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一种多元复合增韧尼龙6复合材料、复合增韧剂及其制备方法

阅读:825发布:2023-02-01

专利汇可以提供一种多元复合增韧尼龙6复合材料、复合增韧剂及其制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种多元复合增韧尼龙6 复合材料 ,按照 质量 份包括以下组分:尼龙6为100份;复合增韧剂5份~50份;抗 氧 剂0.05份~1份;无机粉体材料1份~10份。本发明还公开了一种多元复合增韧尼龙6复合材料的制备方法,具体为:原料预处理,制备复合增韧剂,称量,混合, 挤压 ,制备得到多元复合增韧尼龙6复合材料;本发明还公开了一种复合增韧剂及其制备方法;本发明通过对废旧轮胎粉进行预处理不仅提高了尼龙6的抗冲击性能,而且明显降低了因增韧剂的添加对尼龙6材料加工流变性能所带来的不利影响。本发明的增韧尼龙的制备方法,不改变现行工艺技术路线,操作简单,适用性强,易于工业化生产。,下面是一种多元复合增韧尼龙6复合材料、复合增韧剂及其制备方法专利的具体信息内容。

1.一种多元复合增韧尼龙6复合材料,其特征在于,按照质量份包括以下组分:尼龙6为100份;复合增韧剂5份~50份;抗剂0.05份~1份;无机粉体材料1份~10份。
2.根据权利要求1所述的多元复合增韧尼龙6复合材料,其特征在于,进一步地,按照质量份包括以下组分:尼龙6为100份;复合增韧剂10份~30份;抗氧剂0.05份~0.08份;无机粉体材料5份~8份。
3.根据权利要求1或2所述的多元复合增韧尼龙6复合材料,其特征在于,所述复合增韧剂按照质量份包括以下组分:改性弹性体三元乙丙橡胶60份-80份;改性后的废旧轮胎胶粉20份-40份;其中,改性弹性体三元乙丙橡胶按照质量份包括以下组分:改性单体来酸酐0.5~2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02~0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份-10份;改性后的废旧轮胎胶粉按照质量份包括以下组分:废旧轮胎胶粉100份,增溶剂0.5份-10份,偶联剂0.1份-5份。
4.根据权利要求3所述的多元复合增韧尼龙6复合材料,其特征在于,所述废旧橡胶粉的粒径为40目~100目,所述抗氧剂为抗氧剂1010。
5.一种多元复合增韧尼龙6复合材料的制备方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤1、原料预处理:将尼龙6、经过表面处理后的废旧轮胎胶粉、无机粉体填料等在在
50℃~100℃分别干燥1~24小时;
步骤2、制备复合增韧剂,具体为:
步骤2.1、制备改性弹性体三元乙丙橡胶;
步骤2.2、对废旧轮胎胶粉进行表面改性;
步骤2.3、制备得到复合增韧剂;
步骤3、称量,按照质量份称量以下组分:尼龙6100份,复合增韧剂5份~50份,无机粉体材料1份~10份,抗氧剂0.05份~1份;
步骤4、混合,将称量好的尼龙6、复合增韧剂、无机粉体材料和抗氧剂加入到高速混合机中混合3-10min,混合均匀;
步骤5、挤压,将上述混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中,进行挤出造粒,冷却,烘干,即得多元复合增韧尼龙6复合材料。
6.根据权利要求5所述的多元复合增韧尼龙6复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤2中制备复合增韧剂,具体为:
步骤2.1、制备改性弹性体三元乙丙橡胶,具体为:
步骤2.1.1、按照质量份称量以下组分:改性单体马来酸酐0.5~2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02~0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份-10份;
步骤2.1.2、将称量好的改性单体马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯用丙溶解均匀后,喷洒到EPDM中,然后将其与称量好的聚丙烯在高速混合机中混合均匀,待丙酮挥发后,混合物经双螺杆挤出机中挤出、造粒、干燥,即得MAH接枝的EPDM,即EPDM-MAH;其中,挤出温度为:170~205℃;挤出机螺杆转速为:60~120r/min;
步骤2.2、对废旧轮胎胶粉进行表面改性,具体为;
步骤2.2.1、按照质量份称量以下组分:废旧轮胎胶粉100份,增溶剂0.5份-10份,偶联剂0.1份-5份;
