一種尼龍複合材料及其製備方法
2023-09-13 18:00:05
專利名稱：一種尼龍複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及廢舊塑料的回收利用，具體涉及一種利用回收尼龍66製備的高性能合金材料及其製備方法。
背景技術：
我國2010年塑料產量將近4500萬噸，2011年預計可達5000萬噸以上，隨著塑料使用量的日益增加，每年淘汰的塑料製品也隨之增多，如果不能及時回收處理，不僅造成資源的極大浪費，還會嚴重汙染環境。預計2011年我國回收的塑料有望超過1000萬噸，回收率僅達20%，與發達國家50%的回收率相比還有很大的差距。特別是在包裝材料市場上，每年產生大量的廢舊包裝薄膜，其中產量較大的尼龍66 (PA66)相容性差而回收利用率低，通常採用填埋和焚燒方式處理，因此給環境造成很大的汙染。尼龍66 (PA66)力學性能和化學穩定性好，具有優良的耐磨性、耐熱性和耐化學藥品性，但存在熔體黏度低、衝擊性能差、吸水性較強等缺陷。中國發明專利CN1233744C公開了一種尼龍組合物及其製備方法，其中的聚乙烯含量為3-10重量份，其主要作用是提高PA的衝擊韌性，而且將聚乙烯、接枝聚乙烯及抗氧劑先製成母粒在加入到配方中，增加了工藝流程，生產成本較高。發明專利CN101418093A 公開了一種聚乙烯/尼龍塑料合金及其生產方法和其相容結合劑，該方法需要先製備 PE-PA相容結合劑，工藝複雜，生產成本高。發明專利CN101768302A公開了一種高阻隔性聚乙烯/尼龍6原位納米複合材料的製備方法，該方法運用螺杆擠出機將聚乙烯、己內醯胺、 經插層處理的蒙脫土、相容劑、陰離子引發劑和助催化劑一起反應擠出，由於引發劑和催化劑的反應條件較為苛刻，反應不易控制，而且複合材料中可能殘留未反應的小分子物質，從而影響複合材料的性能。
發明內容
本發明的目的在於解決當前存在的資源再生利用和減少環境汙染的問題，提供了一種利用回收的廢舊尼龍66製備綜合性能優異、成本低廉的尼龍複合材料的方法。為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案 一種尼龍複合材料，由以下組分按質量百分比所製成 尼龍66 20 90%
高抗衝聚苯乙烯3 20% 無機填充物5 50% 擴鏈劑0. 1 3 % 抗氧劑0. 1 偶聯劑0. 1 潤滑劑0. 2 3% 其他功能助劑0.5 3% ；
無機填充物為碳酸鈣、滑石粉、矽灰石、雲母、硫酸鈣晶須、硫酸鎂晶須、玻璃纖維中的一種、兩種或兩種以上的混合物；
所述的擴鏈劑為二胺類擴鏈劑，主要包括3，3』_ 二氯-聚聯二胺、4，4』_ 二苯基甲烷二胺、聯苯二胺、三嗪二胺、二氨基二苯甲烷中的一種或幾種；
所述抗氧劑主要是指抗氧劑1010、抗氧劑168、抗氧劑DLTP中的一種或幾種； 所述偶聯劑為矽烷偶聯劑(如KH550, KH560等)，鈦酸酯偶聯劑(如NDZ101, NDZ201 等)，鋁酸酯偶聯劑中的一種或兩種；
所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、白油、乙撐雙硬脂醯胺(EBS)中的一種或幾
種；
其他功能助劑包括抗紫外線吸收劑、色粉或色母粒等。本發明所選高抗衝聚苯乙烯的基體與聚乙烯有良好的相容性，而接枝單體可以與尼龍發生化學反應，從而促進PE和PA的相容性，另一方面，熱塑性彈性體還可以彌補由於無機填充物的加入導致的材料衝擊韌性下降的損失；所選的無機填充物可以很好地提高複合材料的強度和剛性，以及降低材料的成型收縮率和改善材料的耐熱性；擴鏈劑可以提高尼龍的分子量和相對粘度，從而提高複合材料的物理力學性能；抗氧劑的加入可有效防止材料在加工和使用過程中的氧化降解；偶聯劑作為表面處理劑，可有效改善無機填料與高聚物之間的界面粘結力，從而提高材料的綜合性能；加入合適的潤滑劑將有效改善材料在加工過程中與機器設備的摩擦，降低能耗，以及提高其流動性和脫模性；其它色粉、色母或紫外吸收劑等助劑可根據需求選擇添加。上述尼龍複合材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟
