一種尼龍基高填充母料及其制備方法

專利名稱：一種尼龍基高填充母料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種尼龍基高填充母料及其制備方法，屬于聚合物加工領域。
背景技術：
尼龍6是一種用途非常廣泛的工程塑料，其熔點為215 225°C，使用溫度范圍在-40°C 150°C。在尼龍中通過加入各種無機填料進行填充增強改性，不僅可以降低材料成本，而且可以顯著提高材料的某些性能，如力學性能、熱性能、收縮率等，并對制件的翹曲和尺寸溫度性有極大的幫助，這種填充增強尼龍材料被廣泛地應用于汽車行業，如汽車的發動機罩蓋、冷卻風扇等等。傳統的填充增強尼龍材料生產方式主要是將尼龍樹脂、填料及其他加工助劑混合均勻后加入雙螺桿擠出機，然后在專用玻璃纖維口處添加玻璃纖維。但由于尼龍樹脂是顆粒狀，填料為粉體，兩者堆積密度相差較大，因此尼龍樹脂很難與填料混合均勻，造成填料在混合及進料過程中處容易結團，導致最終生產出的產品灰分含量不穩定而引起產品質量不穩定。填充母料是當今世界塑料助劑應用的最主要形式之一，所謂填充母料是把填料超常量地載附于少量樹脂中進行混合混煉而制成的濃縮體，它主要由載體樹脂、填料和各種助劑組成的。填充母料中填料的含量比實際塑料產品中的需要量要高數倍至十幾倍，在成型加工過程中，必須根據母料中有關組分的含量和實際制品中需要加入的量，調節母料與基體樹脂的配比。它的優點是工藝簡單，使用方便，便于實現生產自動化，從而提高了勞動生產率，同時它又可避免環境污染，有利于工人身體健康。目前，高填充母料技術主要集中在以聚烯烴為載體上，專利US7781510B2的 "Highly Filled Polymer Compositions”發明了一種含有低分子量乙烯和/或α -烯烴均聚物或共聚物或由其形成的混合物，且填充有高濃度填料或添加劑的高填充聚合物組合物，這種高度填充組合物適合用于各種不同配混應用的濃縮料或母料配方。專利 W02008047867A1 發明了一種母料含有由密度為 0. 85-0. 88g/cm3、MI 為 0. l_50g/10min、 熔點為30-70°C的乙烯共聚物A，密度為0. 895-0. 925g/cm3、MI為0. l-50g/10min、熔點為 90-130°C的乙烯共聚物B和/或乙烯均聚物，MI為Ι-lOOOg/lOmin的聚丙烯系樹脂，一次粒徑為I-IOum的無機填充材料組成的抗粘連性、流動性、耐削性優異的聚烯烴樹脂用母料及其制備方法。專利CN 1153809C報道了一種聚烯烴填充母料及其加工方法，其特點是填料與載體樹脂在酸性官能團單體及引發劑的作用下，通過雙螺桿擠出機反應擠出制備而得。另外專利CN1212347C公開了一種高有機蒙脫土含量的有機蒙脫土母料，在有機蒙脫土的層間通過混煉插入環氧齊聚物形成母料，改母料的蒙脫土含量高達50%以上，可用于作為聚氯乙烯、聚丙烯及尼龍6的改性母料，制備高性能剝離型蒙脫土復合材料。專利CN 100500764C報道了一種采用水輔法制備的聚酰胺/納米蒙脫土母料，該專利中聚酰胺/納米蒙脫土母料的組成如下蒙脫土 1%_30%，聚酰胺70-99%，采用去離子水為插層劑，所述的去離子水與蒙脫土的質量比為15-9:1，先將純化的蒙脫土和去離子水混合，制得蒙脫土泥漿，將泥漿逐步加入到組方量完全熔融的聚酰胺，于210-300°C下混煉10-60分鐘，再擠出造粒制得聚酰胺/納米蒙脫土母料。目前采用尼龍6作為載體，生產填料含量高于60wt% 的高填充母料未見報道。

發明內容
本發明的目的是提供一種工藝簡單，填料含量高的尼龍基高填充母料及其制備方法。為了達到上述目的，本發明提供了一種尼龍基高填充母料，其特征在于，由以下以質量分數計的原料制成
尼龍6樹脂 20-40wt% ； 填料60-80 wt% ；
抗氧劑 0. 1-0. 5wt% ； 潤滑劑 0. 5-1. 5 wt%0優選地，所述的尼龍6樹脂的相對粘度為2. 4-2. 9。優選地，所述的填料為為碳酸鈣、滑石粉、云母粉、高嶺土、硅灰石以及玻璃微珠中的任意一種或兩種以上的混合物。優選地，所述的抗氧劑為N，N'-l, 6-亞甲基-二 -[3，5- 二叔丁基_4_羥基苯丙酰胺]與雙(2. 4- 二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯的復配劑。優選地，所述的潤滑劑為聚乙烯蠟。本發明還提供了上述尼龍基高填充母料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下