步骤2.2.2、将称量好的增溶剂喷洒到开启的装有废旧轮胎胶粉的混合机中,混合均匀后,将其倒出,放置3-5天后,将其放入高速混合机中,开启 混合机,将偶联剂喷洒其中,混合均匀后,即得改性后的废旧轮胎胶粉;其中,偶联剂为烷系列,增溶剂为环烷油、松焦油、芳香油中的一种或几种;
步骤2.3、制备得到复合增韧剂,具体为:
步骤2.3.1、称量:按照质量份称量以下组分:改性弹性体三元乙丙橡胶60份-80份;
改性后的废旧轮胎胶粉20份-40份;
步骤2.3.2、将称量好的改性弹性体三元乙丙橡胶和改性后的废旧轮胎胶粉放入高速混合机混合,制备得到复合增韧剂。
7.根据权利要求5所述的多元复合增韧尼龙6复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤6中挤出机条件设置:第一段至第七段温度分别为190℃-210℃、200℃-220℃、
200℃-220℃、200℃-220℃、200℃-225℃、200℃-225℃、200℃-220℃,机头温度为
228℃。
8.一种复合增韧剂的制备方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:
步骤A、制备改性弹性体三元乙丙橡胶,具体为:
步骤a1、按照质量份称量以下组分:改性单体马来酸酐0.5~2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02~0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份-10份;
步骤a2、将称量好的改性单体马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯用丙酮溶解均匀后,喷洒到EPDM中,然后将其与称量好的聚丙烯在高速混合机中混合均匀,待丙酮挥发后,混合物经双螺杆挤出机中挤出、造粒、干燥,即得MAH接枝的EPDM,即EPDM-MAH;其中,挤出温度为:170~205℃;挤出机螺杆转速为:60~120r/min;
步骤B、对废旧轮胎胶粉进行表面改性,具体为:
步骤b1、按照质量份称量以下组分:废旧轮胎胶粉100份,增溶剂0.5份-10份,偶联剂0.1份-5份;
步骤b2、将称量好的增溶剂喷洒到开启的装有废旧轮胎胶粉的混合机中,混合均匀后,将其倒出,放置3-5天后,将其放入高速混合机中,开启混合机,将偶联剂喷洒其中,混合均匀后,即得改性后的废旧轮胎胶粉;其中,偶联剂为硅烷系列,增溶剂为环烷油、松焦油、芳香烃油中的一种或几种;
步骤C、制备得到复合增韧剂,具体为:
步骤c1、称量:按照质量份称量以下组分:改性弹性体三元乙丙橡胶60份-80份;改性后的废旧轮胎胶粉20份-40份;
步骤c2、将称量好的改性弹性体三元乙丙橡胶和改性后的废旧轮胎胶粉放入高速混合机混合,制备得到复合增韧剂。
9.一种复合增韧剂,其特征在于,按照质量份包括以下组分:改性弹性体三元乙丙橡胶60份-80份;改性后的废旧轮胎胶粉20份-40份;其中,改性弹性体三元乙丙橡胶按照质量份包括以下组分:改性单体马来酸酐0.5~2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02~0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份-10份;改性后的废旧轮胎胶粉按照质量份包括以下组分:废旧轮胎胶粉100份,增溶剂0.5份-10份,偶联剂0.1份-5份。
10.根据权利要求9所述的复合增韧剂,其特征在于,所述偶联剂为硅烷系列;所述增溶剂为环烷油、松焦油、芳香烃油中的一种或几种,所述废旧橡胶粉的粒径为40目~100目,所述抗氧剂为抗氧剂1010。

说明书全文

一种多元复合增韧尼龙6复合材料、复合增韧剂及其制备

方法

技术领域

[0001] 本发明属于高分子复合材料技术领域,具体涉及一种多元复合增韧剂,本发明还涉及一种多元复合增韧尼龙6复合材料,本发明还涉及一种多元复合增韧剂的制备方法,本发明还涉及一种多元复合增韧尼龙6复合材料的制备方法。

背景技术

[0002] 聚酰胺6(PA6)俗称尼龙6,是一种常用的产量大的工程塑料,具有强度高、耐磨性佳、同时兼具耐油、抗化学腐蚀等优点。与其它工程塑料相比,尼龙6更易于成型,加工过程中耗能低。在家用电器汽车工业、耐磨材料行业(如轴承齿轮滑轮、带式传送系统中所用的托辊)等具有广泛的应用。但尼龙6分子结构中含有大量的极性酰胺键,使其具有较大的吸湿性,导致成型制品的尺寸稳定不好;此外,其低温及干态缺口冲击韧性差,限制其应用的领域。
