CN115584122A - 一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，尼龙复合材料由以下原料组成：聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂、偶联剂、花岗岩纤维，本申请通过限定尼龙复合材料的原料组成及制造工艺，添加吸水率小的且抗压强度好的花岗岩纤维，配合聚酰胺树脂组合物及海泡石粉，以使制得的尼龙复合材料具有良好的机械性能，且尺寸稳定性好，在高温的外加负荷下仍然能保持较高的热变形温度，降低材料在使用过程中的变形风险；其中，海泡石粉具有多孔结构，可在原料混合过程中，对原料进行吸附，使原料分散均匀，同时具有极高的热稳定性和收缩率低的特性，保证造粒后的尼龙复合材料尺寸，使制备的材料尺寸稳定性好，符合所需的生产需求。
Description
技术领域
本发明属于尼龙复合材料制备领域，具体涉及一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法。
背景技术
聚酰胺树脂具有良好的力学性能、耐化学药品性能、耐磨、耐热等优良性能，目前已经广泛的应用于汽车、航空航天、化工、机械、电子电器、运动器材等领域。传统的聚酰胺由于分子为线性不对称结构，分子链呈绕曲状态，所以材料的结晶度较低，一般只有25％-45％。聚酰胺由于分子中存在氢、氧以及氮原子，因而分子间容易形成氢键，导致分子间作用力很大，这就使得材料具有高强度高刚性。此外，聚酰胺还具有耐磨损、耐腐蚀等优点。
但是聚酰胺由于含有胺基和羰基，易与水分子形成氢键，因此所得到的各种材料在使用时容易吸水，产生增塑效应，导致材料体积膨胀、模量下降，导致材料尺寸不稳定。材料的抗蠕变能力差，使得机械性能降低，尺寸稳定性差，在很大程度上限制了材料的应用，特别是高温高湿环境下，有较高机械性能和尺寸稳定性要求的领域中的应用；为提高聚酰胺的拉伸强度、冲击强度、模量、耐磨性和尺寸稳定性等性能，常在聚酰胺中加入增强剂，如玻纤、纳米二氧化硅、碳纤维和石墨纤维等，由于玻纤的优异性能，工业中一般选用玻纤作为聚酰胺的增强剂。
目前，对玻纤增强聚酰胺的研究已经非常广泛和深入，实现了工业化生产，但是由于玻纤的硬度大，其与聚酰胺树脂的结合力不高，导致制备得到的含玻纤聚酰胺的冲击强度、拉伸强度受到影响，同时，制备的聚酰胺表面会出现浮纤，影响产品的光滑度，且仍旧存在尺寸不稳定的问题，亟需一款尺寸稳定且机械性能好的聚酰胺复合材料。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法。
本发明采用如下技术方案：
一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，所述尼龙复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂组合物60-70份、海泡石粉22-28份、相容剂3-7份、抗氧剂1-2份、润滑剂2-3份、偶联剂1-2份、花岗岩纤维15-22份；
其制造方法，包括以下步骤：
步骤一，制备聚酰胺树脂组合物；
步骤二，按所需重量份将聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、偶联剂、花岗岩纤维送入高速混合机中，在50-60℃温度下，预混1-2h；然后加入抗氧剂与润滑剂，在30-40℃温度下，混合搅拌30-40min，获得预混物；
步骤三，将步骤二获得预混物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、造粒，以获得所述尺寸稳定的尼龙复合材料。
优选的，所述聚酰胺树脂组合物由聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按质量比100:20-30:15-25的比例组成。
优选的，步骤一具体包括：将聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按所需重量份加入密炼机中，密炼20-30min，得聚酰胺树脂组合物。
优选的，步骤三中，双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-220℃，温控3-4区的温度为180-220℃，温控5-6区的温度为200-230℃，温控7-8区的温度为200-230℃，温控9-10区的温度为210-240℃。
优选的，步骤三中，双螺杆挤出机的长径比为30-50，螺杆的转速为200～400rpm/m。
优选的，所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
优选的，所述抗氧剂由抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂CA按质量比1:0.53:0.16的比例组成。
优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。
优选的，所述润滑剂由硅油、纳米氧化镁按质量比1:0.56的比例组成。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本申请通过限定尼龙复合材料的原料组成及制造工艺，添加吸水率小的且抗压强度好的花岗岩纤维，配合聚酰胺树脂组合物及海泡石粉，以使制得的尼龙复合材料具有良好的机械性能，且尺寸稳定性好，在高温的外加负荷下仍然能保持较高的热变形温度，降低材料在使用过程中的变形风险；其中，海泡石粉具有多孔结构，可在原料混合过程中，对原料进行吸附，使原料分散均匀，同时具有极高的热稳定性和收缩率低的特性，保证造粒后的尼龙复合材料尺寸，使制备的材料尺寸稳定性好，符合所需的生产需求；