(1)將高抗衝聚苯乙烯、無機填充物、擴鏈劑、抗氧劑、偶聯劑、潤滑劑及其它功能助劑按照配比準確稱量，然後加入到攪拌機中攪拌，然後將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺杆擠出機的側向餵料鬥中；
(2)將經過破碎、清洗、烘乾處理的尼龍66加入到平行雙螺杆擠出機的主餵料鬥中，通過主餵料鬥中的強制餵料裝置向擠出機內餵料，設定擠出機從料鬥到模頭的各段溫度分別為(共六區)160 180°C，190 210°C，190 220°C，200 220°C，200 230°C，200 230°C，主機的螺杆轉速為220 350r/min，主餵料鬥進料螺杆的轉速為10 30r/min，側餵料鬥的進料螺杆轉速為22 38r/min，進而將物料通過擠出機共混熔融擠出；
(3)上述擠出的粒條經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒，即可得到性能優異的聚乙烯/尼龍複合材料。本發明與現有技術相比具有如下有益效果(1)本發明採用回收的廢舊尼龍66為主要原料，其來源非常豐富，而且成本很低，另外減少了環境汙染，實現了變廢為寶、資源循環利用的目的；(2)本發明創造性地採用高抗衝聚苯乙烯做為相容劑，提高了材料的綜合性能和衝擊韌性，使其獲得均衡的物理力學性能；(3)採用擴鏈劑可以有效提高尼龍的分子量和相對粘度，從而可有效防止尼龍再生過程中分子鏈斷裂引起的物理力學性能下降的弊端；(4)本發明創造性地將破碎的尼龍66從擠出機主餵料鬥通過強制餵料裝置輸入擠出機，而配方中的其他物料通過側餵料鬥定量輸入擠出機，此方法避免了先將尼龍66先擠出造粒，然後再與配方中的其它組分共混再擠出造粒的二步法生產方式，此一步法生產工藝簡單，加工成本低廉。(5)該材料可廣泛應用於電子、家用電器、汽車等領域，有著非常廣泛的應用前景。
具體實施例方式實施例1
按以下質量百分比組成進行配比尼龍66 77. 3% (從廢舊物質回收站購得)，高抗衝聚苯乙烯5% (廣州合成化學有限公司生產，牌號HS2-010A)，滑石粉15% (800目，市購常規型號)，擴鏈劑二氨基二苯甲烷0. 8%(德國巴斯夫公司，型號BRUGGOLEN M1251 )，抗氧劑1010 0.1%和抗氧劑168 0. 1% (瑞士汽巴公司生產)，矽烷偶聯劑KH550 0.5% (杭州沸點化工有限公司生產)，硬脂酸鈣0.2% (市購常規型號)，色母粒(自製)。將上述配方中的除尼龍66以外的組分按照配比準確稱量後加入到高速攪拌機中攪拌15分鐘，然後加入到平行雙螺杆擠出機的側向餵料鬥中；
將經過破碎、清洗、烘乾處理的尼龍66加入到平行雙螺杆擠出機的主餵料鬥中，通過主餵料鬥中的強制餵料裝置向擠出機內餵料，設定擠出機從料鬥到模頭的各段溫度分別為 (共六區):1700C，1900C，2000C，210°C，210°C，220°C，主機的螺杆轉速為 ^Or/min，主餵料鬥進料螺杆的轉速為28r/min，側餵料鬥的進料螺杆轉速為26r/min，進而將物料通過擠出機熔融共混擠出；
上述擠出的粒條經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒，即可得到性能優異的聚乙烯/尼龍複合材料。實施例2
按以下質量百分比組成進行配比尼龍66 69.6% (從廢舊物質回收站購得)，高抗衝聚苯乙烯8% (廣州合成化學有限公司生產，牌號HS2-010A)，滑石粉20% (800目，市購常規型號)，擴鏈劑二氨基二苯甲烷0.5% (德國巴斯夫公司，型號BRUGGOLEN M1251)，抗氧劑 1010 0.1%和抗氧劑168 0. 1% (瑞士汽巴公司生產)，鈦酸酯偶聯劑NDZ201 0.5% (杭州沸點化工有限公司生產)，硬脂酸鈣0.2% (市購常規型號)，色母粒(自製)。將上述配方中的除尼龍66以外的組分按照配比準確稱量後加入到高速攪拌機中攪拌15分鐘，然後加入到平行雙螺杆擠出機的側餵料鬥中；
