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一种适用于水油环境中尼龙PA66材料及其制备方法与流程

作者:哔哩哔哩 来源:www.cnjuncheng.net 发布于:2020-8-18 9:32:51
  聚酰胺树脂简称PA,俗称尼龙,它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高分子聚物的总称。尼龙的分类很多,尼龙PA66是工程塑料尼龙分类中的一种,是一种热塑性高分子聚合物,具有高强度、抗冲击、耐磨、耐油、耐腐蚀等优点。但是尼龙PA66低温和干态冲击性能差、缺口冲击强度低、吸水率高。改性工程塑料是将通用塑料和工程塑料进行共混、增强、填充等处理后得到的具有阻燃、抗冲击、抗静电、耐磨等性能的塑料制品。

  目前,针对尼龙PA66的改性研究在现有专利文献中已有公开,例如CN102898810A公开了一种PPO/PA66塑料及其制备方法,公开的PPO聚苯醚树脂和PA66树脂合成的塑料包括PPO、PA66、碳纤维、玻璃纤维、炭黑、相容剂、增韧剂、助剂,相容剂选为聚苯醚接枝马来酸酐,增加碳纤维、炭黑、PPO与PA66的界面相容性,主要解决了现有采用PPO/PA66合成塑料采用玻璃纤维增强后,材料密度较大,强度不够及不具备抗静电性,通过增加碳纤维、炭黑,使得PPO/PA66合成塑料的强度得到提高,同时合成材料抗静电性能得到显著提升。

  随着改性尼龙PA66材料的发展,改性尼龙PA66材料应具有一定的耐磨性、高强度、高抗冲击性,并且耐水油、耐腐蚀、耐低温高温,具有高的综合性能。目前生产的改性尼龙PA66材料制品在耐磨、高强度、高抗冲击性、耐水油、耐低温高温等综合性能达不到指标要求,因为尼龙PA66分子结构中含有大量的酰胺基团,大分子末端为氨基或羧基,是一种极性极强的高分子材料,很容易吸收环境中的水分,其机械强度会随之降低,耐磨性也会变差,因此环境湿度对尼龙PA66有很大影响,在水油环境中,尼龙PA66会加速老化进而影响其在水油环境中的使用寿命。

  技术实现要素:本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于水油环境中尼龙PA66材料及其制备方法,所述的尼龙PA66材料应用在水油特殊环境下具有一定的耐磨性及机械强度,在低温高温下持续保持高效润滑,解决现有的改性尼龙PA66合成塑料在特殊使用条件下综合性能不强的问题。为了解决上述技术问题,本发明的技术方案是这样实现的:一种适用于水油环境中尼龙PA66材料,包含以下重量份的原料:尼龙PA6640-60份、相容剂8-15份、抗氧化剂0.1-0.7份、碳纤维5-10份、玻璃纤维15-30份、润滑剂0.05-0.2份、分散剂0.25-0.5份、色母0.1-0.5份。进一步,所述的尼龙PA66为片状,相对粘度为2.5-2.7;进一步,所述的相容剂为三元乙丙接枝马来酸酐;进一步,所述的抗氧剂为牌号主抗氧剂1098和辅抗氧剂168;进一步,所述的润滑剂为石墨烯,石墨烯粒径0.20um、厚度5~25nm、比表面积40~60m2/g,密度2.2cm3;进一步,所述的色母使得改性尼龙PA66材料颜色为均匀黑色。

  一种适用于水油环境中尼龙PA66材料的制备方法,包括以下步骤:首先,按重量份称取以下原料,尼龙PA66、相容剂、抗氧化剂、碳纤维、玻璃纤维、润滑剂、分散剂、色母,将除玻璃纤维、碳纤维以外的原料加入到高速混合机内3分钟,提前混合均匀,制得预混料;然后,将制得的预混料通过双螺杆挤出机主喂料口送入转速150-460r/min的双螺杆挤出机内,在160℃-300℃温度下熔融共混,与此同时,通过双螺杆挤出机的侧喂料口放入玻璃纤维、碳纤维,由双螺杆挤出机挤出,再经过拉条、水冷、切粒操作步骤,得到增强增韧尼龙PA66耐磨材料。