[0003] 目前,提高尼龙6韧性的传统和最常用方法是添加橡胶或弹性体与尼龙6进行共混改性。通过将橡胶或弹性体分散在尼龙6基体中,当其受到外界冲击作用时,分散在体系中的橡胶或弹性体吸收能量,在改性材料体系中形成或者产生空洞化作用和屈服,再通过界面的传递而引发纹和剪切带,进一步消耗大量的能量,从而提高尼龙6的抗冲击性能(即韧性)。在此过程中,橡胶或弹性体在体系中的分散尺寸、均匀性及其与尼龙6基体的界面结 合是冲击性能提高的关键问题。
[0004] 授权公告号为CN 102964822 B发明专利,公开了一种橡胶增韧改性尼龙树脂及其制备方法,以聚硅烷为增韧剂,采用基硅油为相容剂,与尼龙混合后进行熔融共混,然后再加入含氢硅油作交联剂和铂络合物催化剂使尼龙基体中的分散相有机硅进行动态硫化,从而实现对尼龙的增韧。该方法的最大特点是增容与增韧同步进行,增韧效果较好。但所制备的材料成本过高,限制了其在市场上的推广。授权公告号分别为CN 102115591 B、CN 101880459 B、CN 101235197 B、CN 101191013 B、CN 102051043 B、CN 102391431 B发明专利,公开了采用弹性体[主要是乙烯-辛烯(POE)、三元乙丙胶(EPDM)]、相容剂等与尼龙共混来提高尼龙的韧性和耐寒性能,均有较好的增韧效果。然而,上述这些公开的技术方案中,所采用的改性剂都是纯的弹性体,而这些材料价格比较高,致使制备出的材料性价比较低。另外,由于没有对增韧剂的流动性进行有效的改善,其在改性过程中的分散性能和改性后的尼龙复合材料流动性不佳,不仅将影响后续材料成型加工生产,而且改性剂的性能也没有得到充分发挥,因此,具有一定的局限性。

发明内容

[0005] 为了克服现有技术存在的不足,本发明旨在提供一种多元复合增韧尼龙6复合材料。该多元复合改性尼龙6复合材料综合了尼龙6的力学性能优良、耐油、耐腐蚀,废旧橡胶粉的韧性以及低成本性,以及热塑性弹性体POE优异的韧性等特点,制造出具有良好的韧性、抗老化性、耐油耐腐蚀性以及优异的尺寸稳定性等优点,同时兼具节能降耗、降低成本以及规模化生产的需求。
[0006] 本发明的另一目的是提供一种多元复合增韧尼龙6复合材料的制备方 法。
[0007] 本发明的另一目的是提供一种复合增韧剂及其制备方法。
[0008] 本发明所采用的第一技术方案是,一种多元复合增韧尼龙6复合材料,按照质量份包括以下组分:尼龙6为100份;复合增韧剂5份~50份;抗氧剂0.05份~1份;无机粉体材料1份~10份。
[0009] 在上述技术方案中,进一步地,该多元复合增韧尼龙6复合材料,按照质量份包括以下组分:尼龙6为100份;复合增韧剂10份~30份;抗氧剂0.05份~0.08份;无机粉体材料5份~8份。
[0010] 复合增韧剂按照质量份包括以下组分:改性弹性体三元乙丙橡胶60份-80份;改性后的废旧轮胎胶粉20份-40份;其中,改性弹性体三元乙丙橡胶按照质量份包括以下组分:改性单体来酸酐0.5~2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02~0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份-10份;改性后的废旧轮胎胶粉按照质量份包括以下组分:废旧轮胎胶粉100份,增溶剂0.5份-10份,偶联剂0.1份-5份。
[0011] 废旧橡胶粉的粒径为40目~100目,抗氧剂为抗氧剂1010。
[0012] 本发明所采用的第二技术方案是,一种多元复合增韧尼龙6复合材料的制备方法,具体按照以下步骤实施:
[0013] 步骤1、原料预处理:将尼龙6、经过表面处理后的废旧轮胎胶粉、无机粉体填料等在在50℃~100℃分别干燥1~24小时;
[0014] 步骤2、制备复合增韧剂,具体为;
[0015] 步骤2.1、制备改性弹性体三元乙丙橡胶;
[0016] 步骤2.2、对废旧轮胎胶粉进行表面改性;
[0017] 步骤2.3、制备得到复合增韧剂;
[0018] 步骤3、称量,按照质量份称量以下组分:尼龙6100份,复合增韧剂5份~50份,无机粉体材料1份~10份,抗氧剂0.05份~1份;
[0019] 步骤4、混合,将称量好的尼龙6、复合增韧剂、无机粉体材料和抗氧剂加入到高速混合机中混合3-10min,混合均匀;
[0020] 步骤5、挤压,将上述混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中,进行挤出造粒,冷却,烘干,即得多元复合增韧尼龙6复合材料。
[0021] 在上述技术方案中,
[0022] 步骤2中制备复合增韧剂,具体为:
[0023] 步骤2.1、制备改性弹性体三元乙丙橡胶,具体为:
