CN117844239A - 一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒、其制备方法及其应用 - Google Patents

一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒、其制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，为解决现有技术下尼龙材料的改性增韧效果较差的问题，提供一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒、其制备方法及其应用，该增塑母粒包含以下质量分数的原料组分：10%‑40%的尼龙6，20%‑60%的塑化助剂，0.1%‑0.5%的抗老化助剂，塑化助剂为己内酰胺和/或甘油，可提高增韧剂与尼龙的相容性，与增韧剂协同使用具有较好的增韧效果，可有效提高尼龙材料的缺口冲击强度，明显改善尼龙材料的柔软度和韧性。

Description

一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒、其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒、其制备方法及其应用。
背景技术
聚己内酰胺又称尼龙6(PA6)，是一种性能优良的工程塑料。与其他工程塑料相比PA6具有力学强度高、自润滑、耐磨、抗震、耐油及加工流动性好等优良性能，但其对缺口冲击敏感，脆性大，对裂纹扩展的抵抗能力差，以致其应用范围被限制。为此，有必要对PA6进行物理或者化学改性，以获得综合性能更为优异的材料及制品。
弹性体的加入不会改变PA6结晶结构，能提高PA6的抗冲击韧性及适度降低刚性。部分应用场景对PA6的抗弯曲能力要求较低，但需要PA6保持一定的拉伸强度，弹性体增韧剂添加量增加会使拉伸强度与弯曲强度同时下降较多。为进一步获得有柔韧性的PA6共混材料，往往还需要添加一些其他材料，增塑剂既可以改善弹性体与尼龙的相容性也会促进PA6的结晶晶型的形成，使尼龙共混材料的韧性和柔软度得到进一步提高。传统增塑剂通常具有一定的腐蚀性、毒性和挥发性。同时增塑剂的加入也可能使改性尼龙内残留的小分子增多，这些物质易在后续使用过程中析出影响下游终端客户的应用。而新型的增塑剂，如公开号为CN115558142A的发明“一种增塑尼龙6材料的制备方法”公开的离子液体，生产工艺复杂，价格昂贵。
发明内容
本发明为了克服现有技术下尼龙材料的改性增韧效果较差的问题，提供了一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒，该增塑母粒可提高增韧剂与尼龙的相容性，与增韧剂协同使用具有较好的增韧效果，可有效提高尼龙材料的缺口冲击强度，明显改善尼龙材料的柔软度和韧性。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒，包含以下质量分数的原料组分：10％-40％的尼龙6，20％-60％的塑化助剂，0.1％-0.5％的抗老化助剂，塑化助剂为己内酰胺和/或甘油。
己内酰胺为细小结晶性粉末且易溶于水，作为增塑剂可进入尼龙晶区与非晶区之间，可与酰胺键起一定作用，影响尼龙分子链之间的作用力，降低尼龙的弯曲强度。同时己内酰胺与甘油对尼龙有较好的相容性，不会在后续加工过程中析出。
作为优选，所述尼龙材料还包含质量分数不高于40％的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)可促进己内酰胺和甘油在尼龙6基体树脂中的均匀分散。
作为优选，所述抗老化助剂为抗氧化剂。
作为优选，所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168以1:1的质量比混合得到。
第二方面，本发明提供了一种上述增塑母粒的制备方法，包括如下步骤：
(1)将尼龙6干燥后与其余原料组分共混得到共混物；
(2)将共混物熔融后挤出造粒得到增塑母粒。
本发明通过反应挤出进行共混反应，制备过程简单。在该制备过程中，由于缺少催化剂，己内酰胺是以单体的形式存在的而不会聚合形成共聚物。
作为优选，所述(2)为将共混物加入双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，双螺杆挤出机设置温度为120-210℃。
在反应挤出过程中，加工温度对最终的产品品质有着重要影响:挤出温度过低，物料挤出中螺杆机头部分容易堵，同时低温也不利于材料的混合与加工；挤出温度过高，材料容易发黄发泡，易降解，反应剧烈导致最终产品不稳定。控制挤出机内的温度为80℃-210℃，可使得到的好的增塑母粒。
第三方面，本发明提供了上述增塑母粒或上述制备方法制备得到的增塑母粒在尼龙材料中的应用。
本发明的增塑母粒可用于尼龙材料的增韧。
作为优选，所述尼龙材料包含聚烯烃增韧剂、尼龙6及增塑母粒。
增塑母粒可提高聚烯烃增韧剂与尼龙的相容性，进一步提高增韧效果。
作为优选，所述增塑母粒的质量为尼龙6的10％-15％。
作为优选，所述聚烯烃增韧剂的质量为尼龙6的10％-15％。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)该增塑母粒与弹性体协同具有良好的增韧效果，可提高增韧尼龙制品的缺口冲击强度，使增韧尼龙制品的弯曲强度大幅降低，明显改善尼龙材料的柔软度和韧性，使之具有作为尼龙软管、柔性电缆护套材料使用的潜质；