  本发明相比现有技术的有益效果:三元乙丙橡胶(EPDM)具有弹性好、机械性能高、耐腐蚀、透气、耐低温、耐热、耐臭氧、耐紫外线、耐水等优良性能,通过接枝上马来酸酐后增加了与尼龙PA66的粘合力,降低了界面张力,提高了橡胶与树脂材料结合稳定性,尤其改善了改性尼龙PA66材料的耐水、耐低温性能,并且添加了含有润滑作用的石墨烯、含有增强增韧的经硅烷偶联剂处理过的玻璃纤维、以及和润滑剂石墨烯混合可发生正增强效应的碳纤维,所述的增强增韧尼龙PA66耐磨材料应用在水油特殊环境下具有一定的耐磨性及机械强度,在低温高温下持续保持高效润滑,解决了现有的改性尼龙PA66合成塑料在特殊使用条件下综合性能不强的问题。

  具体实施方式

  以下对本发明作进一步地详细描述。实施例1一种适用于水油环境中尼龙PA66材料样品1,包括以下重量份的原料:尼龙PA66切片55份、三元乙丙接枝马来酸酐10份、抗氧化剂0.4份、碳纤维10份、玻璃纤维25份、石墨烯0.05份、分散剂0.25份、色母0.1份。该样品1的制备方法包括以下步骤:首先,按重量份称取以下原料,尼龙PA66切片、三元乙丙接枝马来酸酐、抗氧化剂、碳纤维、玻璃纤维、石墨烯、分散剂、色母,将除玻璃纤维、碳纤维以外的原料加入到高速混合机内3分钟,提前混合均匀,制得预混料;然后,将制得的预混料通过双螺杆挤出机主喂料口送入转速230r/min的双螺杆挤出机内,在260℃温度下熔融共混,与此同时,通过双螺杆挤出机的侧喂料口放入玻璃纤维、碳纤维,由双螺杆挤出机挤出,再经过拉条、水冷、切粒操作步骤,得到增强增韧尼龙PA66耐磨样品1颗粒。

  如表1中所示样品1的制备原料及其配比。

  实施例2一种适用于水油环境中尼龙PA66材料样品2,包括以下重量份的原料:尼龙PA66切片55份、三元乙丙接枝马来酸酐10份、抗氧化剂0.4份、碳纤维10份、玻璃纤维25份、石墨烯0.1份、分散剂0.25份、色母0.1份。

  该样品2的制备方法包括以下步骤:首先,按重量份称取以下原料,尼龙PA66切片、三元乙丙接枝马来酸酐、抗氧化剂、碳纤维、玻璃纤维、石墨烯、分散剂、色母,将除玻璃纤维、碳纤维以外的原料加入到高速混合机内3分钟,提前混合均匀,制得预混料;然后,将制得的预混料通过双螺杆挤出机主喂料口送入转速230r/min的双螺杆挤出机内,在260℃温度下熔融共混,与此同时,通过双螺杆挤出机的侧喂料口放入玻璃纤维、碳纤维,由双螺杆挤出机挤出,再经过拉条、水冷、切粒操作步骤,得到增强增韧尼龙PA66耐磨样品2颗粒。

  如表1中所示样品2的制备原料及其配比。

  实施例3一种适用于水油环境中尼龙PA66材料样品3,包括以下重量份的原料:尼龙PA66切片50份、三元乙丙接枝马来酸酐10份、抗氧化剂0.4份、碳纤维15份、玻璃纤维20份、石墨烯0.1份、分散剂0.25份、色母0.1份。

