本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種原位聚合制備玻纖增強(qiáng)尼龍方法，各原料以重量計(jì)組成為：短玻璃纖維10～30份、己內(nèi)酰胺90～70份、水0.1～10份、潤滑劑0.1～5份、抗氧化劑0.05～1份；將按照上述組成稱好的各物質(zhì)加入到帶有夾套盤管的高壓聚合反應(yīng)釜中，蓋緊加料人孔蓋，抽真空并用高純惰性氣體置換釜內(nèi)空氣，使釜內(nèi)氧氣含量控制在0.005%以下；先在220℃～270℃、帶壓密閉反應(yīng)1.5小時(shí)～3小時(shí)；然后卸完釜內(nèi)壓力，在250℃～260℃，表壓-0.01～-0.08MPa下抽真空反應(yīng)0.5小時(shí)～1.5小時(shí)；再通過反應(yīng)釜底部出料閥出料拉帶，條帶經(jīng)過水槽后進(jìn)入切粒機(jī)切粒得到產(chǎn)品。與傳統(tǒng)產(chǎn)品相比沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度均提高60%以上，表面更光滑，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及，特別是涉及一種以短玻璃纖維為增強(qiáng)材料、己內(nèi)酰胺為尼龍6聚合單體，采用水解開環(huán)一步原位聚合法制備玻纖增強(qiáng)尼龍6的方法。
技術(shù)介紹
尼龍6 (以下簡稱PA6)工程塑料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和電性能，同時(shí)還具有耐磨、耐油、自潤滑、耐腐蝕以及良好的加工性能等優(yōu)點(diǎn)HMPA6的吸水性大、低溫及干態(tài)沖擊韌性差、尺寸穩(wěn)定性欠佳，使其應(yīng)用范圍受到一定的限制。為適應(yīng)不同領(lǐng)域的特殊要求，需要對PA 6進(jìn)行改性，尤其是如何得到集高剛性、高強(qiáng)度和高韌性于一體的增強(qiáng)增韌改性材料，更是人們一直努力追求的目標(biāo)。 玻璃纖維具有較高的性價(jià)比，包括尺寸穩(wěn)定性、耐腐蝕性、耐熱性和易加工等特性，因此，玻璃纖維一直是人們用于PA6樹脂增強(qiáng)骨架材料的首選。玻璃纖維增強(qiáng)是PA6改性的一種重要途徑，同未增強(qiáng)的PA6相比，增強(qiáng)后拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、硬度、抗蠕變性、熱變形溫度以及耐疲勞性等均得到大幅提高。自1956年美國fiberfil公司首先工業(yè)化生產(chǎn)玻璃纖維增強(qiáng)PA以來，經(jīng)過上世紀(jì)60年代的推廣、應(yīng)用，從70年代開始，產(chǎn)量直線上升。傳統(tǒng)的玻璃纖維增強(qiáng)PA6的制備方法中，按所用玻璃纖維長短可分為短玻璃纖維、長玻璃纖維通過雙螺桿擠出機(jī)與PA6熔融共混擠出造粒兩種方法；按玻璃纖維在PA6基體中的分布長短，玻璃纖維增強(qiáng)PA6分為短切玻纖增強(qiáng)PA6和長切玻纖增強(qiáng)PA6。長切玻纖增強(qiáng)PA6的制備方法是PA6先通過雙螺桿擠出機(jī)熔融，然后由擠出機(jī)模頭流出采用特殊方式與長玻璃纖維充分浸潰，再冷卻切粒，因此，只要切粒機(jī)刀間距確定，粒子多長，玻纖長度就有多長。采用傳統(tǒng)的雙螺桿擠出機(jī)制備玻璃纖維增強(qiáng)PA6時(shí)，由于玻璃纖維在高強(qiáng)度螺桿剪切力作用下剪切變短，所得復(fù)合材料中的纖維平均長度約0. 2-0. 4 iim，如此短的纖維長度限制了制成品性能的提高，尤其是制品沖擊強(qiáng)度顯著降低；雖然采用橡膠改性樹脂為基材可提高其沖擊強(qiáng)度，但材料的剛性卻會因此降低，兩者不能兼顧，其應(yīng)用也由此受到限制。