聚酰胺树脂组合物由聚酰胺、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按特定的比例组成，与其他原料配合，以提高制备的尼龙复合材料的表面光泽性及热稳定性，使材料可在高温的环境下，仍具备优良的尺寸稳定性，其中，甲基苯基硅树脂，因苯基硅氧链的加入，可提高聚酰胺树脂组合物与其他组分的配伍性能，保证获得尼龙复合材料的光泽性；聚醚砜树脂可与花岗岩纤维配合，提高材料的热稳定性，延长材料的使用寿命，进一步提高材料的实用性；
具体限定抗氧化剂的原料组成，通过特定的型号及比例的相互配合，以提高尼龙复合材料的耐光老化和热老化性能，保证尼龙复合材料颜色稳定，不易发生变化。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
一种尺寸稳定的尼龙复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂组合物60-70份、海泡石粉22-28份、甲基丙烯酸缩水甘油酯3-7份、抗氧剂1-2份、润滑剂2-3份、硅烷偶联剂1-2份、花岗岩纤维15-22份。
其中，聚酰胺树脂组合物由聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按质量比100:20-30:15-25的比例组成。
抗氧剂由抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂CA按质量比1:0.53:0.16的比例组成。
润滑剂由硅油、纳米氧化镁按质量比1:0.56的比例组成。
其制造方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按所需重量份加入密炼机中，密炼20-30min，得聚酰胺树脂组合物；
步骤二，按所需重量份将聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、偶联剂、花岗岩纤维送入高速混合机中，在50-60℃温度下，预混1-2h；然后加入抗氧剂与润滑剂，在30-40℃温度下，混合搅拌30-40min，获得预混物；
步骤三，将步骤二获得预混物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、造粒，以获得所述尺寸稳定的尼龙复合材料，其中，双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-220℃，温控3-4区的温度为180-220℃，温控5-6区的温度为200-230℃，温控7-8区的温度为200-230℃，温控9-10区的温度为210-240℃。
其中，双螺杆挤出机的长径比为30-50，螺杆的转速为200～400rpm/m。
实施例1
一种尺寸稳定的尼龙复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂组合物60份、海泡石粉22份、甲基丙烯酸缩水甘油酯7份、抗氧剂1份、润滑剂3份、硅烷偶联剂1份、花岗岩纤维15份。
其中，聚酰胺树脂组合物由聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按质量比100:20:25的比例组成。
其制造方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按所需重量份加入密炼机中，密炼20min，得聚酰胺树脂组合物；
步骤二，按所需重量份将聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、偶联剂、花岗岩纤维送入高速混合机中，在50℃温度下，预混2h；然后加入抗氧剂与润滑剂，在30℃温度下，混合搅拌40min，获得预混物；
步骤三，将步骤二获得预混物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、造粒，以获得所述尺寸稳定的尼龙复合材料。
实施例2
一种尺寸稳定的尼龙复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂组合物70份、海泡石粉28份、甲基丙烯酸缩水甘油酯3份、抗氧剂2份、润滑剂2份、硅烷偶联剂2份、花岗岩纤维22份。
其中，聚酰胺树脂组合物由聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按质量比100:30:15的比例组成。
其制造方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按所需重量份加入密炼机中，密炼30min，得聚酰胺树脂组合物；
步骤二，按所需重量份将聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、偶联剂、花岗岩纤维送入高速混合机中，在60℃温度下，预混1h；然后加入抗氧剂与润滑剂，在40℃温度下，混合搅拌30min，获得预混物；
步骤三，将步骤二获得预混物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、造粒，以获得所述尺寸稳定的尼龙复合材料。
实施例3
一种尺寸稳定的尼龙复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂组合物65份、海泡石粉25份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5份、抗氧剂1.5份、润滑剂2.5份、硅烷偶联剂1.5份、花岗岩纤维18份。
其中，聚酰胺树脂组合物由聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按质量比100:25:20的比例组成。
