尼龙复合材料及其制备方法与流程

1.本发明属于改性高分子材料技术领域，具体涉及一种尼龙复合材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚酰胺(pa，俗称尼龙)是美国dupont公司最先开发用于纤维的树脂，于1939年实现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。尼龙主链上含有许多重复的酰胺基，用作塑料时称尼龙，用作合成纤维时我们称为锦纶，尼龙可由二元胺和二元酸制取，也可以用ω-氨基酸或环内酰胺来合成。根据二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子数的不同，可制得多种不同的尼龙，尼龙品种多达几十种，其中以尼龙-6、尼龙-66和尼龙-610的应用最广泛。
3.聚酰胺(pa)成核剂可以改善pa的晶粒结构、提高结晶速率、增强机械性能、缩短成型周期。常用的pa成核剂主要分为无机成核剂和有机成核剂，其中，无机成核剂是应用最早的成核剂,主要有黏土类包括高岭土、蒙脱土、黏土和滑石粉等；氧化物类包括纳米sio2、纳米zro2、纳米tio2、nd2o3、mgo、zno晶须等；无机盐包括纳米caco3、caf2、mgso4晶须等。无机成核剂简单易得,成本低廉,使用简便。而有机成核剂一般包括苯基次磷酸钠、叔丁基次磷酸钠、乙酸盐类、苯酚等。
4.但研究发现，不管是有机成核剂还是无机成核剂，都会使尼龙产品变脆，抗冲击性能变低。并且无机成核剂还存在使尼龙产品表面光泽度变差的问题，这限制了其应用。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明有必要提供一种尼龙复合材料及其制备方法，该尼龙复合材料以尼龙6作为基体树脂，其中添加有预处理的聚酰亚胺粉末和其他助剂，该尼龙复合材料的综合性能优异，具有优异的力学性能，且良好的光泽度，以解决上述问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供了一种尼龙复合材料，其由100份尼龙6、0.05～0.1份预处理的聚酰亚胺粉末和0.5～1份抗氧剂按照重量份制备而成，其中，所述预处理的聚酰亚胺粉末为经氢氧化钠表面处理的聚酰亚胺粉末。
8.进一步的，所述尼龙6在235℃/2.16kg条件下的熔融指数为5-10g/10min。
9.进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配物，这里的复配指的就是常规的共混合，混合方式没有特别的限定，只要将其混合均匀即可。
10.优选的，所述抗氧剂中，抗氧剂1010和抗氧剂168的质量比为1：1。
11.进一步的，所述预处理的聚酰亚胺粉末中，聚酰亚胺粉末的粒径为400～1000目。
12.进一步的，所述预处理的聚酰亚胺粉末的制备，具体为：
13.100重量份氢氧化钠水溶液中加入1重量份的聚酰亚胺粉末，于40～50℃温度下，以200～300转/min的转速搅拌20～30min后，过滤、常温干燥，保存。
14.优选的，所述氢氧化钠水溶液中，氢氧化钠的质量分数为10％。
15.本发明还提供了一种如前述任一项所述的尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：
16.按照配比将尼龙6、预处理的聚酰亚胺粉末和抗氧剂充分混合，得到均匀的混合物料；
17.将所述混合物料加入双螺杆挤出机中，经熔融、挤出、切粒，制得尼龙复合材料。
18.进一步的，可以理解的是，双螺杆挤出机的加工温度根据基体树脂、助剂的不同，可进行调整，在本发明的一些实施方式中，所述双螺杆挤出机的加工温度为190～260℃。
19.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
20.将聚酰亚胺粉末预处理后，加入尼龙6基体中，预处理后的聚酰亚胺粉末可诱导ni笼6加快结晶，使其结晶能够在较高的温度下进行，且结晶较为完全，从而使得尼龙复合材料的拉伸强度、抗冲击强度和光泽度均有较为明显的提高。
21.此外，该尼龙复合材料的透过率也明显提高，说明其透明性具有明显幅度的提升，从而可应用于透明材料领域，扩展了尼龙复合材料的应用范围。
具体实施方式
22.为了便于理解本发明，下面将结合具体的实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
23.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
24.以下实施例和对比例中采用的原料或助剂具体信息如下：
25.尼龙6：密度1.13g/cm3，在235℃/2.16kg条件下的熔融指数为6g/10min，德国巴斯夫b50l；
26.聚酰亚胺粉末：粒径为800目，湖北三翔超硬材料股份有限1713；
27.抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168按照质量比1：1复配使用，生产商均为德国巴斯夫公司。
28.实施例中预处理的聚酰亚胺粉末具体制备方法为：向100重量份氢氧化钠(质量分数为10％)水溶液中加入1重量份的聚酰亚胺粉末，于40～50℃温度下，以200～300转/min的转速搅拌20～30min后，过滤、常温干燥，保存。
