技术领域
[0001] 本
发明涉及无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料,属于高分子材料制备技术领域。
背景技术
[0002] 尼龙(PA)是一类主链上含有许多重复的酰胺基的高分子化合物。它是最先用作承
力制件的热塑性塑料。尼龙PA具有强韧、耐磨、耐油及化学
稳定性等优点,并且品种繁多,具有尼龙PA6、尼龙PA66、尼龙PA1010、尼龙PA11、尼龙PA12及共聚物尼龙PA410、尼龙PA610、尼龙PA6/66等等,是五大工程塑料中应用领域和销售最多的之一。尼龙(PA)具有高机械强度、高熔点、耐磨、抗震吸音、耐油、耐热、耐弱酸弱
碱及弱极性
有机溶剂、加工流动性好等优良的综合性能,起先用于
汽车零件,随后广泛用于电气
电子零件、家具、建材、
薄膜、单丝等领域。
[0003] 填充母料是当今世界塑料助剂应用的最主要形式之一,所谓填充母料是把填料超常量地载附于少量
树脂中进行混合混炼而制成的浓缩体,它主要由载体树脂、填料和各种助剂组成的。填充母料需要有极好的
热稳定性和光稳定性。填充母料中填料的含量比实际塑料产品中的需要量要高数倍至十几倍,在成型加工过程中,必须根据母料中有关组分的含量和实际制品中需要加入的量,调节母料与基体树脂的配比。它的优点是工艺简单,使用方便,便于实现生产自动化,从而提高了劳动生产率,同时它又可避免环境污染,有利于工人身体健康。
[0004] 但是,尼龙母料在加工、储存、使用过程中,不可避免会处于热和氧的环境中,在热与氧的作用下,分子内部发生交联或者降解,使其机械性能变差,从而产生降解的现象,影响塑料的使用,降低塑料的使用寿命。主要表现在:1、相对分子
质量下降,进而表现出塑料性能的下降,甚至发生龟裂、粉化等。2、长期处于热、氧环境中,塑料机械性能下降。3、长期处于热氧环境中,会发生降解并产生生色基团,宏观表现出材料发黄等现象。
[0005] 因此,需要研发出新的性能更高的功能母料,以提高常用工程塑料的性能,具有重要的理论意义和应用价值。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题:针对目前尼龙高光改性母料耐热性差、抗氧化性能不佳的
缺陷,提供了无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料。
[0007] 为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料,其特征在于具体制备步骤为:
(1)将等质量的大米、小麦、小米、玉米放入
研磨机中混合研磨制得研磨产物,将研磨产物与
乙醇溶液混合投入烧杯中,将烧杯置于
水浴锅中恒温静置,恒温静置后倒入高速离心机中离心分离,得到上层液;
(2)将上述上层液与乙醇溶液投入烧杯中混合均匀,将烧杯置于水浴锅中,恒温静置,恒温静置后倒入高速离心机中离心分离,提取上层液体,将上层液体置于
旋转蒸发仪中
旋转蒸发制得干燥产物,备用;
(3)称取100~200g新鲜枸杞,挑出
种子,将种子放入烘箱中干燥,干燥结束后将种子与去离子水按质量比1:3混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴锅中恒温静置,过滤得到滤液,按重量份数计,称取8~10份滤液、3~5份丁醇和12~15份氯仿混合投入三口烧瓶中搅拌,过滤去除不可溶杂质,制得反应液,备用;
(4)将鳞片状
石墨与
硝酸溶液按质量比1:5混合投入烧杯中,将烧杯水浴锅中恒温反应,反应结束后过滤得到氧化滤渣,用蒸馏水洗涤氧化滤渣4~8次后放入烘箱中烘干,制得氧化产物;
(5)按重量份数计,将3~5份3-
氨基丙基三乙氧基
硅烷、50~55份无水四氢呋喃和1.2~1.5份4-二甲氨基吡啶搅拌混合制得
混合液,将上述氧化产物与混合液按质量比1:5混合,在氮气环境和高温下反应,反应后过滤得到改性滤渣;
(6)按重量份数计,称取3~5份上述改性滤渣、5~7份
氨水、50~55份无水乙醇和7~8份正
硅酸乙酯搅拌混合,在一定
温度下反应,反应后过滤得到
滤饼,用蒸馏水洗涤滤饼4~8次后放入烘箱中烘干制得反应固体粉末;
(7)按重量份数计,将6~9份备用的反应液、3~5份上述反应固体粉末、18~20份聚酰胺
纤维和5~8份备用的干燥产物投入研磨机中研磨,得到混合产物,将混合产物与无水乙醇按质量比1:5混合静置12~14h,静置后送入双螺杆
造粒机中混炼造粒,制得无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料。
[0008] 步骤(1)中所述的乙醇溶液的质量分数为70~80%,水浴锅中的水浴温度为60~65℃,恒温静置时间为2~3h,高速离心机中的转速为3000~3200r/min,离心分离时间为10~15min。
