CN115232468A - 一种尼龙轮生产用复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及尼龙材料技术领域，尤其涉及一种尼龙轮生产用复合材料及其制备方法。所述尼龙轮复合材料由以下重量份的原料组成：60~70份尼龙66、10~20份玻璃纤维、15~20份碳纤维、6~10份增韧剂、10~18份钛酸钾晶须、16~20份碳酸钾晶须、1~3份润滑剂、6~8份硅烷偶联剂、4~8份热稳定剂、1~3份抗氧剂。所述碳酸钾晶须为氢等离子改性的碳酸钾晶须。本发明通过使用氢等离子处理碳酸钾晶须，从而使制备得到的尼龙轮复合材料的获得更好的抗静电效果；与此同时，拉伸强度、弯曲强度、磨损量、冲击强度等力学性能没有产生负向效果的变化，从而使整体尼龙轮产品满足用于防静电的工作环境。
Description
技术领域
本发明涉及尼龙材料技术领域，尤其涉及一种尼龙轮生产用复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺通常称为尼龙，是聚合物分子主链中含有重复酰胺集团的高聚物，包括由氨基与羧基的单体开环聚合或缩聚，或二元胺和二元酸通过缩聚反应制成的树脂，具有优异的热学性能、力学性能、电绝缘性、耐腐蚀性能等综合性能，被广泛应用于包括汽车、电子器件、光学部件镜片、石油化工视窗、尼龙管材等技术领域。
尼龙轮应用于电梯传动轮时，在高速转动时容易与传动带产生静电，从而使整体装置负载过量静电，影响使用安全。现有技术中，往往在尼龙轮的制备过程中加入抗静电剂，但现有静电剂与尼龙轮的其他材料相容性不佳，需加入挥发性较高的有机试剂溶解，从而对人体或环境产生污染。
基于上述情况，本发明提出了一种尼龙轮生产用复合材料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种尼龙轮生产用复合材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种尼龙轮生产用复合材料，所述尼龙轮复合材料由以下重量份的原料组成：60~70份尼龙66、10~20份玻璃纤维、15~20份碳纤维、6~10份增韧剂、10~18份钛酸钾晶须、16~20份碳酸钾晶须、1~3份润滑剂、6~8份硅烷偶联剂、4~8份热稳定剂、1~3份抗氧剂。
优选地，所述碳酸钾晶须为氢等离子改性的碳酸钾晶须，通过以下方法制备：将碳酸钾晶须置于氢等离子体处理仪中，真空充气使真空度达到6±2Pa后通入氢气使真空度达到90~100Pa,进行氢等离子体处理，氢等离子体处理功率为100~120W，处理时间为10~15min，即得。
优选地，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维。
优选地，所述碳纤维为短切碳纤维。
优选地，所述增韧剂为增韧改性剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物中其中一种。
优选地，所述钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须。
优选地，所选的润滑剂选自滑石粉、高岭土、碳酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或多种。
优选地，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH590的其中一种。
优选地，所述热稳定剂为热稳定剂HT-26、热稳定剂HT-181、热稳定剂HK-306中的其中一种。
优选地，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚、2,8-二叔丁基-4一甲基苯酚、2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)的其中一种。
优选地，所述尼龙轮复合材料由以下重量份的原料组成：60~70份尼龙66、10~20份短切玻璃纤维、15~20份短切碳纤维、6~10份马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、10~18份六钛酸钾晶须、16~20份氢等离子改性碳酸钾晶须、1~3份滑石粉、6~8份KH550、4~8份HK-306、1~3份2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
本发明还提供了一种尼龙轮复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1) 尼龙66、短切玻璃纤维、短切碳纤维、六钛酸钾晶须、氢等离子改性碳酸钾晶须、KH550加入搅拌机中，以400～500rpm搅拌20～25min，得预混料；
(2)将步骤（1）获得的预混料、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、滑石粉、HK-306、2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)混合，以150～200rpm搅拌10~15min，得混匀料；