29.需要说明的是，以上原料或助剂是为了使得本发明的技术方案更加清楚做出的示例，不代表仅能采用上述参数的原料或助剂，具体以权利要求保护范围为准。此外，如无特别说明，以下实施例、对比例中所述的“份”、“份数”等均指重量份数。
30.实施例1
31.将100份尼龙6、0.5份抗氧剂和0.05份预处理的聚酰亚胺粉末加入至混合机中，常温混合均匀后从双螺杆挤出机的加料口加入，经熔融、挤出、切粒，得到尼龙复合材料。其中，双螺杆挤出机的加工温度依次为1区190℃、2区220℃、3区230℃、4区240℃、5区250℃、6区260℃。
32.实施例2
33.将100份尼龙6、1份抗氧剂和0.06份预处理的聚酰亚胺粉末加入至混合机中，常温混合均匀后从双螺杆挤出机的加料口加入，经熔融、挤出、切粒，得到尼龙复合材料。其中，双螺杆挤出机的加工温度依次为1区190℃、2区200℃、3区220℃、4区240℃、5区250℃、6区260℃。
34.实施例3
35.将100份尼龙6、0.5份抗氧剂和0.07份预处理的聚酰亚胺粉末加入至混合机中，常温混合均匀后从双螺杆挤出机加料口加入，经熔融、挤出、切粒，得到尼龙复合材料。其中，双螺杆挤出机的加工温度依次为1区190℃、2区210℃、3区230℃、4区240℃、5区250℃、6区260℃。
36.实施例4
37.将100份尼龙6、0.5份抗氧剂和0.1份预处理的聚酰亚胺粉末加入至混合机中，常温混合均匀后从双螺杆挤出机的加料口加入，经熔融、挤出、切粒，得到尼龙复合材料。其中，双螺杆挤出机的加工温度依次为1区190℃、2区200℃、3区220℃、4区240℃、5区250℃、6区260℃。
38.实施例5
39.将100份尼龙6、0.5份抗氧剂和0.08份预处理的聚酰亚胺粉末加入至混合机中，常温混合均匀后从双螺杆挤出机的加料口加入，经熔融、挤出、切粒，得到尼龙复合材料。其中，双螺杆挤出机的加工温度依次为1区190℃、2区210℃、3区230℃、4区240℃、5区250℃、6区260℃。
40.对比例1
41.将100份尼龙6、0.5份抗氧剂和0.08份未经过预处理的聚酰亚胺粉末加入至混合机中，常温混合均匀后从双螺杆挤出机的加料口加入，经熔融、挤出、切粒，得到尼龙复合材料。双螺杆挤出机温度为1区190℃、2区210℃、3区230℃、4区240℃、5区250℃、6区260℃。
42.对比例2
43.将100份尼龙6、0.5份抗氧剂和0.08份超细碳酸钙粉末(粒度为10000目，生产商为上海缘江化工有限公司)加入至混合机中，常温混合均匀后从双螺杆挤出机的加料口加入，经熔融、挤出、切粒，得到尼龙复合材料。其中，双螺杆挤出机的加工温度依次为1区190℃、2区210℃、3区230℃、4区240℃、5区250℃、6区260℃。
44.对比例3
45.将100份尼龙6、0.5份抗氧剂和0.08份超细滑石粉(粒度为10000目，生产商为上海缘江化工有限公司)粉末加入至混合机中，常温混合均匀后从双螺杆挤出机的加料口加入，经熔融、挤出、切粒，得到尼龙复合材料。其中，双螺杆挤出机的加工温度依次为1区190℃、2区210℃、3区230℃、4区240℃、5区250℃、6区260℃。
46.对比例4
47.将100份尼龙6、0.5份抗氧剂和0.08份苯基次磷酸钠加入至混合机中，常温混合均匀后从双螺杆挤出机的加料口加入，经熔融、挤出、切粒，得到尼龙复合材料。其中，双螺杆挤出机的加工温度依次为1区190℃、2区210℃、3区230℃、4区240℃、5区250℃、6区260℃。
48.对比例5
49.将100份尼龙6、0.5份抗氧剂和0.08份聚苯硫醚加入至混合机中，常温混合均匀后从双螺杆挤出机的加料口加入，经熔融、挤出、切粒，得到尼龙复合材料。其中，双螺杆挤出机的加工温度依次为1区190℃、2区210℃、3区230℃、4区240℃、5区250℃、6区260℃。
50.测试例
51.将实施例1-5和对比例1-5中制得的尼龙复合材料分别进行相关性能测试(测试结果见表1)，具体测试方法如下：
52.拉伸性能按照astm d638进行测试(拉伸速度为5mm/min)；
53.悬臂梁缺口冲击性能按照astm d256进行测试；
54.测试时均采用astm标准注塑成标准样条尺寸(长度
×
宽度
×
厚度)，具体分别为：拉伸样条(哑铃型)，170mm
×
13mm
×
3.2mm；悬臂梁缺口冲击样条，127mm
×
13mm
×
3.2mm，v型缺口，缺口深度为1/5。
55.光泽度性能按照astm d2457，入射角60
°
，标准样条进行测试；
56.透光率按照gb/t 2680-94，标准样条测试。
57.表1尼龙复合材料性能测试结果
[0058][0059]
通过表1中的测试结果可以看出，将预处理后的聚酰亚胺粉末加入尼龙6基体树脂中，使得尼龙复合材料的拉伸强度、抗冲击强度、光泽度具有较明显的提高。这主要是由于，预处理的聚酰亚胺粉末可诱导尼龙6加快结晶，使其结晶能在较高的温度下进行，且结晶较为完全，从而明显提升尼龙复合材料的力学性能和光泽度。并且进一步可以看出，尼龙复合材料的透明性也有明显幅度的提升，扩展了其在透明材料领域的应用。
[0060]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0061]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。