一种耐1200H氙灯老化尿素管及其制备方法与流程

一种耐1200h氙灯老化尿素管及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及材料领域，尤其是涉及一种耐1200h氙灯老化尿素管及其制备方法。


背景技术：

2.尿素管是汽车选择催化还原系统中用于传输尿素溶液的管路，而尼龙6是一种重要的工程塑料，其具有绝缘、耐磨性高以及强度高的优点，并且尼龙6的价格低廉，因此，尿素管的材料一般采用pa6。
3.但是，发明人发现，由pa6制备的尿素管耐光老化的效果较差，使得尿素管的力学性能下降，且尿素管使用时处于温度较高的环境中，尿素管的耐热性差，使得尿素管受热后尺寸容易发生改变，同时尿素管容易吸湿，导致尿素管使用一段时间后容易变软，使得尿素管的硬度下降，综上，pa6制备的尿素管的性能较差，难以满足人们的需求。


技术实现要素：

4.为了提供一种耐光老化、耐热性能好，吸湿程度低的尿素管，本技术提供一种耐1200h氙灯老化尿素管及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种耐1200h氙灯老化尿素管的制备方法，采用以下技术方案：
6.一种耐1200h氙灯老化尿素管的制备方法，包括以下步骤：
7.步骤(1)，将十二内酰胺、水和催化剂混合，用氮气排空气，先常温搅拌10
‑
30min，待黏度上升后，以3
‑
6℃/min升温至240
‑
260℃，将压力升至2
‑
3mpa，保温保压反应2
‑
3h，得到第一预混合物；
8.将己内酰胺、活性剂和引发剂混合均匀，得到第二预混合物；其中，按照质量份数计，所述第一混合物中，十二内酰胺为100份，水10
‑
15份，催化剂1
‑
2份，所述第二混合物中，己内酰胺为100份，引发剂为0.2
‑
0.5份，活性剂为2
‑
3份；
9.步骤(2)，将第二预混合物与第一预混合物按照质量比为(0.25
‑
0.4)：1混合后，在40
‑
50℃下超声混合20
‑
60min，在氮气的保护下，250
‑
260℃反应3
‑
6h，接着加入份乙二酸，同时持续通入氮气将水蒸汽带走，在190
‑
210℃反应1
‑
2h，得到改性pa6，其中，第一预混合物的添加量为30
‑
50份，第二预混合物添加量为100份，乙二酸的添加量为20
‑
30份；
10.步骤(3)，将改性pa6挤出成型，得到耐1200h氙灯老化的尿素管。
11.通过将十二内酰胺、水和催化剂混合后预先反应，形成预聚物，接着引发己内酰胺聚合，通过第一预混合物与第二预混合物混合反应，使得十二内酰胺和己内酰胺两种单体共聚合，形成嵌段型共聚物，即为改性pa6。
12.通过步骤制备得到的改性pa6，改性pa6的力学性能以及耐热性能与pa12接近，且吸湿程度明显降低，并且上述制备方法简单，由上述改性pa6的原料来源广泛、价格便宜，使得改性pa6的制备成本较低，有利于工业化生产。
13.优选的，所述步骤(2)中，待改性pa6冷却后，切粒并在70
‑
90℃下真空干燥2
‑
10h。
14.通过对改性pa6进行过切粒和干燥处理，使得改性pa6中的水分含量大大降低，有利于提高改性pa6的加工稳定性以及储存稳定性，使得改性pa6的稳定性较佳。
15.优选的，所述活性剂为二异氰酸酯。
16.进一步地，所述二异氰酸酯可以为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯二甲苯甲烷二异氰酸酯以及聚合mdi。
17.优选的，所述二异氰酸酯为聚合mdi，所述聚合mdi中，异氰酸酯基团的含量为30
‑
32％。
18.通过采用聚合mdi作为活性剂，有利于使得第一预混合物与第二预混合物混合反应的效果较佳，有利于提高改性pa6的力学稳定性和热稳定性。
19.优选的，所述引发剂为双己内酰胺霜
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)铝酸钠。
20.通过引发剂为双己内酰胺霜