(3)将步骤（2）获得的混匀料加入到双螺杆挤出机中，升温至230～250℃，压力为1.5±0.1MPa，后熔融挤出，经冷却、干燥、切粒得到电梯用高强度尼龙轮复合材料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明通过使用氢等离子处理碳酸钾晶须，从而使制备得到的尼龙轮复合材料的获得更好的抗静电效果；与此同时，拉伸强度、弯曲强度、磨损量、冲击强度等力学性能没有产生负向效果的变化，从而使整体尼龙轮产品满足用于防静电的工作环境。
2. 本发明原材料在国内充足，价格适宜，使其规模化生产没有太高的成本限制；同时，制备方法简单，总体生产成本不高，有利于工业的大规模生产。
具体实施方式
实施例1
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
(1) 将碳酸钾晶须置于氢等离子体处理仪中，真空充气使真空度达到6±2Pa后通入氢气使真空度达到90Pa,进行氢等离子体处理，氢等离子体处理功率为100W，处理时间为15min。得到氢等离子改性碳酸钾晶须；
(2) 尼龙66、短切玻璃纤维、短切碳纤维、六钛酸钾晶须、氢等离子改性碳酸钾晶须、KH550加入搅拌机中，以400rpm搅拌25min，得预混料；
(3)将步骤（2）获得的预混料、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、滑石粉、HK-306、2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)混合，以150rpm搅拌15min，得混匀料；
(4)将步骤（3）获得的混匀料加入到双螺杆挤出机中，升温至230℃，压力为1 .5±0.1MPa，后熔融挤出，经冷却、干燥、切粒得到电梯用高强度尼龙轮复合材料。
实施例2
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
(1) 将碳酸钾晶须置于氢等离子体处理仪中，真空充气使真空度达到6±2Pa后通入氢气使真空度达到100Pa,进行氢等离子体处理，氢等离子体处理功率为120W，处理时间为10min。得到氢等离子改性碳酸钾晶须；
(2) 尼龙66、短切玻璃纤维、短切碳纤维、六钛酸钾晶须、氢等离子改性碳酸钾晶须、KH550加入搅拌机中，以500rpm搅拌20min，得预混料；
(3)将步骤（2）获得的预混料、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、滑石粉、HK-306、2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)混合，以200rpm搅拌10min，得混匀料；
(4)将步骤（3）获得的混匀料加入到双螺杆挤出机中，升温至250℃，压力为1 .5±0.1MPa，后熔融挤出，经冷却、干燥、切粒得到电梯用高强度尼龙轮复合材料。
实施例3
按表1称量具体原料，步骤制备步骤如下：
(1) 将碳酸钾晶须置于氢等离子体处理仪中，真空充气使真空度达到6±2Pa后通入氢气使真空度达到100Pa,进行氢等离子体处理，氢等离子体处理功率为120W，处理时间为15min。得到氢等离子改性碳酸钾晶须；
(2) 尼龙66、短切玻璃纤维、短切碳纤维、六钛酸钾晶须、氢等离子改性碳酸钾晶须、KH550加入搅拌机中，以500rpm搅拌25min，得预混料；
(3)将步骤（2）获得的预混料、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、滑石粉、HK-306、2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)混合，以200rpm搅拌15min，得混匀料；
(4)将步骤（3）获得的混匀料加入到双螺杆挤出机中，升温至250℃，压力为1 .5±0.1MPa，后熔融挤出，经冷却、干燥、切粒得到电梯用高强度尼龙轮复合材料。
对比例1
(1) 尼龙66、短切玻璃纤维、短切碳纤维、六钛酸钾晶须、碳酸钾晶须、KH550加入搅拌机中，以500rpm搅拌25min，得预混料；
(2)将步骤（1）获得的预混料、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、滑石粉、HK-306、2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)混合，以200rpm搅拌15min，得混匀料；
(3)将步骤（2）获得的混匀料加入到双螺杆挤出机中，升温至250℃，压力为1 .5±0.1MPa，后熔融挤出，经冷却、干燥、切粒得到电梯用高强度尼龙轮复合材料。
表1
| 物料种类 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 |
| 尼龙66 | 60 | 75 | 70 | 70 |
| 短切玻璃纤维 | 10 | 15 | 20 | 20 |
| 短切碳纤维 | 15 | 18 | 20 | 20 |
