm，5重量份；马来酸酐接枝POE，3重量份；抗UV剂，紫外线吸收剂234和受阻胺光稳定剂944的1:1的混合物1重量份；有机成核剂，0.15重量份；抗氧剂和润滑剂，2.2重量份。
对比例1
尼龙66树脂，相对粘度2.0-2.4，58.65重量份；普通无碱无砷高强高模的短切玻璃纤维，纤维长度为3.0-3.5mm，直径为8-10μm，30重量份；空心玻璃微珠，粒径10-50μm，5 重量份；马来酸酐接枝POE，3重量份；抗UV剂，紫外线吸收剂234和受阻胺光稳定剂944 的1:1的混合物1重量份；有机成核剂，0.15重量份；抗氧剂和润滑剂，2.2重量份。
上述材料的制备方法，包括下述步骤：
(1)按照上述重量比例要求称取原料；
(2)将上述按重量配比称好的尼龙6或者尼龙66树脂、尼龙MXD6、玻璃微珠、相容剂、抗UV剂、成核剂及助剂在高混机中混合均匀，混料时间3-5min，为组分A；
(3)将步骤(2)制备得到的混合原料用双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，同时在挤出过程中从双螺杆挤出机侧喂料口加入组分B玻璃纤维；
工艺条件为：
PA6树脂的工艺为：一区220～230℃，二区240～250℃，三区240～265℃，四区240～ 260℃；螺杆转速为200-450转/分钟；
PA66树脂的工艺为一区250～260℃，二区265～280℃，三区265～285℃，四区270～ 280℃；螺杆转速为200-450转/分钟。
测试各实施例和对比例的性能，结果如下表所示：
Figure RE-GDA0003416691640000061
从测试可知，本发明材料无论是在单一性能上，还是在综合性能上，本发明的材料明显优于对比例的材料。
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)

1.一种法兰盘用高强低收缩尼龙材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：
Figure FDA0003365538810000011
所述的尼龙MXD6为间苯二甲胺和己二酸缩聚而成的聚己二酰间苯二甲胺；所述的玻璃纤维为无碱无砷的扁平短玻璃纤维。
2.根据权利要求1所述的法兰盘用高强低收缩尼龙材料，其特征在于，所述的玻璃纤维长度为3.0-3.5mm，厚度为3-7μm，宽度为10-12μm。
3.根据权利要求1所述的法兰盘用高强低收缩尼龙材料，其特征在于，所述的尼龙6树脂或尼龙66树脂的相对粘度范围为2.0-2.8。
4.根据权利要求1所述的法兰盘用高强低收缩尼龙材料，其特征在于，所述的玻璃微珠为粒径10-50微米的空心玻璃球体。
5.根据权利要求1所述的法兰盘用高强低收缩尼龙材料，其特征在于，所述的相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、马来酸酐接枝POE、丙烯酸酯共聚物、氢化SBS、乙烯－辛烯共聚物中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的法兰盘用高强低收缩尼龙材料，其特征在于，所述的抗UV剂为2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-双(1-甲基-1-苯乙基)酚或聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的法兰盘用高强低收缩尼龙材料，其特征在于，所述的成核剂为无机成核剂或/和低分子量的有机成核剂。
8.根据权利要求1所述的法兰盘用高强低收缩尼龙材料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂和润滑剂，所述抗氧剂为N,N’-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯、无机磷酸盐中的一种或多种，所述润滑剂为硅酮母粒、硬脂酸盐、乙撑双脂肪酸酰胺中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的法兰盘用高强低收缩尼龙材料，其特征在于，还包括色粉或黑色母。
10.基于权利要求1所述的法兰盘用高强低收缩尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按比例称取原料；
将尼龙6树脂或者尼龙66树脂、尼龙MXD6、玻璃微珠、相容剂、抗UV剂、成核剂及助剂在高混机中混合均匀，混料时间3-5min，为混合料；
将混合料放入双螺杆挤出机熔融共混，挤出造粒，同时在挤出过程中从双螺杆挤出机侧喂料口加入玻璃纤维，即得；
如果采用尼龙6树脂，工艺条件如下：一区220～230℃，二区240～250℃，三区240～265℃，四区240～260℃；螺杆转速为200-450转/分钟；
如果采用尼龙66树脂，工艺条件如下：一区250～260℃，二区265～280℃，三区265～285℃，四区270～280℃；螺杆转速为200-450转/分钟。
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