[0024] 步骤2.1.1、按照质量份称量以下组分:改性单体马来酸酐0.5~2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02~0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份-10份;
[0025] 步骤2.1.2、将称量好的改性单体马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯用丙溶解均匀后,喷洒到EPDM中,然后将其与称量好的聚丙烯在高速混合机中混合均匀,待丙酮挥发后,混合物经双螺杆挤出机中挤出、造粒、干燥,即得MAH接枝的EPDM,即EPDM-MAH;其中,挤出温度为:170~205℃;挤出机螺杆转速为:60~120r/min;
[0026] 步骤2.2、对废旧轮胎胶粉进行表面改性,具体为;
[0027] 步骤2.2.1、按照质量份称量以下组分:废旧轮胎胶粉100份,增溶剂0.5份-10份,偶联剂0.1份-5份;
[0028] 步骤2.2.2、将称量好的增溶剂喷洒到开启的装有废旧轮胎胶粉的混合机中,混合均匀后,将其倒出,放置3-5天后,将其放入高速混合机中,开启混合机,将偶联剂喷洒其中,混合均匀后,即得改性后的废旧轮胎胶粉;其 中,偶联剂为硅烷系列,增溶剂为环烷油、松焦油、芳香油中的一种或几种;
[0029] 步骤2.3、制备得到复合增韧剂,具体为:
[0030] 步骤2.3.1、称量:按照质量份称量以下组分:改性弹性体三元乙丙橡胶60份-80份;改性后的废旧轮胎胶粉20份-40份;
[0031] 步骤2.3.2、将称量好的改性弹性体三元乙丙橡胶和改性后的废旧轮胎胶粉放入高速混合机混合,制备得到复合增韧剂。
[0032] 步骤6中挤出机条件设置:第一段至第七段温度分别为190℃-210℃、200℃-220℃、200℃-220℃、200℃-220℃、200℃-225℃、200℃-225℃、200℃-220℃,机头温度为228℃。
[0033] 本发明所采用的第三技术方案是,一种复合增韧剂的制备方法,具体按照以下步骤实施:
[0034] 步骤A、制备改性弹性体三元乙丙橡胶,具体为:
[0035] 步骤a1、按照质量份称量以下组分:改性单体马来酸酐0.5~2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02~0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份-10份;
[0036] 步骤a2、将称量好的改性单体马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯用丙酮溶解均匀后,喷洒到EPDM中,然后将其与称量好的聚丙烯在高速混合机中混合均匀,待丙酮挥发后,混合物经双螺杆挤出机中挤出、造粒、干燥,即得MAH接枝的EPDM,即EPDM-MAH;其中,挤出温度为:170~205℃;挤出机螺杆转速为:60~120r/min;
[0037] 步骤B、对废旧轮胎胶粉进行表面改性,具体为;
[0038] 步骤b1、按照质量份称量以下组分:废旧轮胎胶粉100份,增溶剂0.5 份-10份,偶联剂0.1份-5份;
[0039] 步骤b2、将称量好的增溶剂喷洒到开启的装有废旧轮胎胶粉的混合机中,混合均匀后,将其倒出,放置3-5天后,将其放入高速混合机中,开启混合机,将偶联剂喷洒其中,混合均匀后,即得改性后的废旧轮胎胶粉;其中,偶联剂为硅烷系列,增溶剂为环烷油、松焦油、芳香烃油中的一种或几种;
[0040] 步骤C、制备得到复合增韧剂,具体为:
[0041] 步骤c1、称量:按照质量份称量以下组分:改性弹性体三元乙丙橡胶60份-80份;改性后的废旧轮胎胶粉20份-40份;
[0042] 步骤c2、将称量好的改性弹性体三元乙丙橡胶和改性后的废旧轮胎胶粉放入高速混合机混合,制备得到复合增韧剂。
[0043] 本发明所采用的第四技术方案是,一种复合增韧剂,按照质量份包括以下组分:改性弹性体三元乙丙橡胶60份-80份;改性后的废旧轮胎胶粉20份-40份;其中,改性弹性体三元乙丙橡胶按照质量份包括以下组分:改性单体马来酸酐0.5~2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02~0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份-10份;改性后的废旧轮胎胶粉按照质量份包括以下组分:废旧轮胎胶粉100份,增溶剂0.5份-10份,偶联剂0.1份-5份。
[0044] 在上述技术方案中,偶联剂为硅烷系列;增溶剂为环烷油、松焦油、芳香烃油中的一种或几种,废旧橡胶粉的粒径为40目~100目,抗氧剂为抗氧剂1010。