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)铝酸钠，配合活性剂为聚合mdi，有利于进一步提高第一预混合物与第二预混合物混合反应的，从而使得十二内酰胺和己内酰胺两种单体共聚合效果较佳，从而使得改性pa6的耐热稳定性以及力学性能提高。
21.优选的，所述催化剂为己二酸。
22.通过催化剂为己二酸，有利于十二内酰胺预聚合形成大分子预聚体，从而在后续反应过程中延长大分子预聚体的分子链，形成改性pa6。
23.优选的，所述改性pa6挤出成型时，挤出温度为260
‑
280℃。
24.第二方面，本技术提供一种耐1200h氙灯老化尿素管，采用以下技术方案：
25.一种耐1200h氙灯老化尿素管，由上述耐1200h氙灯老化尿素管的制备方法制得。
26.通过上述耐1200h氙灯老化尿素管的制备方法制得的尿素管，尿素管的力学性能接近pa12，且尿素管的热稳定性提高，使得尿素管的尺寸不易发生变化。
27.综上所述，本技术具有以下有益效果：
28.1、本技术制备的改性pa6的力学性能以及耐热性能与pa12接近，且吸湿程度明显降低，制备改性pa6的原料来源广泛、价格便宜，且改性pa6的制备方法简单，使得改性pa6的制备成本较低同时有利于工业化生产，从而使得由改性pa6制备得到的尿素管的性能较佳。
29.2、通过对改性pa6进行过切粒和干燥处理，有利于提高改性pa6的加工稳定性以及储存稳定性，使得改性pa6的稳定性较佳。
30.3、通过引发剂为双己内酰胺霜
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)铝酸钠，配合活性剂为聚合mdi，从而使得十二内酰胺和己内酰胺两种单体共聚合效果较佳，从而使得改性pa6的耐热稳定性以及力学性能提高。
具体实施方式
31.本技术各实施例及对比例中的原料均可市售获得，聚合mdi中异氰酸酯含量为31.4，以下实施例中采用陶氏生产的型号为聚合mdi135c。
32.实施例1
33.一种耐1200h氙灯老化尿素管的制备方法，包括以下步骤：
34.步骤(1)，将10kg十二内酰胺、1kg水和0.1kg催化剂混合，用氮气排空气，先常温搅拌30min，待黏度上升后，以6℃/min将升温至260℃，将压力升至3mpa，保温保压反应20min，第一预混合物，其中，催化剂为己二酸。
35.将10kg己内酰胺、0.2kg活化剂和0.02kg引发剂混合均匀，得到第二预混合物，其中，活化剂为二甲苯甲烷二异氰酸酯，引发剂为己内酰胺钠盐。
36.步骤(2)，将10kg第二预混合物与3kg第一预混合物按照质量比为0.25：1混合，在40℃下超声混合60min，在氮气的保护下，260℃反应3h，之后加入0.3kg乙二酸，同时持续通入氮气将水蒸汽带走，在210℃反应1h，在得到改性pa6；
37.步骤(3)，将改性pa6挤出成型，挤出温度为260℃，得到耐1200h氙灯老化的尿素管。
38.实施例2
39.与实施例1的区别在于：第二预混合物与第一预混合物按照质量比为3.5：1混合。
40.实施例3
41.与实施例2的区别在于：采用聚合mdi等量替换二甲苯甲烷二异氰酸酯。
42.实施例4
43.与实施例2的区别在于：采用双己内酰胺霜
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)铝酸钠等量替换己内酰胺钠盐。
44.实施例5
45.与实施例2的区别在于：采用聚合mdi等量替换二甲苯甲烷二异氰酸酯，采用双己内酰胺霜
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)铝酸钠等量替换己内酰胺钠盐。
46.实施例6
47.一种耐1200h氙灯老化尿素管的制备方法，包括以下步骤：
48.步骤(1)，将10kg十二内酰胺、1.5kg水和0.2kg催化剂混合，用氮气排空气，先常温搅拌10min，待黏度上升后，以3℃/min将升温至240℃，将压力升至2mpa，保温保压反应0.5h，第一预混合物，其中，催化剂为己二酸。
49.将10kg己内酰胺、0.5kg活化剂和0.03kg引发剂混合均匀，得到第二预混合物，其中，活化剂为聚合mdi，引发剂为双己内酰胺霜