(2)该增塑母粒制备过程简单，原料易得，与尼龙基材的相容性好，不会在后续加工过程中析出。
具体实施方式
下面结合具体实施方法对本发明做进一步的描述。
实施例1
一种增塑母粒，由如下步骤制备得到：
(1)按照重量份称取以下原料：尼龙6为2000份，己内酰胺为5000份，EVA树脂(日本住友，SWA110)为3000份，抗氧剂168为1.5份，抗氧剂1010为1.5份；
(2)将尼龙6原料在105℃下干燥4h后，将上述原料在低速搅拌机中共混5分钟，充分混合后加入到双螺杆挤出机中进行造粒、冷却、脱水鼓风干燥，得到增塑母粒产品；
挤出机1区到10区温度设置为120℃、160℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、210℃、200℃、机头为195℃。
实施例2
一种增塑母粒，由如下步骤制备得到：
(1)按照重量份称取以下原料：尼龙6为3000份，己内酰胺为5000份，EVA树脂(日本住友，SWA210)为2000份，抗氧剂168为1.5份，抗氧剂1010为1.5份；
(2)将尼龙6原料在105℃下干燥4h后，将上述原料在低速搅拌机中共混5分钟，充分混合后加入到双螺杆挤出机中进行造粒、冷却、脱水鼓风干燥，得到增塑母粒产品；
挤出机1区到10区温度设置为120℃、160℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、210℃、200℃、机头为195℃。
实施例3
一种增塑母粒，由如下步骤制备得到：
(1)按照重量份称取以下原料：尼龙6为2000份，甘油为5000份，EVA树脂(日本住友，SWA110)为3000份，抗氧剂168为1.5份，抗氧剂1010为1.5份；
(2)将尼龙6原料在105℃下干燥4h后，将上述原料在低速搅拌机中共混5分钟，充分混合后加入到双螺杆挤出机中进行造粒、冷却、脱水鼓风干燥，得到增塑母粒产品；
挤出机1区到10区温度设置为120℃、160℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、210℃、200℃、机头为195℃。
实施例4
一种增塑母粒，由如下步骤制备得到：
(1)按照重量份称取以下原料：尼龙6为5000份，己内酰胺为5000份，抗氧剂168为1.5份，抗氧剂1010为1.5份；
(2)将尼龙6原料在105℃下干燥4h后，将上述原料在低速搅拌机中共混5分钟，充分混合后加入到双螺杆挤出机中进行造粒、冷却、脱水鼓风干燥，得到增塑母粒产品；
挤出机1区到10区温度设置为120℃、160℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、210℃、200℃、机头为195℃。
实施例5
一种增塑母粒，由如下步骤制备得到：
(1)按照重量份称取以下原料：尼龙6为5000份，己内酰胺为2500份，甘油为2500份，EVA树脂(日本住友，SWA110)为3000份，抗氧剂168为1.5份，抗氧剂1010为1.5份；
(2)将尼龙6原料在105℃下干燥4h后，将上述原料在低速搅拌机中共混5分钟，充分混合后加入到双螺杆挤出机中进行造粒、冷却、脱水鼓风干燥，得到增塑母粒产品；
挤出机1区到10区温度设置为120℃、160℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、210℃、200℃、机头为195℃。
对比例1
一种增塑母粒，由如下步骤制备得到：
(1)按照重量份称取以下原料：尼龙6为7000份，EVA树脂(日本住友，SWA110)为3000份，抗氧剂168为1.5份，抗氧剂1010为1.5份；
(2)将尼龙6原料在105℃下干燥4h后，将上述原料在低速搅拌机中共混5分钟，充分混合后加入到双螺杆挤出机中进行造粒、冷却、脱水鼓风干燥，得到增塑母粒产品；
挤出机1区到10区温度设置为120℃、160℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、210℃、200℃、机头为195℃。
实施例6
尼龙材料，以总量100份计，配方为15份聚烯烃增韧剂(能之光，尼龙增韧剂N413A)、10-12份增塑母粒及余量尼龙6，具体增塑母粒配方及用量见表1；
尼龙材料的制备方法为：将尼龙6、聚烯烃增韧剂及增塑母粒在低速搅拌机中共混5分钟，充分混合后加入到双螺杆挤出机中进行造粒、冷却、脱水鼓风干燥，得到尼龙材料产品；挤出机1区到10区温度设置为120℃、160℃、180℃、190℃、190℃、200℃、200℃、210℃、200℃、机头为195℃。
对比例2
尼龙材料，配方为85份尼龙6及15份聚烯烃增韧剂，制备方法同实施例6。
对比例3
尼龙材料，配方为75份尼龙6、15份聚烯烃增韧剂及10份对比例1所得增塑母粒，制备方法同实施例6。
测试实施例6和对比例2、3所得尼龙材料的相关性能，性能检测结果如表1所示。
表1
由表1中的测试结果可以得知，与单独聚烯烃增韧剂改性尼龙相比，采用本发明的增塑母粒与聚烯烃增韧剂复合增韧的改性尼龙能在冲击韧性和断裂伸长率得到一定的提高，拉伸强度有所轻微下降，但弯曲强度大幅下降，尼龙材料的柔软度和抗冲击能力有显著提升。对比例1中使用了尼龙6替换塑化助剂，由其得到的尼龙材料(对比例3)的柔软度和韧性较实施例6中任意一种尼龙材料差，这表明EVA树脂自身不具备增塑效果，而己内酰胺单体共聚后也无法实现与聚烯烃增韧剂的复合增韧。