第一步將尼龍6樹脂、填料、抗氧劑和潤滑劑加入高速混合機中，攪拌均勻； 第二步將第一步得到的混合料加入往復式單螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。優選地，所述的高速混合機設有溫控裝置，溫度為50-150°C，攪拌時長為5-30分鐘。優選地，所述的往復式單螺桿擠出機的一區溫度為220-240°C，二區溫度為 230-250°C，三區溫度為230-250°C，四區溫度為230_250°C，五區溫度為240_260°C，六區溫度為240-260°C，七區溫度為230-250°C，八區溫度為230_250°C，九區溫度為220_240°C，停留時間為1-3分鐘，主機轉速為300-400轉/分鐘。本發明的優點是母料中填料含量高達60襯％以上，填料均勻分散在尼龍基體中， 母料灰分含量準確，適合于尼龍的改性與加工，選用本發明的母料，可制備性能優異的尼龍復合材料。另外，本發明還具有制備工藝簡單、成本較低等優點，符合工業化生產要求，具有廣闊的市場應用前景。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明作進一步說明。實施例中基體樹脂選用尼龍6 (PA6)，牌號為PA6 M2400，廣州新會美達生產；碳酸鈣，牌號為AC-MLT04，東莞梅立泰生產；硅灰石，牌號為YW-8A，大連毅達有限公司生產；滑石粉，牌號為AH-1250N，廣西龍勝華美生產；高嶺土，牌號為CMP-1，中國高嶺土生產 ’云母粉，牌號為云母粉HYC-500目，鹿泉安利達生產；玻璃微珠，牌號為玻璃微珠050-20-215， 法國索菲迪克生產；抗氧劑選用N，N ‘_1，6-亞甲基-二 -[3，5- 二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺]，牌號為Irganox 1098，瑞士汽巴精化公司生產，以及雙(2. 4- 二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯，牌號為TO27A，美國科聚亞公司生產；潤滑劑選用聚乙烯蠟，牌號為Licowax E，德國Clariant生產；玻璃纖維，牌號為ECS11-4. 5-560A，中國巨石集團公司生產。本發明采用往復式單螺桿擠出機生產，實施例中母料的加工條件一區溫度為 230°C, 二區溫度為240°C，三區溫度為240°C，四區溫度為240°C，五區溫度為240°C，六區溫度為M00°C，七區溫度為230°C，八區溫度為230°C，九區溫度為240°C。主機轉速為350轉 /分鐘。
實施例1
將 PA6 M2400 18. 5wt%，碳酸鈣 80wt%，抗氧劑 1098 0. 2wt%，抗氧劑 U627A 0. 2wt%j_ 滑劑1.0襯％加入到裝有溫控裝置的高速混合機中，高速混合機溫度為120°C，攪拌10分鐘后將混合料從高速混合機放出，然后經往復式單螺桿擠出造粒。將65wt% PA6 M2400與25wt%上述制得的母料混合均勻后加入到雙螺桿擠出機， 在雙螺桿擠出機的專用玻璃纖維口處添加10wt%的玻璃纖維，擠出造粒。加工條件為一區溫度為220°C，二區溫度為250°C，三區溫度為240°C，四區溫度為240°C，五區溫度為240°C， 六區溫度為M00°C，七區溫度為230°C，八區溫度為230°C，九區溫度為240°C。主機轉速為 400轉/分鐘。 實施例2
將 PA6 M2400 沘.5wt%，碳酸鈣 70wt%，抗氧劑 1098 0. 2wt%，抗氧劑 U627A 0. 2wt%j_ 滑劑1.0襯％加入到裝有溫控裝置的高速混合機中，高速混合機溫度為120°C，攪拌10分鐘后將混合料從高速混合機放出，然后經往復式單螺桿擠出造粒。將61. 43wt% PA6 M2400與28. 57wt%上述制得的母料混合均勻后加入到雙螺桿擠出機，在雙螺桿擠出機的專用玻璃纖維口處添加10wt%的玻璃纖維，擠出造粒。加工條件為一區溫度為220°C，二區溫度為250°C，三區溫度為240°C，四區溫度為240°C，五區溫度為240°C，六區溫度為M00°C，七區溫度為230°C，八區溫度為230°C，九區溫度為240°C。主機轉速為400轉/分鐘。 實施例3