  该样品3的制备方法包括以下步骤:首先,按重量份称取以下原料,尼龙PA66切片、三元乙丙接枝马来酸酐、抗氧化剂、碳纤维、玻璃纤维、石墨烯、分散剂、色母,将除玻璃纤维、碳纤维以外的原料加入到高速混合机内3分钟,提前混合均匀,制得预混料;然后,将制得的预混料通过双螺杆挤出机主喂料口送入转速230r/min的双螺杆挤出机内,在260℃温度下熔融共混,与此同时,通过双螺杆挤出机的侧喂料口放入玻璃纤维、碳纤维,由双螺杆挤出机挤出,再经过拉条、水冷、切粒操作步骤,得到增强增韧尼龙PA66耐磨样品3颗粒。

  如表1中所示样品3的制备原料及其配比。

  实施例4一种适用于水油环境中的增强增韧尼龙PA66耐磨材料样品4,包括以下重量份的原料:尼龙PA66切片55份、三元乙丙接枝马来酸酐10份、抗氧化剂0.4份、碳纤维10份、玻璃纤维25份、石墨烯0.2份、分散剂0.25份、色母0.1份。该样品4的制备方法包括以下步骤:首先,按重量份称取以下原料,尼龙PA66切片、三元乙丙接枝马来酸酐、抗氧化剂、碳纤维、玻璃纤维、石墨烯、分散剂、色母,将除玻璃纤维、碳纤维以外的原料加入到高速混合机内3分钟,提前混合均匀,制得预混料;然后,将制得的预混料通过双螺杆挤出机主喂料口送入转速230r/min的双螺杆挤出机内,在260℃温度下熔融共混,与此同时,通过双螺杆挤出机的侧喂料口放入玻璃纤维、碳纤维,由双螺杆挤出机挤出,再经过拉条、水冷、切粒操作步骤,得到增强增韧尼龙PA66耐磨样品4颗粒。

  如表1中所示样品4的制备原料及其配比。

  表1样品1、样品2、样品3、样品4的制备原料及其配比对比例5:一种尼龙PA66耐磨材料样品5,该样品5为PA66+30%GF材料样品,与样品1、样品2、样品3、样品4的用途相同。PA66+30%GF特性:增强、增韧、阻燃、耐热、耐磨、抗老化、抗紫外线、高抗冲、导电、抗静电等。

  由于材料黏度低,流动性好,成型时注意产品溢边,烧焦现象;材料的烘干要彻底,避免强度降低。根据实施例1、实施例2、实施例3、实施例4制得样品1、样品2、样品3、样品4与对比例5制的样品5(PA66+30%GF)具有相同用途产品的性能对比如表2所示。表2样品1、样品2、样品3、样品4与样品5性能对比项目样品1样品2样品3样品4样品5(PA66+30%GF)拉伸强度(Mpa)155159170165150弯曲强度(Mpa)220230245240200抗弯模量(Mpa)75007675810080307480缺口冲击强度(kJ/m2)2525272523摩擦系数(200N)0.240.210.140.20.46磨痕宽度(mm)54.64.24.37.3由表2可知,样品1、样品2、样品3、样品4的耐磨性、强度、抗冲击性较之于样品5高,样品3的耐磨性、强度、抗冲击性能最高,样品4次之,样品1最后,样品4与样品3相比,碳纤维的量在材料耐磨性、强度、抗冲击性的提高起到一定程度上的增强作用,而且由样品1、样品2、样品4的性能对比可知石墨烯的量对于材料耐磨性起到一定程度上的增强作用。

  综上所述,以上仅为本发明的较佳实施例而已,并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3

  技术特征:

  1.一种适用于水油环境中尼龙PA66材料,其特征在于:包括以下重量份的原料:尼龙PA66 40-60份、相容剂 8-15份、抗氧化剂 0.1-0.7份、碳纤维 5-10份、玻璃纤维 15-30份、润滑剂 0.05-0.2份、分散剂 0.25-0.5份、色母 0.1-0.5份。