[0009] 步骤(2)中所述的乙醇溶液的质量分数为70~80%,水浴锅中的水浴温度为60~65℃,恒温静置时间为2~3h,高速离心机中转速为3000~3200r/min,离心分离时间为10~15min,旋转蒸发仪中温度为45~48℃,旋转蒸发时间为4~6h。
[0010] 步骤(3)中所述的烘箱中的温度为70~80℃,干燥时间为24~26h,水浴锅中的水浴温度为85~95℃,恒温静置时间为60~70min,搅拌转速为200~250r/min,搅拌时间为50~60min。
[0011] 步骤(4)中所述的硝
酸溶液的质量分数为50~60%,水浴锅中的水浴温度为75~80℃,恒温反应时间为2~3h。
[0012] 步骤(5)中所述的温度为60~65℃,反应时间为24~26h。
[0013] 步骤(6)中所述的氨水的质量分数为22~25%,反应温度为40~45℃,反应时间为15~17h。
[0014] 步骤(7)中所述的研磨机中的研磨时间为30~40min。
[0015] 本发明的有益技术效果是:(1)本发明以多种谷物为原料将其置于乙醇溶液中,高温浸泡,通过离心分离提取上层提取液,然后旋转蒸发制得干燥产物,随后从枸杞种子中浸泡提取出其中的营养物质,再以石墨为原料放入硝酸中进行氧化处理,氧化处理后使之与3-氨基丙基三乙氧基硅烷反应,反应后加入正硅酸乙酯反应制得反应固体粉末,最后将反应液、反应固体粉末、干燥产物、聚酰胺纤维混合投入双螺杆造粒机中制得无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料,本发明以多种谷物为原料,通
过热提法提取谷物所含的多酚类抗氧化化合物,这些化合物可以提供氢,母料材料中分离产生的自由基可以与氢结合反应,清除自由基,避免自由基与外界发生氧化反应,本发明还以枸杞种子为原料,从中提取枸杞多糖类、黄
酮类、抗
氧化酶以及其它有机化合物,这些有机化合物具有良好的抗氧化效果,能够清除自由基,抑制氧化反应,同时形成化学性质稳定的膜层包覆母料中的粒子,从而进一步提高抗氧化性;
(2)本发明中将石墨放入浓硝酸中氧化分解制得
碳纤维,使石墨层表面具有大量的含氧基团,然后通过3-氨基丙基三乙氧基硅烷对
碳纤维表面进行胺基化处理,再利用正硅酸乙酯与表面胺基化处理的碳纤维进行反应,使碳纤维表面生长纳米
二氧化硅,制备所得的纳米二氧化硅/碳纤维材料具有良好的耐热性能、耐化学
腐蚀性和力学性能,碳纤维呈管状结构,可以填充从谷物、枸杞中提取的有机抗氧化产物,使这些有机物可以在碳纤维中稳定生长,同时可以扩大
比表面积,具有高速分散效果,从而提高了抗氧化性能,具有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0016] 将等质量的大米、小麦、小米、玉米放入研磨机中混合研磨制得研磨产物,将研磨产物与质量分数为70~80%的乙醇溶液混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为60~65℃的水浴锅中,恒温静置2~3h后倒入高速离心机中以3000~3200r/min的转速离心分离10~15min,得到上层液;将上述上层液与质量分数为70~80%的乙醇溶液投入烧杯中混合均匀,将烧杯置于水浴温度为60~65℃的水浴锅中,恒温静置2~3h后倒入高速离心机中以3000~3200r/min的转速离心分离10~15min,提取上层液体,将上层液体置于旋转蒸发仪中,在温度为45~48℃的条件下旋转蒸发4~6h,制得干燥产物,备用;称取100~200g新鲜枸杞,挑出种子,将种子放入温度为70~80℃烘箱中干燥24~26h,干燥结束后将种子与去离子水按质量比1:3混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为85~95℃的水浴锅中恒温静置60~
70min,过滤得到滤液,按重量份数计,称取8~10份滤液、3~5份丁醇和12~15份氯仿混合投入三口烧瓶中,在转速为200~250r/min的条件下搅拌50~60min,过滤去除不可溶杂质,制得反应液,备用;将鳞片状石墨与质量分数为50~60%的硝酸溶液按质量比1:5混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为75~80℃的水浴锅中恒温反应2~3h,反应结束后,过滤得到氧化滤渣,用蒸馏水洗涤氧化滤渣4~8次后放入烘箱中烘干,制得氧化产物;按重量份数计,将3~5份3-氨基丙基三乙氧基硅烷、50~55份无水四氢呋喃和1.2~1.5份4-二甲氨基吡啶搅拌混合制得混合液,将上述氧化产物与混合液按质量比1:5混合,在氮气环境和温度为60~65℃的条件下反应24~26h,反应后过滤得到改性滤渣;按重量份数计,称取3~5份上述改性滤渣、5~7份质量分数为22~25%的氨水、50~55份无水乙醇和7~8份正硅酸乙酯搅拌混合,在温度为40~45℃的条件下反应15~17h,反应后过滤得到滤饼,用蒸馏水洗涤滤饼4~8次后放入烘箱中烘干制得反应固体粉末;按重量份数计,将6~9份备用的反应液、