將經過破碎、清洗、烘乾處理的尼龍66加入到平行雙螺杆擠出機的主餵料鬥中，通過主餵料鬥中的強制餵料裝置向擠出機內餵料，設定擠出機從料鬥到模頭的各段溫度分別為 (共六區):1700C，1900C，2000C，210°C，210°C，220°C，主機的螺杆轉速為 ^Or/min，主餵料鬥進料螺杆的轉速為24r/min，側餵料鬥的進料螺杆轉速為27r/min，進而將物料通過擠出機共混熔融擠出；
上述擠出的粒條經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒，即可得到性能優異的聚乙烯/尼龍複合材料。實施例3
按以下質量百分比組成進行配比尼龍66 55.8% (從廢舊物質回收站購得)，高抗衝聚苯乙烯12% (廣州合成化學有限公司生產，牌號HS2-010A)，滑石粉30% (1250目，市購常規型號)，擴鏈劑4，4』 - 二苯基甲烷二胺0. (市購)，抗氧劑1010 0.1%和抗氧劑168 0.2% (瑞士汽巴公司生產)，鈦酸酯偶聯劑NDZ201 0.5% (杭州沸點化工有限公司生產)， 硬脂酸鋅0.2% (市購常規型號)，色母粒(自製)。將上述配方中的除尼龍66以外的組分按照配比準確稱量後加入到高速攪拌機中攪拌18分鐘，然後加入到平行雙螺杆擠出機的側向餵料鬥中；
將經過破碎、清洗、烘乾處理的尼龍66加入到平行雙螺杆擠出機的主餵料鬥中，通過主餵料鬥中的強制餵料裝置向擠出機內餵料，設定擠出機從料鬥到模頭的各段溫度分別為 (共六區)1600C，1900C，2000C，210°C，215°C，220°C，主機的螺杆轉速為 270r/min，主餵料鬥進料螺杆的轉速為20r/min，側餵料鬥的進料螺杆轉速為32r/min，進而將物料通過擠出機共混熔融擠出；
上述擠出的粒條經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒，即可得到性能優異的聚乙烯/尼龍複合材料。實施例4
按以下質量百分比組成進行配比尼龍66 71.5% (從廢舊物質回收站購得)，高抗衝聚苯乙烯10% (佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司生產)，硫酸鎂晶須15% (長度為 20 80 μ m，市購常規型號)，擴鏈劑聯苯二胺0.6% (市購)，抗氧劑1010 0.1%和抗氧劑 168 0. 1% (瑞士汽巴公司生產)，矽烷偶聯劑KH560 0.5% (杭州沸點化工有限公司生產)， 乙撐雙硬脂醯胺EBS 0.2% (市購常規型號)，色母粒2% (自製)。將上述配方中的除尼龍66以外的組分按照配比準確稱量後加入到高速攪拌機中攪拌10分鐘，然後加入到平行雙螺杆擠出機的側向餵料鬥中；
將經過破碎、清洗、烘乾處理的尼龍66加入到平行雙螺杆擠出機的主餵料鬥中，通過主餵料鬥中的強制餵料裝置向擠出機內餵料，設定擠出機從料鬥到模頭的各段溫度分別為 (共六區)1600C，1900C，2000C，210°C，215°C，220°C，主機的螺杆轉速為 300r/min，主餵料鬥進料螺杆的轉速為26r/min，側餵料鬥的進料螺杆轉速為27r/min，進而將物料通過擠出機共混熔融擠出；
上述擠出的粒條經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒，即可得到性能優異的聚乙烯/尼龍複合材料。實施例5
按以下質量百分比組成進行配比尼龍66 64.6% (從廢舊物質回收站購得)，高抗衝聚苯乙烯12% (佛山市南海柏晨高分子新材料有限公司生產)，硫酸鎂晶須20% (長度為 20 80 μ m，市購常規型號)，擴鏈劑二氨基二苯甲烷0.4%(市購)，抗氧劑1010 0.1%和抗氧劑168 0.2% (瑞士汽巴公司生產)，矽烷偶聯劑KH560 0.5% (杭州沸點化工有限公司生產)，乙撐雙硬脂醯胺EBS 0.2% (市購常規型號)，色母粒2% (自製)。將上述配方中的除尼龍66以外的組分按照配比準確稱量後加入到高速攪拌機中攪拌10分鐘，然後加入到平行雙螺杆擠出機的側向餵料鬥中；