Claims (10)

1.一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒，其特征在于，包含以下质量分数的原料组分：10%-40%的尼龙6，20%-60%的塑化助剂，0.1%-0.5%的抗老化助剂，塑化助剂为己内酰胺和/或甘油。
2.根据权利要求1所述的一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒，其特征在于，所述尼龙材料还包含质量分数不高于40%的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物。
3.根据权利要求1或2所述的一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒，其特征在于，所述抗老化助剂为抗氧化剂。
4.根据权利要求3所述的一种改性增韧尼龙材料的增塑母粒，其特征在于，所述抗氧化剂由抗氧剂1010和抗氧剂168以1:1的质量比混合得到。
5.一种如权利要求1-4任意一项所述增塑母粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将尼龙6干燥后与其余原料组分共混得到共混物；
（2）将共混物熔融后挤出造粒得到增塑母粒。
6.根据权利要求5所述的一种增塑母粒的制备方法，其特征在于，所述（2）为将共混物加入双螺杆挤出机中进行熔融、挤出、造粒，双螺杆挤出机设置温度为120-210℃。
7.如权利要求1-4任意一项所述增塑母粒或如权利要求5-6任意一项所述制备方法制备得到的增塑母粒在尼龙材料中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述尼龙材料包含聚烯烃增韧剂、尼龙6及增塑母粒。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述增塑母粒的质量为尼龙6的10%-15%。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述聚烯烃增韧剂的质量为尼龙6的10%-15%。
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