3~5份上述反应固体粉末、18~20份聚酰胺纤维和5~8份备用的干燥产物投入研磨机中研磨30~40min,得到混合产物,将混合产物与无水乙醇按质量比1:5混合静置12~14h,静置后送入双螺杆造粒机中混炼造粒,制得无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料。
[0017] 实例1将等质量的大米、小麦、小米、玉米放入研磨机中混合研磨制得研磨产物,将研磨产物与质量分数为70%的乙醇溶液混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为60℃的水浴锅中,恒温静置2h后倒入高速离心机中以3000r/min的转速离心分离10min,得到上层液;将上述上层液与质量分数为70%的乙醇溶液投入烧杯中混合均匀,将烧杯置于水浴温度为60℃的水浴锅中,恒温静置2h后倒入高速离心机中以3000r/min的转速离心分离10min,提取上层液体,将上层液体置于旋转蒸发仪中,在温度为45℃的条件下旋转蒸发4h,制得干燥产物,备用;称取100g新鲜枸杞,挑出种子,将种子放入温度为70℃烘箱中干燥24h,干燥结束后将种子与去离子水按质量比1:3混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为85℃的水浴锅中恒温静置60min,过滤得到滤液,按重量份数计,称取8份滤液、3份丁醇和12份氯仿混合投入三口烧瓶中,在转速为200r/min的条件下搅拌50min,过滤去除不可溶杂质,制得反应液,备用;
将鳞片状石墨与质量分数为50%的硝酸溶液按质量比1:5混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为75℃的水浴锅中恒温反应2h,反应结束后,过滤得到氧化滤渣,用蒸馏水洗涤氧化滤渣4次后放入烘箱中烘干,制得氧化产物;按重量份数计,将3份3-氨基丙基三乙氧基硅烷、
50份无水四氢呋喃和1.2份4-二甲氨基吡啶搅拌混合制得混合液,将上述氧化产物与混合液按质量比1:5混合,在氮气环境和温度为60℃的条件下反应24h,反应后过滤得到改性滤渣;按重量份数计,称取3份上述改性滤渣、5份质量分数为22%的氨水、50份无水乙醇和7份正硅酸乙酯搅拌混合,在温度为40℃的条件下反应15h,反应后过滤得到滤饼,用蒸馏水洗涤滤饼4次后放入烘箱中烘干制得反应固体粉末;按重量份数计,将6份备用的反应液、3份上述反应固体粉末、18份聚酰胺纤维和5份备用的干燥产物投入研磨机中研磨30min,得到混合产物,将混合产物与无水乙醇按质量比1:5混合静置12h,静置后送入双螺杆造粒机中混炼造粒,制得无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料。
[0018] 实例2将等质量的大米、小麦、小米、玉米放入研磨机中混合研磨制得研磨产物,将研磨产物与质量分数为75%的乙醇溶液混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为63℃的水浴锅中,恒温静置2h后倒入高速离心机中以3100r/min的转速离心分离13min,得到上层液;将上述上层液与质量分数为75%的乙醇溶液投入烧杯中混合均匀,将烧杯置于水浴温度为63℃的水浴锅中,恒温静置2h后倒入高速离心机中以3100r/min的转速离心分离13min,提取上层液体,将上层液体置于旋转蒸发仪中,在温度为47℃的条件下旋转蒸发5h,制得干燥产物,备用;称取150g新鲜枸杞,挑出种子,将种子放入温度为75℃烘箱中干燥25h,干燥结束后将种子与去离子水按质量比1:3混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为90℃的水浴锅中恒温静置65min,过滤得到滤液,按重量份数计,称取9份滤液、4份丁醇和13份氯仿混合投入三口烧瓶中,在转速为225r/min的条件下搅拌55min,过滤去除不可溶杂质,制得反应液,备用;
将鳞片状石墨与质量分数为55%的硝酸溶液按质量比1:5混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为77℃的水浴锅中恒温反应2h,反应结束后,过滤得到氧化滤渣,用蒸馏水洗涤氧化滤渣6次后放入烘箱中烘干,制得氧化产物;按重量份数计,将4份3-氨基丙基三乙氧基硅烷、