將 PA6 M2400 38. 5wt%，碳酸鈣 60wt%，抗氧劑 1098 0. 2wt%，抗氧劑 U627A 0. 2wt%j_ 滑劑1.0襯％加入到裝有溫控裝置的高速混合機中，高速混合機溫度為120°C，攪拌10分鐘后將混合料從高速混合機放出，然后經往復式單螺桿擠出造粒。將56. 67wt% PA6 M2400與33. 33wt%上述制得的母料混合均勻后加入到雙螺桿擠出機，在雙螺桿擠出機的專用玻璃纖維口處添加10wt%的玻璃纖維，擠出造粒。加工條件為一區溫度為220°C，二區溫度為250°C，三區溫度為240°C，四區溫度為240°C，五區溫度為240°C，六區溫度為M00°C，七區溫度為230°C，八區溫度為230°C，九區溫度為240°C。主機轉速為400轉/分鐘。
實施例4
將 PA6 M2400 28. 5wt%，滑石粉 70wt%，抗氧劑 1098 0. 2wt%，抗氧劑 U627A 0. 2wt%j_ 滑劑1.0襯％加入到裝有溫控裝置的高速混合機中，高速混合機溫度為120°C，攪拌10分鐘后將混合料從高速混合機放出，然后經往復式單螺桿擠出造粒。將61. 43wt% PA6 M2400與28. 57wt%上述制得的母料混合均勻后加入到雙螺桿擠出機，在雙螺桿擠出機的專用玻璃纖維口處添加10wt%的玻璃纖維，擠出造粒。加工條件為一區溫度為220°C，二區溫度為250°C，三區溫度為240°C，四區溫度為240°C，五區溫度為240°C，六區溫度為M00°C，七區溫度為230°C，八區溫度為230°C，九區溫度為240°C。主機轉速為400轉/分鐘。 實施例5
將 PA6 M2400 28. 5wt%,云母粉 70wt%，抗氧劑 1098 0. 2wt%，抗氧劑 U627A 0. 2wt%，潤滑劑1.0襯％加入到裝有溫控裝置的高速混合機中，高速混合機溫度為120°C，攪拌10分鐘后將混合料從高速混合機放出，然后經往復式單螺桿擠出造粒。將61. 43wt% PA6 M2400與28. 57wt%上述制得的母料混合均勻后加入到雙螺桿擠出機，在雙螺桿擠出機的專用玻璃纖維口處添加10wt%的玻璃纖維，擠出造粒。加工條件為一區溫度為220°C，二區溫度為250°C，三區溫度為240°C，四區溫度為240°C，五區溫度為240°C，六區溫度為M00°C，七區溫度為230°C，八區溫度為230°C，九區溫度為240°C。主機轉速為400轉/分鐘。 實施例6
將 PA6 M2400 28. 5wt%，高嶺土 70wt%，抗氧劑 1098 0. 2wt%，抗氧劑 U627A 0. 2wt%, M 滑劑1.0襯％加入到裝有溫控裝置的高速混合機中，高速混合機溫度為120°C，攪拌10分鐘后將混合料從高速混合機放出，然后經往復式單螺桿擠出造粒。將61. 43wt% PA6 M2400與28. 57wt%上述制得的母料混合均勻后加入到雙螺桿擠出機，在雙螺桿擠出機的專用玻璃纖維口處添加10wt%的玻璃纖維，擠出造粒。加工條件為一區溫度為220°C，二區溫度為250°C，三區溫度為240°C，四區溫度為240°C，五區溫度為240°C，六區溫度為M00°C，七區溫度為230°C，八區溫度為230°C，九區溫度為240°C。主機轉速為400轉/分鐘。 實施例7
將PA6 M2400 28. 5wt%,硅灰石!35wt%，玻璃微珠35wt%,抗氧劑1098 0. 2wt%,抗氧劑 U627A 0. 2wt%,潤滑劑1. 0wt%加入到裝有溫控裝置的高速混合機中，高速混合機溫度為 120°C，攪拌10分鐘后將混合料從高速混合機放出，然后經往復式單螺桿擠出造粒。將61. 43wt% PA6 M2400與28. 57wt%上述制得的母料混合均勻后加入到雙螺桿擠出機，在雙螺桿擠出機的專用玻璃纖維口處添加10wt%的玻璃纖維，擠出造粒。加工條件為一區溫度為220°C，二區溫度為250°C，三區溫度為240°C，四區溫度為240°C，五區溫度為240°C，六區溫度為M00°C，七區溫度為230°C，八區溫度為230°C，九區溫度為240°C。主機轉速為400轉/分鐘。
將實施例1-7得到的產品進行以下力學性能測試