其制造方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按所需重量份加入密炼机中，密炼25min，得聚酰胺树脂组合物；
步骤二，按所需重量份将聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、偶联剂、花岗岩纤维送入高速混合机中，在55℃温度下，预混1.5h；然后加入抗氧剂与润滑剂，在35℃温度下，混合搅拌35min，获得预混物；
步骤三，将步骤二获得预混物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、造粒，以获得所述尺寸稳定的尼龙复合材料。
对比例1
一种尺寸稳定的尼龙复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂组合物65份、滑石粉25份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5份、抗氧剂1.5份、润滑剂2.5份、硅烷偶联剂1.5份、花岗岩纤维18份。
其中，聚酰胺树脂组合物由聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按质量比100:25:20的比例组成。
其制造方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按所需重量份加入密炼机中，密炼25min，得聚酰胺树脂组合物；
步骤二，按所需重量份将聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、偶联剂、花岗岩纤维送入高速混合机中，在55℃温度下，预混1.5h；然后加入抗氧剂与润滑剂，在35℃温度下，混合搅拌35min，获得预混物；
步骤三，将步骤二获得预混物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、造粒，以获得所述尺寸稳定的尼龙复合材料。
对比例2
一种尺寸稳定的尼龙复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂组合物65份、云母粉25份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5份、抗氧剂1.5份、润滑剂2.5份、硅烷偶联剂1.5份、花岗岩纤维18份。
其中，聚酰胺树脂组合物由聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按质量比100:25:20的比例组成。
其制造方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按所需重量份加入密炼机中，密炼25min，得聚酰胺树脂组合物；
步骤二，按所需重量份将聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、偶联剂、花岗岩纤维送入高速混合机中，在55℃温度下，预混1.5h；然后加入抗氧剂与润滑剂，在35℃温度下，混合搅拌35min，获得预混物；
步骤三，将步骤二获得预混物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、造粒，以获得所述尺寸稳定的尼龙复合材料。
对比例3
一种尺寸稳定的尼龙复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂组合物65份、二氧化钛25份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5份、抗氧剂1.5份、润滑剂2.5份、硅烷偶联剂1.5份、花岗岩纤维18份。
其中，聚酰胺树脂组合物由聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按质量比100:25:20的比例组成。
其制造方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按所需重量份加入密炼机中，密炼25min，得聚酰胺树脂组合物；
步骤二，按所需重量份将聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、偶联剂、花岗岩纤维送入高速混合机中，在55℃温度下，预混1.5h；然后加入抗氧剂与润滑剂，在35℃温度下，混合搅拌35min，获得预混物；
步骤三，将步骤二获得预混物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、造粒，以获得所述尺寸稳定的尼龙复合材料。
对比例4
一种尺寸稳定的尼龙复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂65份、海泡石粉25份、甲基丙烯酸缩水甘油酯5份、抗氧剂1.5份、润滑剂2.5份、硅烷偶联剂1.5份、花岗岩纤维18份。
其制造方法，包括以下步骤：
步骤一，将聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按所需重量份加入密炼机中，密炼25min，得聚酰胺树脂组合物；
步骤二，按所需重量份将聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、偶联剂、花岗岩纤维送入高速混合机中，在55℃温度下，预混1.5h；然后加入抗氧剂与润滑剂，在35℃温度下，混合搅拌35min，获得预混物；
步骤三，将步骤二获得预混物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、造粒，以获得所述尺寸稳定的尼龙复合材料。
将实施例1-3与对比例1-4制备的尼龙复合材料，经测试，获得如下数据：