[0045] 本发明的有益效果是:本发明通过对废旧轮胎粉进行预处理,然后将其与弹性体一起作为复合增韧剂,用于增韧尼龙6,在制备增韧尼龙6中,复合增韧剂能较好地分散于尼龙6基体中,不仅提高了尼龙6的抗冲击性能, 而且明显降低了因增韧剂的添加对尼龙6材料加工流变性能所带来的不利影响。其次,由于采用了废旧轮胎所制成的胶粉用于增韧改性剂,不仅价格低廉,降低了材料的生产成本,具有很好的经济效益,而且还能减少其对环境的污染。此外,本发明的增韧尼龙的制备方法,不改变现行工艺技术路线,操作简单,适用性强,易于工业化生产。附图说明
[0046] 图1是一种复合增韧剂制备的工艺流程图
[0047] 图2是一种多元复合增韧尼龙6复合材料制备的工艺流程图。

具体实施方式

[0048] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
[0049] 本发明提供一种多元复合增韧尼龙6复合材料,按照质量份包括以下组分:尼龙6为100份;复合增韧剂5份~50份;抗氧剂0.05份~1份;无机粉体材料1份~10份。
[0050] 进一步地,按照质量份包括以下组分:尼龙6为100份;复合增韧剂10份~30份;抗氧剂0.05份~0.08份;无机粉体材料5份~8份。
[0051] 复合增韧剂按照质量份包括以下组分:改性弹性体三元乙丙橡胶60份-80份;改性后的废旧轮胎胶粉20份-40份;其中,改性弹性体三元乙丙橡胶按照质量份包括以下组分:改性单体马来酸酐0.5~2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02~0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份-10份;改性后的废旧轮胎胶粉按照质量份包括以下组分:废旧轮胎胶粉100份,增溶剂0.5份-10份,偶联剂0.1份-5份。
[0052] 本发明还提供一种多元复合增韧尼龙6复合材料的制备方法,具体按照以下步骤实施:
[0053] 步骤1、原料预处理:将尼龙6、经过表面处理后的废旧轮胎胶粉、无机粉体填料等在在50℃~100℃分别干燥1~24小时;
[0054] 步骤2、制备复合增韧剂,具体为:
[0055] 步骤2.1、制备改性弹性体三元乙丙橡胶,具体为:
[0056] 步骤2.1.1、按照质量份称量以下组分:改性单体马来酸酐0.5~2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02~0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份-10份;
[0057] 步骤2.1.2、将称量好的改性单体马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯用丙酮溶解均匀后,喷洒到EPDM中,然后将其与称量好的聚丙烯在高速混合机中混合均匀,待丙酮挥发后,混合物经双螺杆挤出机中挤出、造粒、干燥,即得MAH接枝的EPDM,即EPDM-MAH;其中,挤出温度为:170~205℃;挤出机螺杆转速为:60~120r/min;DCP的用量为EPDM用量的0.02~0.15%;MAH的用量为EPDM用量的0.5~1.5%。由于EPDM在DCP的作用下有非常强烈的交联倾向,在接枝过程中体系的粘度迅速增大,导致接枝率偏低,为此,采用在EPDM中加入其重量的5~10%的PP,借助PP在DCP作用下的降解来缓冲接枝过程中体系粘度的迅速增加所导致对接枝反应的不利影响,以期获得希望的接枝率。DCP在170℃温度下的半衰期为1min,MAH的升华温度在200℃左右,因此,挤出的最高温度应控制200℃附近,不能过高,否则不仅会造成接枝率(或接枝效果)不佳,还会因其升华造成对环境的污染。在本发明中要求MAH的接枝率为0.6~1%。
[0058] 步骤2.2、对废旧轮胎胶粉进行表面改性,具体为;
[0059] 步骤2.2.1、按照质量份称量以下组分:废旧轮胎胶粉100份,增溶剂0.5份-10份,偶联剂0.1份-5份;
[0060] 步骤2.2.2、将称量好的增溶剂喷洒到开启的装有废旧轮胎胶粉的混合机中,混合均匀后,将其倒出,放置3-5天后,将其放入高速混合机中,开启混合机,将偶联剂喷洒其中,混合均匀后,即得改性后的废旧轮胎胶粉;其中,偶联剂为硅烷系列,增溶剂为环烷油、松焦油、芳香烃油中的一种或几种;
[0061] 步骤2.3、制备得到复合增韧剂,具体为:
[0062] 步骤2.3.1、称量:按照质量份称量以下组分:改性弹性体三元乙丙橡胶60份-80份;改性后的废旧轮胎胶粉20份-40份;
[0063] 步骤2.3.2、将称量好的改性弹性体三元乙丙橡胶和改性后的废旧轮胎胶粉放入高速混合机混合,制备得到复合增韧剂。