長切玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料與其短切玻璃纖維類同物相比，具有更好的綜合物性，如機(jī)械強(qiáng)度高、更低的磨損性和更好的表面光澤性，特別是當(dāng)玻璃纖維長度越過6. 35mm時(shí)材料的強(qiáng)度、剛性、耐蠕變變性和耐疲勞性等均有所改進(jìn)。但是，該方法一方面是必須采用雙螺桿擠出機(jī)與特殊的模頭連接設(shè)備，造粒加工過程復(fù)雜；另一方面，該方法與傳統(tǒng)的的雙螺桿擠出造粒一樣，也必須使已聚合的高分子PA6 二次受熱降解，力學(xué)性能降低，降低了材料的使用性能。至今，通過反應(yīng)擠出制備玻纖增強(qiáng)PA6的技術(shù)有CN1554528和101735449A兩個(gè)專利，這兩個(gè)專利所采用的方法均是首先將己內(nèi)酰胺單體與催化劑混合聚合完成后，將PA6聚合體引入雙螺桿反應(yīng)擠出機(jī)，在雙螺桿反應(yīng)擠出機(jī)后半段加入玻璃纖維進(jìn)行反應(yīng)擠出增強(qiáng)改性，同時(shí)完成抽真空脫除未反應(yīng)完的己內(nèi)酰胺單體。這兩個(gè)專利技術(shù)均是先將己內(nèi)酰胺聚合后才與玻纖混合擠出，因此，一方面，由于PA6聚合體的分子量大而導(dǎo)致其與玻纖不能充分混合，對玻纖的浸潤效果差，玻纖容易外漏，從而會使制品表面粗糙；另一方面，由于聚合體與玻纖還需經(jīng)過雙螺桿擠出機(jī)擠出，玻纖必然在螺桿的高剪切力作用下剪碎變短，從而降低玻纖的增強(qiáng)效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有制備玻纖增強(qiáng)PA6技術(shù)上的不足，專利技術(shù)了。本專利技術(shù)中的原位聚合制備玻纖增強(qiáng)尼龍6的方法按以下步驟實(shí)施1)短玻璃纖維10 30份(重量分?jǐn)?shù)，以下同)、己內(nèi)酰胺90 70份、水0. I 10份、潤滑劑0. I 5份、抗氧化劑0. 05 I份；2)將按上述配方稱好的各物質(zhì)加入到帶有夾套盤管的高壓聚合反應(yīng)釜中，蓋緊加料人孔蓋，抽真空并用高純惰性氣體置換釜內(nèi)空氣，盡量使釜內(nèi)氧氣含量控制 在0. 005%以下；3)升溫先在220°C 270°C、帶壓密閉反應(yīng)I. 5小時(shí) 3小時(shí)；4)然后卸完釜內(nèi)壓力，在250°C 260°C，表壓-0. 01 -0. 08MPa下抽真空反應(yīng)0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)；5)再通過反應(yīng)釜底部出料閥出料拉帶，條帶經(jīng)過水槽后進(jìn)入切粒機(jī)切粒即得到本專利技術(shù)的產(chǎn)品。本專利技術(shù)中的短玻璃纖維可以是表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理或不經(jīng)處理的市售的E型無堿或中堿短玻璃纖維，長度可以在0. 5 I. Ocm之間。本專利技術(shù)中的己內(nèi)酰胺可以是市售的工業(yè)聚合級產(chǎn)品，純度在90%以上。本專利技術(shù)中的水可以是工業(yè)生產(chǎn)用自來水或去離子水。本專利技術(shù)中的潤滑劑可以是長碳鏈羧酸如硬脂酸、棕櫚酸、褐煤酸；酰胺蠟如乙撐雙硬脂酰胺、芥酸酰胺；羧酸金屬鹽如硬脂酸鋅、硬脂酸鈣、褐煤酸鈉鹽、鈣鹽。本專利技術(shù)中的抗氧化劑可以是受阻酚類化合物如抗氧劑1010，抗氧化劑1098，抗氧劑1035，抗氧劑1093，抗氧劑1222，抗氧劑1076 ;也可以是受阻胺類化合物如抗氧劑DNP，抗氧劑H，抗氧劑4010或者是亞磷酸酯如抗氧劑168 ;上述三類抗氧化劑可以單獨(dú)或兩兩配合使用。