  2.根据权利要求1所述的一种适用于水油环境中尼龙PA66材料,其特征在于:所述的尼龙PA66为片状,相对粘度为2.5-2.7。

  3.根据权利要求1所述的一种适用于水油环境中尼龙PA66材料,其特征在于:所述的相容剂为三元乙丙接枝马来酸酐,三元乙丙橡胶接枝马来酸酐增加尼龙PA66、碳纤维、玻璃纤维之间的相容性,不仅改善改性尼龙PA66韧性、抗冲击性能,而且三元乙丙橡胶耐低温、耐水等特性增强尼龙PA66在水油环境条件下的使用寿命。

  4.根据权利要求1所述的一种适用于水油环境中尼龙PA66材料,其特征在于:所述的抗氧剂为牌号主抗氧剂1098和辅抗氧剂168,抗氧剂提高尼龙PA66加工稳定性,避免尼龙PA66色泽、性能发生变化。

  5.根据权利要求1所述的一种适用于水油环境中尼龙PA66材料,其特征在于:所述的碳纤维是一种高性能纤维,可提高尼龙PA66基体的机械强度和耐磨性能,其具有较高的承载能力和良好的自润滑性能,和润滑剂石墨烯混合可发生正增强效应。

  6.根据权利要求1所述的一种适用于水油环境中尼龙PA66材料,其特征在于:所述的玻璃纤维为无碱玻璃纤维,玻璃纤维极大地提高尼龙PA66树脂的强度和尺寸稳定性,而且玻璃纤维表面经硅烷偶联剂处理过,可提高原料与尼龙66切片的相容性。

  7.根据权利要求1所述的一种适用于水油环境中尼龙PA66材料,其特征在于:所述的润滑剂为石墨烯,石墨烯粒径0.20um、厚度5~25nm、比表面积40~60m2/g,密度2.2cm3,石墨烯不仅保留石墨的基本导电性质和优良的润滑、耐腐蚀、耐高温特性,而且易与其它材料如聚合物材料均匀复合并形成良好的复合界面,从而得到高性能复合材料。

  8.根据权利要求1所述的一种适用于水油环境中尼龙PA66材料,其特征在于:所述的色母使得改性尼龙PA66材料颜色为均匀黑色。

  9.一种根据权利要求1所述的适用于水油环境中尼龙PA66材料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:

  首先,按重量份称取以下原料,尼龙PA66、相容剂、抗氧化剂、碳纤维、玻璃纤维、润滑剂、分散剂、色母,将除玻璃纤维、碳纤维以外的原料加入到高速混合机内3分钟,提前混合均匀,制得预混料;

  然后,将制得的预混料通过双螺杆挤出机主喂料口送入转速150-460r/min的双螺杆挤出机内,在160℃-300℃温度下熔融共混,与此同时,通过双螺杆挤出机的侧喂料口放入玻璃纤维、碳纤维,由双螺杆挤出机挤出,再经过拉条、水冷、切粒操作步骤,得到尼龙PA66材料。

  技术总结

  本发明涉及工程塑料技术领域,尤其是一种适用于水油环境中尼龙PA66材料及其制备方法。所述的材料包括尼龙PA66、相容剂、抗氧化剂、碳纤维、玻璃纤维、润滑剂、分散剂、色母。该材料的制备方法按重量份称取以上原料,加入到高速混合机内形成预混料,然后通过挤出机,在160℃?300℃温度下熔融共混,与此同时,放入玻璃纤维、碳纤维,由挤出机挤出,再经过拉条、水冷、切粒操作,得到增强增韧尼龙PA66耐磨材料。所述的尼龙PA66材料应用在水油特殊环境下具有一定的耐磨性及机械强度,在低温高温下持续保持高效润滑,解决了现有的改性尼龙PA66合成塑料在特殊使用条件下综合性能不强的问题。


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