表1各实施例数据测试表
| 项目 | 弯曲强度(MPa) | 拉伸强度(MPa) | 收缩率(％) | 热变形温度(℃) |
| 实施例1 | 245 | 182 | 0.85 | 235 |
| 实施例2 | 256 | 189 | 0.83 | 239 |
| 实施例3 | 263 | 197 | 0.81 | 245 |
| 对比例1 | 225 | 175 | 2.35 | 186 |
| 对比例2 | 218 | 172 | 2.16 | 192 |
| 对比例3 | 223 | 170 | 2.29 | 178 |
| 对比例4 | 176 | 155 | 1.23 | 162 |
通过上述表格可知，本申请通过限定尼龙复合材料的原料组成及制造工艺，添加吸水率小的且抗压强度好的花岗岩纤维，配合聚酰胺树脂组合物及海泡石粉，以使制得的尼龙复合材料具有良好的机械性能，且尺寸稳定性好，在高温的外加负荷下仍然能保持较高的热变形温度，降低材料在使用过程中的变形风险；其中，海泡石粉具有多孔结构，可在原料混合过程中，对原料进行吸附，使原料分散均匀，同时具有极高的热稳定性和收缩率低的特性，保证造粒后的尼龙复合材料尺寸，使制备的材料尺寸稳定性好，符合所需的生产需求；聚酰胺树脂组合物由聚酰胺、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按特定的比例组成，与其他原料配合，以提高制备的尼龙复合材料的表面光泽性及热稳定性，使材料可在高温的环境下，仍具备优良的尺寸稳定性，其中，甲基苯基硅树脂，因苯基硅氧链的加入，可提高聚酰胺树脂组合物与其他组分的配伍性能，保证获得尼龙复合材料的光泽性；聚醚砜树脂可与花岗岩纤维配合，提高材料的热稳定性，延长材料的使用寿命，进一步提高材料的实用性。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能以此限定本发明实施的范围，即依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
Claims (9)
1.一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，其特征在于：所述尼龙复合材料由以下重量份的原料组成：聚酰胺树脂组合物60-70份、海泡石粉22-28份、相容剂3-7份、抗氧剂1-2份、润滑剂2-3份、偶联剂1-2份、花岗岩纤维15-22份；
其制造方法，包括以下步骤：
步骤一，制备聚酰胺树脂组合物；
步骤二，按所需重量份将聚酰胺树脂组合物、海泡石粉、相容剂、偶联剂、花岗岩纤维送入高速混合机中，在50-60℃温度下，预混1-2h；然后加入抗氧剂与润滑剂，在30-40℃温度下，混合搅拌30-40min，获得预混物；
步骤三，将步骤二获得预混物加入到双螺杆挤出机中，经过熔融挤出、造粒，以获得所述尺寸稳定的尼龙复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，其特征在于：所述聚酰胺树脂组合物由聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按质量比100:20-30:15-25的比例组成。
3.根据权利要求2所述的一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，其特征在于：步骤一具体包括：将聚酰胺树脂、甲基苯基硅树脂、聚醚砜树脂按所需重量份加入密炼机中，密炼20-30min，得聚酰胺树脂组合物。
4.根据权利要求1所述的一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，其特征在于：步骤三中，双螺杆挤出机包括10个温控区，温控1-2区的温度为180-220℃，温控3-4区的温度为180-220℃，温控5-6区的温度为200-230℃，温控7-8区的温度为200-230℃，温控9-10区的温度为210-240℃。
5.根据权利要求1所述的一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，其特征在于：步骤三中，双螺杆挤出机的长径比为30-50，螺杆的转速为200～400rpm/m。
6.根据权利要求1所述的一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，其特征在于：所述相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
7.根据权利要求1所述的一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，其特征在于：所述抗氧剂由抗氧剂1076、抗氧剂168、抗氧剂CA按质量比1:0.53:0.16的比例组成。
8.根据权利要求1所述的一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
9.根据权利要求1所述的一种尺寸稳定的尼龙复合材料的制造方法，其特征在于：所述润滑剂由硅油、纳米氧化镁按质量比1:0.56的比例组成。
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|---|---|---|---|---|
| CN118085561A (zh) * | 2024-04-29 | 2024-05-28 | 安特普工程塑料（苏州）有限公司 | 一种高导热性的尼龙复合材料及其制备方法 |
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2022
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