[0064] 步骤3、称量,按照质量份称量以下组分:尼龙6100份,复合增韧剂5份~50份,无机粉体材料1份~10份,抗氧剂0.05份~1份;
[0065] 步骤4、混合,将称量好的尼龙6、复合增韧剂、无机粉体材料和抗氧剂加入到高速混合机中混合3-10min,混合均匀;
[0066] 步骤5、挤压,将上述混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中,进行挤出造粒,冷却,烘干,即得多元复合增韧尼龙6复合材料,第一段至第七段温度分别为190℃-210℃、200℃-220℃、200℃-220℃、200℃-220℃、200℃-225℃、200℃-225℃、200℃-220℃,机头温度为228℃。
[0067] 改性弹性体的基体选用三元乙丙橡胶(EPDM)。EPDM具有较低的玻璃化转变温度,是目前最常用的增韧高分子材料。由于基体尼龙6归属于极性较强的高聚物,EPDM属于非极性聚合物,当其用于增韧基体聚合物尼龙6时,两者存在相容性差的问题,因此,必须对弹性体进行表面改性处理。
[0068] 改性单体选用马来酸酐(MAH)。该单体主要用于对EPDM的表面进行 修饰,获得马来酸酐接枝的EPDM(EPDM-MAH),使其表面带有含极性的羧基基团,一方面使EPDM的极性增加,另一方面,其表面的羧基基团能与尼龙6分子链上的氨基发生化学反应,解决了增韧剂与基体尼龙6的相容性差的问题。
[0069] 引发剂选用过氧化二异丙苯(DCP)。用于对弹性体的表面修饰单体自由基引发接枝反应。
[0070] 废旧轮胎橡胶粉,是由车用废旧轮胎经粉碎获得,市场上能买到,其粒径为40~200目。由于这些胶粉来自车用轮胎,是橡胶部分交联的产物,而交联后的橡胶通常是难以溶解,因此,要通过溶胀的方法,才能使其恢复部分弹性。另外,常见的用于车用轮胎的橡胶通常属于非极性聚合物,与基体尼龙6相容性差,因此,必须对废旧轮胎橡胶粉进行表面改性处理。
[0071] 增溶剂选用环烷油、松焦油、芳香烃油中的一种或几种的混合物。增溶剂主要是用于对废旧轮胎橡胶粉进行预处理,使其溶胀,恢复部分弹性。
[0072] 无机粉体填料,选用硬石膏粉、滑石粉中的一种或两种。硬石膏粉和滑石粉均具有纤维状的纹理结构,在本复合材料体系中起到一定的增强或补强作用;此外,填料的加入,不仅降低材料体系的成本,还可解决因收缩问题所导致的制件尺寸稳定性不佳的技术瓶颈
[0073] 偶联剂选用硅烷系列KH-550,由于其小分子链上含有氨基,与基体尼龙6存在结构上的相似性,有利于被处理物质在本材料配方体系中相容性的提高,同时也提高被处理材料在基体尼龙6中的分散性。在本发明体系中,KH-550主要是用于对增溶后的废旧轮胎橡胶粉和无机粉体填料进行表面处理。
[0074] 抗氧剂选用为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,商品名 为抗氧剂1010。抗氧剂主要用于减缓复合材料在加工过程中的老化现象,提高材料的稳定性能。
[0075] 本发明的尼龙6原料为目前市场上已大量生产的商品,使用的规格级别为中粘,可以直接购买得到。由于对废旧轮胎橡胶粉进行预处理处理过程中使用增溶剂,它不仅起到了对胶粉的溶胀的作用,还可起到增塑剂的作用,因此,不需要另外添加增塑剂。
[0076] 实施例1
[0077] (1)复合增韧尼龙6复合材料各组分的重量份如下:
[0078]
[0079] 其中:复合增韧剂按重量份EPDM-MAH∶处理后的废旧轮胎胶粉=5∶5,EPDM-MAH的接枝率为0.8%,增溶剂为工业级松焦油;废旧橡胶粉的目数为100目。
[0080] (2)制备方法如下:
[0081] 1)按照质量份称量以下组分:改性单体马来酸酐(MAH)1.5份,引发剂过氧化二异丙苯(DCP)0.11份,基体三元乙丙橡胶(EPDM)100份,聚丙烯(PP)7.5份;将称量好的单体(MAH)、引发剂(DCP)用丙酮溶解均匀后,喷洒到接枝的EPDM中,然后将其与适量的PP在高速共混机中混合3分钟,待丙酮挥发后,混合物经双螺杆挤出机中(长径比40:1,螺杆直径为75)熔融挤出。双螺杆挤出机的主机转速为200转/分钟,喂料速度为150千克/小时,挤出机各温区的温度依次为168℃、175℃、185℃、188℃、 195℃、200℃、200℃,机头温度为205℃,挤出造粒后冷却,干燥,即得MAH接枝的EPDM(EPDM-MAH)。
[0082] 2)按一定的比例,将适量的增溶剂喷洒到开启的装有废旧轮胎胶粉的混合机中,混合均匀后,将其倒出,放置4天后,将其放入高速混合机中,开启混合机,将KH-550喷洒其中,混合均匀后,即得改性后的废旧轮胎胶粉。其中,增溶剂的用量为废旧轮胎胶粉重量的4%;KH-550的使用量为废旧轮胎橡胶粉重量的5‰。