將制備好的粒料放入鼓風烘箱中，在120°C條件下烘6小時后，在注射成型機中注塑成型標準試樣。加工條件為一區溫度260°C，二區溫度250°C，三區溫度250°C，四區溫度 240°C，壓力為45MPa，速度為45mm/s，模具溫度80°C。灰分測試按標準ISO 3451-4進行，試樣量為2g母料顆粒，煅燒溫度為625°C ；拉伸性能測試按標準ISO 527-2進行，試樣尺寸為150\10\4讓，拉伸速度為50111111/1^11 ；彎曲性能測試按標準ISO 178進行，試樣尺寸為80 X 10 X 4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm ； 懸臂梁缺口沖擊強度按ISO 179進行，試樣尺寸為80 X 10 X 4mm，缺口深度為2mm ；
材料的綜合性能通過測試得到的母料灰分、應用例測試得到的拉伸強度、斷裂伸長率、 彎曲強度、彎曲模量、IZOD無缺口沖擊強度以及摩擦系數的數值進行評判，具體數據如下
權利要求
1.一種尼龍基高填充母料，其特征在于，由以下以質量分數計的原料制成 尼龍6樹脂 20-40wt% ；填料60-80 wt% ；抗氧劑 0. 1-0. 5wt% ； 潤滑劑 0. 5-1. 5 wt%0
2.如權利要求1所述的一種尼龍基高填充母料，其特征在于，所述的尼龍6樹脂的相對粘度為2. 4-2.9。
3.如權利要求1所述的一種尼龍基高填充母料，其特征在于，所述的填料為為碳酸鈣、滑石粉、云母粉、高嶺土、硅灰石以及玻璃微珠中的任意一種或兩種以上的混合物。
4.如權利要求1所述的一種尼龍基高填充母料，其特征在于，所述的抗氧劑為 N, N'-l, 6-亞甲基-二 -[3，5- 二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺]與雙(2. 4- 二叔丁基苯基)季戊四醇二亞磷酸酯的復配劑。
5.如權利要求1所述的一種尼龍基高填充母料，其特征在于，所述的潤滑劑為聚乙烯蠟。
6.權利要求1所述的一種尼龍基高填充母料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下第一步將尼龍6樹脂、填料、抗氧劑和潤滑劑加入高速混合機中，攪拌均勻； 第二步將第一步得到的混合料加入往復式單螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。
7.如權利要求6所述的一種尼龍基高填充母料的制備方法，其特征在于，所述的高速混合機設有溫控裝置，溫度為50-150°C，攪拌時長為5-30分鐘。
8.如權利要求6所述的一種尼龍基高填充母料的制備方法，其特征在于，所述的往復式單螺桿擠出機的一區溫度為220-240°C，二區溫度為230-250°C，三區溫度為230_250°C， 四區溫度為230-250 °C，五區溫度為240-260°C，六區溫度為240-260°C，七區溫度為 230-2500C，八區溫度為230-250°C，九區溫度為220_240°C，停留時間為1_3分鐘，主機轉速為300-400轉/分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種尼龍基高填充母料及其制備方法。所述的尼龍基高填充母料其特征在于由尼龍6樹脂20-40wt%、填料60-80wt%、抗氧劑0.1-0.5wt%、潤滑劑0.5-1.5wt%組成。制備方法為將尼龍6樹脂、填料、抗氧劑和潤滑劑加入高速混合機中，攪拌均勻；將上述得到的混合料加入往復式單螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。本發明的優點是母料中填料含量高達60wt%以上，填料均勻分散在尼龍基體中，母料灰分含量準確，適合于尼龍的改性與加工，選用本發明的母料，可制備性能優異的尼龍復合材料。另外，本發明還具有制備工藝簡單、成本較低等優點，符合工業化生產要求，具有廣闊的市場應用前景。
文檔編號C08J3/22GK102516755SQ20111039583
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月4日 優先權日2011年12月4日
發明者丁正亞, 張永, 李志路, 羅立波, 肖軍華 申請人:上海金發科技發展有限公司, 金發科技股份有限公司