‑
(2
‑
甲氧基乙氧基)铝酸钠。
50.步骤(2)，将10kg第二预混合物与0.5kg第一预混合物按照质量比为0.4：1混合，在50℃下超声混合20min，接着在氮气的保护下，250℃反应6h，之后加入0.2kg乙二酸，同时持续通入氮气将水蒸汽带走，在190
‑
210℃反应2h，在得到改性pa6；
51.步骤(3)，将改性pa6挤出成型，挤出温度为280℃，得到耐1200h氙灯老化的尿素管。
52.对比例1
53.一种尿素管，由普通pa6挤出成型。
54.对比例2
55.一种尿素管，由普通pa12挤出成型。
56.对比例3
57.一种尿素管，与实施例1的区别在于：步骤(2)中，采用第二混合物等量替换第一预混合物。
58.实验1
59.光老化试验
‑
氙灯辐射暴露
60.测试方法：gb/t 16422.2
‑
2014循环1&gb/t 11186.1
‑
1989&gb/t11186.2
‑
1989&
gb/t11186.3
‑
1989。使用积分球分光光度计测试δe
ab
。
61.测试条件：试验循环：gb/t 16422.2
‑
2014循环1
62.辐射度：(0.51
±
0.02)w/(m2nm)@340nm
63.光照：102min，黑标温度(65
±
3)℃，相对湿度(50
±
10)％rh
64.光照和喷淋：18min
65.滤镜：boro/boro
66.暴露时间：1200小时
67.实验1的测试结果详见表1。
68.表1
[0069] 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5δeab0.70.70.70.70.6 实施例6对比例1对比例2对比例3 δeab0.620.62 [0070]
表1的试验结果表明，实施例1
‑
6中的尿素管样品的δe
ab
相对于对比例1和对比例3的尿素管样品的δe
ab
降低，证明实施例1
‑
6的尿素管样品相较于对比例1和对比例3的尿素管样品耐老化程度提高。
[0071]
实验2
[0072]
耐尿素测试
[0073]
检查样品的外观是否良好，将尿素管样品裁切成长度为150mm的试样，测量初始长度l0及重量m0，将样品浸没于足量的浓度为32.5％的尿素溶液中，然后放入85℃烤箱内恒温500h，试验结束后将样品清华粗干净，待样品干燥后检查样品的外观是否良好，再次测量长度l1及重量m1，计算尺寸以及重量的变化率。
[0074][0075][0076]
实验3
[0077]
拉伸测试
[0078]
将耐尿素测试前、后的各实施例以及对比例制备的尿素管样品裁切成6.5mm的试样，将样品两端固定于橡胶拉力试验机上，并将引伸计固定于试样上，然后以50mm/mm的速度进行拉伸实验。
[0079]
实验2
‑
3的测试结果详见表2。
[0080]
表2
[0081][0082]
根据表2中的结果可得，实施例1
‑
6中尿素管样品的耐尿素测试后，尺寸变化率和重量变化率较小，且外观仍为良好，证明本技术的尿素管样品的耐尿素能力较佳。本技术还
对耐尿素测试前、后的尿素管样品进行了拉伸强度测试，结果表明，实施例1的拉伸强度变化率和断裂伸长率变化率相较于对比例1和对比例3明显降低，并且较为接近对比例2的数据，证明本技术实施例1
‑
6的尿素管样品相较于普通的pa6样品制备的尿素管在耐尿素性能以及拉伸强度方面均具有明显提升，且本技术实施例1
‑
6的尿素管样品的耐尿素能力以及拉伸强度接近pa12。
[0083]
由表2中实施例1与对比例1和对比例3的数据对比可得，本技术实施例1制备的尿素管的尺寸变化率和重量变化率降低，证明本技术实施例1制备的尿素管的耐热程度提高，使得尿素管在高温烘烤后的尺寸变化率较低，同时，尿素管不易吸湿，使得尿素管的重量变化率较低，同时，尿素管耐尿素的性能较佳，使得耐尿素测试前后，尿素管的拉伸强度变化率以及断裂伸长率变化率明显降低，从而使得尿素管的使用稳定性提高，能够更好地满足人们的需求。
[0084]
本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。