[0083] 3)将干燥好的尼龙6、硬石膏粉、预处理后的废旧橡胶粉、EPDM-MAH、抗氧剂1010在高速共混机中混合5分钟,将混合好的物料加入到双螺杆挤出机(长径比40:1,螺杆直径为75)中熔融造粒,双螺杆挤出机的主机转速为250转/分钟,喂料速度为250千克/小时,挤出机各温区的温度依次为200℃、200℃、210℃、215℃、220℃、200℃、215℃,机头温度为225℃,挤出造粒后冷却,干燥,得到多元复合增韧尼龙6复合材料,其物性如表1所示。
[0084] 实施例2
[0085] (1)复合增韧尼龙6复合材料各组分的重量份如下:
[0086]
[0087] 其中:复合增韧剂按重量份EPDM-MAH∶处理后的废旧轮胎胶粉=5∶5,EPDM-MAH的接枝率为0.8%,增溶剂为工业级松焦油;废旧橡胶粉的目数为100目。
[0088] (2)制备方法如下:
[0089] 1)按照质量份称量以下组分:改性单体马来酸酐0.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.2份,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯5份;按一定比例将单体(MAH)、引发剂(DCP)用丙酮溶解均匀后,喷洒到接枝的EPDM中,然后将其与适量的PP在高速混合机中混合均匀,待丙酮挥发后,混合物经双螺杆挤出机中挤出、造粒、干燥,即得MAH接枝的EPDM(EPDM-MAH)。
挤出温度为:170℃;挤出机螺杆转速为:120r/min。
[0090] 2)按一定的比例,将适量的增溶剂喷洒到开启的装有废旧轮胎胶粉的混合机中,混合均匀后,将其倒出,放置4天后,将其放入高速混合机中,开启混合机,将KH-550喷洒其中,混合均匀后,即得改性后的废旧轮胎胶粉。其中,增溶剂的用量为废旧轮胎胶粉重量的6%;KH-550的使用量为废旧轮胎橡胶粉重量的8‰。
[0091] 3)尼龙6切片、硬石膏粉在100℃的干燥箱中干燥8h;将尼龙6、硬石膏粉、预处理后的废旧橡胶粉、EPDM-MAH、抗氧剂1010在高速共混机中混合5分钟,将混好的物料加入到双螺杆挤出机(长径比40:1,螺杆直径为75)中熔融造粒,双螺杆挤出机的主机转速为280转/分钟,喂料速度为250千克/小时,挤出机各温区的温度依次为200℃、205℃、210℃、215℃、220℃、220℃、215℃,机头温度为225℃,挤出造粒后冷却,干燥,得到多元复合增韧尼龙6复合材料,其物性如表1所示。
[0092] 实施例3
[0093] (1)复合增韧尼龙6复合材料各组分的重量份如下:
[0094]
[0095]
[0096] 其中:复合增韧剂按重量份EPDM-MAH∶处理后的废旧轮胎胶粉=6∶4,EPDM-MAH的接枝率为0.8%,增溶剂为工业级松焦油;废旧橡胶粉的目数为100目。
[0097] (2)制备方法如下:
[0098] 1)按照质量份称量以下组分:改性单体马来酸酐2.5份,引发剂过氧化二异丙苯0.02,基体三元乙丙橡胶100份,聚丙烯10份;将称量好的改性单体马来酸酐、引发剂过氧化二异丙苯用丙酮溶解均匀后,喷洒到EPDM中,然后将其与称量好的聚丙烯在高速混合机中混合均匀,待丙酮挥发后,混合物经双螺杆挤出机中挤出、造粒、干燥,即得MAH接枝的EPDM,即EPDM-MAH;其中,挤出温度为:205℃;挤出机螺杆转速为:60r/min;
[0099] 2)制备改性废旧轮胎胶粉,本步骤除增溶剂的用量为废旧轮胎胶粉重量的7%;KH-550的使用量为废旧轮胎橡胶粉重量的8‰外,其他条件因与实施例1相同,故略去不述。
[0100] 3)尼龙6切片、硬石膏粉在100℃的干燥箱中干燥8h;将尼龙6、硬石膏粉、预处理后的废旧橡胶粉、EPDM-MAH、抗氧剂1010在高速共混机中混合5分钟,将混好的物料加入到双螺杆挤出机(长径比40:1,螺杆直径为75)中熔融造粒,双螺杆挤出机的主机转速为280转/分钟,喂料速度为250千克/小时,挤出机各温区的温度依次为205℃、210℃、210℃、215℃、220℃、225℃、220℃,机头温度为228℃,挤出造粒后冷却,干燥,得到多元复合增韧尼龙6复合材料,其物性如表1所示。
[0101] 实施例4
[0102] (1)复合增韧尼龙6复合材料各组分的重量份如下:
[0103]
[0104] 其中:复合增韧剂按重量份EPDM-MAH∶处理后的废旧轮胎胶粉=6∶4,EPDM-MAH的接枝率为0.8%,增溶剂为工业级松焦油;废旧橡胶粉的目数为100目。
[0105] (2)制备方法如下:
[0106] 1)本步骤实施条件因与实施例1相同,故略去不述。