將經過破碎、清洗、烘乾處理的尼龍66加入到平行雙螺杆擠出機的主餵料鬥中，通過主餵料鬥中的強制餵料裝置向擠出機內餵料，設定擠出機從料鬥到模頭的各段溫度分別為 (共六區)1600C，1900C，200°C，210°C，215°C，220°C，主機的螺杆轉速為 ^Or/min，主餵料鬥進料螺杆的轉速為22r/min，側餵料鬥的進料螺杆轉速為30r/min，進而將物料通過擠出機熔融共混擠出；
上述擠出的粒條經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒，即可得到性能優異的聚乙烯/尼龍複合材料。上述實施例中所得材料的物理力學性能如表1所示表權利要求
1.一種尼龍複合材料，其特徵在於由以下組分按質量百分比所製成 尼龍66 20 90%高抗衝聚苯乙烯3 20% 無機填充物5 50% 擴鏈劑0. 1 3 % 抗氧劑0. 1 偶聯劑0. 1 潤滑劑0. 2 3% 其他功能助劑0.5 3%。
2.如權利要求1所述的尼龍複合材料，其特徵在於，所述無機填充物為碳酸鈣、滑石粉、矽灰石、雲母、硫酸鈣晶須、硫酸鎂晶須、玻璃纖維中的一種、兩種或兩種以上的混合物。
3.如權利要求1所述的尼龍複合材料，其特徵在於，所述的擴鏈劑為二胺類擴鏈劑，所述二胺類擴鏈劑為3，3，- 二氯-聚聯二胺、4，4，- 二苯基甲烷二胺、聯苯二胺、三嗪二胺、二氨基二苯甲烷中的一種或幾種。
4.如權利要求1所述的尼龍複合材料，其特徵在於，所述抗氧劑為抗氧劑1010、抗氧劑 168、抗氧劑DLTP中的一種或幾種。
5.如權利要求1所述的尼龍複合材料，其特徵在於，所述偶聯劑為矽烷偶聯劑，鈦酸酯偶聯劑，鋁酸酯偶聯劑中的一種或兩種。
6.如權利要求1所述的尼龍複合材料，其特徵在於，所述潤滑劑為硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、硬脂酸、白油、乙撐雙硬脂醯胺中的一種或幾種。
7.如權利要求1所述的尼龍複合材料，其特徵在於，所述其他功能助劑為抗紫外線吸收劑、色粉或色母粒。
8.權利要求1所述的尼龍複合材料的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)將高抗衝聚苯乙烯、無機填充物、擴鏈劑、抗氧劑、偶聯劑、潤滑劑及其它功能助劑按照配比準確稱量，然後加入到攪拌機中攪拌，然後將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺杆擠出機的側向餵料鬥中；(2)將經過破碎、清洗、烘乾處理的尼龍66加入到平行雙螺杆擠出機的主餵料鬥中，通過主餵料鬥中的強制餵料裝置向擠出機內餵料，設定擠出機從料鬥到模頭的各段溫度分別為160 180°C，190 210°C，190 220°C，200 220°C，200 230°C，200 230°C，主機的螺杆轉速為220 350r/min，主餵料鬥進料螺杆的轉速為10 30r/min，側餵料鬥的進料螺杆轉速為22 38r/min，進而將物料通過擠出機共混熔融擠出；(3)上述擠出的粒條經過水槽冷卻，風乾後進入切粒機進行切粒，即可得到聚乙烯/尼龍複合材料。
全文摘要
本發明公開了一種尼龍複合材料及其製備方法，由以下組分按質量百分比所製成尼龍66 20～90％，高抗衝聚苯乙烯3～20％，無機填充物5～50％，擴鏈劑0.1～3%，抗氧劑0.1～1％，偶聯劑0.1～1％，潤滑劑0.2～3％，其他功能助劑0.5～3％。採用回收的廢舊尼龍66為主要原料，實現變廢為寶和資源循環利用。用高抗衝聚苯乙烯做為相容劑，提高材料的綜合性能和衝擊韌性，獲得均衡物理力學性能。採用擴鏈劑可有效提高尼龍的分子量和相對粘度，可有效防止尼龍再生過程中分子鏈斷裂引起的物理力學性能下降的弊端。製備方法為一步法，生產工藝簡單，加工成本低廉。
文檔編號B29C47/92GK102329506SQ20111016556
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月20日 優先權日2011年6月20日
發明者洪偉 申請人:洪偉