53份无水四氢呋喃和1.3份4-二甲氨基吡啶搅拌混合制得混合液,将上述氧化产物与混合液按质量比1:5混合,在氮气环境和温度为63℃的条件下反应25h,反应后过滤得到改性滤渣;按重量份数计,称取4份上述改性滤渣、6份质量分数为23%的氨水、53份无水乙醇和7份正硅酸乙酯搅拌混合,在温度为43℃的条件下反应16h,反应后过滤得到滤饼,用蒸馏水洗涤滤饼6次后放入烘箱中烘干制得反应固体粉末;按重量份数计,将7份备用的反应液、4份上述反应固体粉末、19份聚酰胺纤维和6份备用的干燥产物投入研磨机中研磨35min,得到混合产物,将混合产物与无水乙醇按质量比1:5混合静置13h,静置后送入双螺杆造粒机中混炼造粒,制得无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料。
[0019] 实例3将等质量的大米、小麦、小米、玉米放入研磨机中混合研磨制得研磨产物,将研磨产物与质量分数为80%的乙醇溶液混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为65℃的水浴锅中,恒温静置3h后倒入高速离心机中以3200r/min的转速离心分离15min,得到上层液;将上述上层液与质量分数为80%的乙醇溶液投入烧杯中混合均匀,将烧杯置于水浴温度为65℃的水浴锅中,恒温静置3h后倒入高速离心机中以3200r/min的转速离心分离15min,提取上层液体,将上层液体置于旋转蒸发仪中,在温度为48℃的条件下旋转蒸发6h,制得干燥产物,备用;称取200g新鲜枸杞,挑出种子,将种子放入温度为80℃烘箱中干燥26h,干燥结束后将种子与去离子水按质量比1:3混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为95℃的水浴锅中恒温静置70min,过滤得到滤液,按重量份数计,称取10份滤液、5份丁醇和15份氯仿混合投入三口烧瓶中,在转速为250r/min的条件下搅拌60min,过滤去除不可溶杂质,制得反应液,备用;将鳞片状石墨与质量分数为60%的硝酸溶液按质量比1:5混合投入烧杯中,将烧杯置于水浴温度为80℃的水浴锅中恒温反应3h,反应结束后,过滤得到氧化滤渣,用蒸馏水洗涤氧化滤渣8次后放入烘箱中烘干,制得氧化产物;按重量份数计,将5份3-氨基丙基三乙氧基硅烷、55份无水四氢呋喃和1.5份4-二甲氨基吡啶搅拌混合制得混合液,将上述氧化产物与混合液按质量比1:5混合,在氮气环境和温度为65℃的条件下反应26h,反应后过滤得到改性滤渣;按重量份数计,称取5份上述改性滤渣、7份质量分数为25%的氨水、55份无水乙醇和8份正硅酸乙酯搅拌混合,在温度为45℃的条件下反应17h,反应后过滤得到滤饼,用蒸馏水洗涤滤饼8次后放入烘箱中烘干制得反应固体粉末;按重量份数计,将9份备用的反应液、5份上述反应固体粉末、20份聚酰胺纤维和8份备用的干燥产物投入研磨机中研磨40min,得到混合产物,将混合产物与无水乙醇按质量比1:5混合静置14h,静置后送入双螺杆造粒机中混炼造粒,制得无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料。
[0020] 对比例以南京市某公司生产的尼龙母料作为对比例 对本发明制得的无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料和对比例中的尼龙母料进行检测,检测结果如表1所示:
拉伸强度测定
参照标准GB/T1040.1-2006进行测试。
[0021] 弯曲强度、弯曲模量测定参照标准GB/T9341-2008进行测试。
[0022] 缺口冲击强度测定参照标准GB/T1843-2008进行测试。
[0023] 耐水性测试根据标准GB/T1034-2008进行测试,将本发明制得的无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料和对比例中的尼龙母料分为4组,每组3个试样(50×50mm),在100℃下1h或50℃下干燥
24h,称量每个试样(精确到1mg),定为m1。然后将试样浸入盛有蒸馏水的容器,水温25℃,
24h后,从水中取出试样并用洁净干布或
滤纸吸去表面的水,试样在取出2min内重新称量(质量m0),计算得吸水率。
[0024] 抗氧化性测定将本发明制得的无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料和对比例中的尼龙母料放置室外30天后,观察试样。
[0025] 表1性能测定结果根据表1中数据可知,本发明制得的无载体抗热氧解型尼龙高光改性母料,具有力学性能好,耐高温能力强,抗氧化效果好等特点,且耐水性好,不会对环境产生污染,综合性能优异,具有广阔的使用前景。