| 马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物 | 6 | 8 | 10 | 10 |
| 六钛酸钾晶须 | 10 | 15 | 18 | 18 |
| 氢等离子改性碳酸钾晶须 | 16 | 18 | 20 | 20（碳酸钾晶须） |
| 滑石粉 | 1 | 2 | 3 | 3 |
| KH550 | 6 | 8 | 8 | 8 |
| HK-306 | 4 | 6 | 8 | 8 |
| 2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚) | 1 | 2 | 3 | 3 |
实施例 4 性能评价测试
采用实施例1~3和对比例1~3制备所得的尼龙轮复合材料，进行拉伸强度、弯曲强度、磨损量、悬臂梁缺口冲击强度、表面电阻等性能测试。评价结果见表2。
表2性能测试结果
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种尼龙轮生产用复合材料，其特征在于，所述尼龙轮复合材料由以下重量份的原料组成：60~70份尼龙66、10~20份玻璃纤维、15~20份碳纤维、6~10份增韧剂、10~18份钛酸钾晶须、16~20份碳酸钾晶须、1~3份润滑剂、6~8份硅烷偶联剂、4~8份热稳定剂、1~3份抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的尼龙轮复合材料，其特征在于，所述碳酸钾晶须为氢等离子改性的碳酸钾晶须，通过以下方法制备：将碳酸钾晶须置于氢等离子体处理仪中，真空充气使真空度达到6±2Pa后通入氢气使真空度达到90~100Pa,进行氢等离子体处理，氢等离子体处理功率为100~120W，处理时间为10~15min，即得。
3.根据权利要求1所述的尼龙轮复合材料，其特征在于，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述碳纤维为短切碳纤维。
4.根据权利要求1所述的尼龙轮复合材料，其特征在于，所述增韧剂为增韧改性剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-丁二烯共聚物中其中一种。
5.根据权利要求1所述的尼龙轮复合材料，其特征在于，所述钛酸钾晶须为六钛酸钾晶须。
6.根据权利要求1所述的尼龙轮复合材料，其特征在于，所选的润滑剂选自滑石粉、高岭土、碳酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸钡、硬脂酸钙、硬脂酸镁中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的尼龙轮复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH570、KH590的其中一种。
8.根据权利要求1所述的尼龙轮复合材料，其特征在于，所述热稳定剂为热稳定剂HT-26、热稳定剂HT-181、热稳定剂HK-306中的其中一种；所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚、2,8-二叔丁基-4一甲基苯酚、2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)的其中一种。
9.根据权利要求1所述的尼龙轮复合材料，其特征在于，所述尼龙轮复合材料由以下重量份的原料组成：60~70份尼龙66、10~20份短切玻璃纤维、15~20份短切碳纤维、6~10份马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、10~18份六钛酸钾晶须、16~20份氢等离子改性碳酸钾晶须、1~3份滑石粉、6~8份KH550、4~8份HK-306、1~3份2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)。
10.一种制备权利要求9所述的尼龙轮复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1) 尼龙66、短切玻璃纤维、短切碳纤维、六钛酸钾晶须、氢等离子改性碳酸钾晶须、KH550加入搅拌机中，以400～500rpm搅拌20～25min，得预混料；
(2)将步骤（1）获得的预混料、马来酸酐接枝丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、滑石粉、HK-306、2 ,2’-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)混合，以150～200rpm搅拌10~15min，得混匀料；
(3)将步骤（2）获得的混匀料加入到双螺杆挤出机中，升温至230～250℃，压力为1 .5±0.1MPa，后熔融挤出，经冷却、干燥、切粒得到电梯用高强度尼龙轮复合材料。
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