[0107] 2)本步骤除增溶剂的用量为废旧轮胎胶粉重量的7%;KH-550的使用量为废旧轮胎橡胶粉重量的8‰外,其他条件因与实施例1相同,故略去不述。
[0108] 3)尼龙6切片、硬石膏粉在100℃的干燥箱中干燥8h;将尼龙6、硬石膏粉、预处理后的废旧橡胶粉、EPDM-MAH、抗氧剂1010在高速共混机中混合5分钟,将混好的物料加入到双螺杆挤出机(长径比40:1,螺杆直径为75)中熔融造粒,双螺杆挤出机的主机转速为300转/分钟,喂料速度为280千克/小时,挤出机各温区的温度依次为205℃、210℃、215℃、220℃、220℃、225℃、220℃,机头温度为230℃,挤出造粒后冷却,干燥,得到多元复合增韧尼龙6复合材料,其物性如表1所示。
[0109] 实施例5
[0110] (1)复合增韧尼龙6复合材料各组分的重量份如下:
[0111]
[0112]
[0113] 其中:复合增韧剂按重量份EPDM-MAH∶处理后的废旧轮胎胶粉=6∶4,EPDM-MAH的接枝率为0.8%,增溶剂为工业级松焦油;废旧橡胶粉的目数为100目。
[0114] (2)制备方法如下:
[0115] 1)本步骤实施条件因与实施例1相同,故略去不述。
[0116] 2)本步骤除增溶剂的用量为废旧轮胎胶粉重量的6%;KH-550的使用量为废旧轮胎橡胶粉重量的8‰外,其他条件因与实施例1相同,故略去不述。
[0117] 3)尼龙6切片、硬石膏粉在100℃的干燥箱中干燥8h;将尼龙6、硬石膏粉、预处理后的废旧橡胶粉、EPDM-MAH、抗氧剂1010在高速共混机中混合5分钟,将混好的物料加入到双螺杆挤出机(长径比40:1,螺杆直径为75)中熔融造粒,双螺杆挤出机的主机转速为300转/分钟,喂料速度为280千克/小时,挤出机各温区的温度依次为210℃、215℃、215℃、220℃、225℃、225℃、220℃,机头温度为230℃,挤出造粒后冷却,干燥,得到尼龙6复合材料,其物性如表1所示。
[0118] 实施例6
[0119] (1)复合增韧尼龙6复合材料各组分的重量份如下:
[0120]
[0121]
[0122] 其中:复合增韧剂按重量份EPDM-MAH∶处理后的废旧轮胎胶粉=8∶2,EPDM-MAH的接枝率为0.8%,增溶剂为工业级松焦油;废旧橡胶粉的目数为100目。
[0123] (2)制备方法如下:
[0124] 1)同实施例1。
[0125] 2)按一定的比例,将适量的增溶剂喷洒到开启的装有废旧轮胎胶粉的混合机中,混合均匀后,将其倒出,放置4天后,将其放入高速混合机中,开启混合机,将KH-550喷洒其中,混合均匀后,即得改性后的废旧轮胎胶粉。其中,增溶剂的用量为废旧轮胎胶粉重量的10%;KH-550的使用量为废旧轮胎橡胶粉重量的1‰。
[0126] 3)其挤出条件为190℃、220℃、200℃、220℃、200℃、225℃、200℃,机头温度为228℃,其余步骤同实施例1。
[0127] 实施例7
[0128] (1)复合增韧尼龙6复合材料各组分的重量份如下:
[0129]
[0130] 其中:复合增韧剂按重量份EPDM-MAH∶处理后的废旧轮胎胶粉=7.5∶2.5,EPDM-MAH的接枝率为0.8%,增溶剂为工业级松焦油;废旧橡胶粉的目数为100目。
[0131] (2)制备方法如下:
[0132] 1)同实施例1。
[0133] 2)按一定的比例,将适量的增溶剂喷洒到开启的装有废旧轮胎胶粉的混合机中,混合均匀后,将其倒出,放置4天后,将其放入高速混合机中,开启混合机,将KH-550喷洒其中,混合均匀后,即得改性后的废旧轮胎胶粉。其中,增溶剂的用量为废旧轮胎胶粉重量的0.5%;KH-550的使用量为废旧轮胎橡胶粉重量的5%。
[0134] 3)其挤出条件为210℃、200℃、220℃、200℃、225℃、200℃、220℃,机头温度为228℃,其余步骤同实施例1。
[0135] 表1 为实施例1~5的多元复合增韧尼龙6复合材料的性能检测结果比较[0136]5
实施例 29.8 65.9 85.4 107.5
4
实施例 21.4 61.8 87.9 110.4
3
实施例 18.9 54.8 81.2 104.3
2
实施例 15.9 45.9 80.4 101.7
1
实施例 12.7 39.8 89.4 109.6
6
尼龙 6.4 22.4 77.3 90.5
2
单位 KJ/m % MPa MPa
测试方法 GB/T1843-2008 GB/T1040.5-2008 GB/T1040.5-2008 GB/T9341-2008 性能 悬臂梁缺口冲击强度 断裂伸长率 拉伸强度 弯曲强度
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