本專利技術(shù)中的惰性氣體可以是含氮量99. 999%的高純氮?dú)猓部梢允呛趸?9. 999%的高純二氧化碳。本專利技術(shù)的高壓聚合反應(yīng)釜帶有攪拌。本專利技術(shù)具有如下效果 按本專利技術(shù)制備的玻纖增強(qiáng)尼龍6與目前傳統(tǒng)的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6相比,在相同玻璃纖維含量的情況下，具有如下效果 I、尼龍6高分子材料不需經(jīng)過二次加工的受熱過程，復(fù)合材料綜合力學(xué)性能更優(yōu)，特別是沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度均提高60%以上。2、玻璃纖維與尼龍6樹脂基體結(jié)合更好，復(fù)合材料表面更光滑。3、簡化了生產(chǎn)過程省去了尼龍6萃取工序和雙螺桿擠出機(jī)工序，降低了生產(chǎn)成本。具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :向帶有夾套盤管和攪拌的高壓聚合反應(yīng)釜中加入90.0份己內(nèi)酰胺、10. 0份短玻璃纖維、水0. 2份、潤滑劑硬脂酸0. I份、1010抗氧劑0. 05份，蓋緊加料人孔蓋，抽真空并用高純氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣，盡量使釜內(nèi)氧氣含量控制在0. 005%以下；然后升溫，先在220°C 270°C、帶壓密閉反應(yīng)I. 5小時(shí) 3小時(shí)；再卸壓并在250°C 260°C、表壓-0. 01 -0. 08MPa下抽真空反應(yīng)0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)；反應(yīng)完畢，聚合體通過反應(yīng)釜底部出料閥出料拉帶、條帶經(jīng)過水槽后進(jìn)入切粒機(jī)切粒、粒料用普通烘箱于100°C干燥4小時(shí)后用注射機(jī)制樣檢測力學(xué)性能，性能如表I。實(shí)施例2 :同實(shí)施例I向帶有夾套盤管和攪拌的高壓聚合反應(yīng)釜中加入80. 0份己內(nèi)酰胺、20. 0份短玻璃纖維、水5份、潤滑劑硬脂酸2. 5份、1010抗氧劑0. 5份，蓋緊加料人孔蓋，抽真空并用高純氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣，盡量使釜內(nèi)氧氣含量控制在0. 005%以下；然后升溫，先在220°C 270°C、帶壓密閉反應(yīng)I. 5小時(shí) 3小時(shí)；再卸壓并在250°C 260°C、表壓-0. 01 -0. 08MPa下抽真空反應(yīng)0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)；反應(yīng)完畢，聚合體通過反應(yīng)釜底部出料閥出料拉帶、條帶經(jīng)過水槽后進(jìn)入切粒機(jī)切粒、粒料用普通烘箱于100°C干燥4小時(shí)后用注射機(jī)制樣檢測力學(xué)性能，性能如表I。實(shí)施例3 :同實(shí)施例I向帶有夾套盤管和攪拌的高壓聚合反應(yīng)釜中加入70. 0份己內(nèi)酰胺、30. 0份短玻璃纖維、水10份、潤滑劑硬脂酸5份、1010抗氧劑I份，蓋緊加料人孔蓋，抽真空并用高純氮?dú)庵脫Q釜內(nèi)空氣，盡量使釜內(nèi)氧氣含量控制在0. 005%以下；然后升溫，先在22本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種原位聚合制備玻纖增強(qiáng)尼龍6的方法，各原料以重量計(jì)組成為：短玻璃纖維10～30份、己內(nèi)酰胺90～70份、水0.1～10份、潤滑劑0.1～5份、抗氧化劑0.05～1份；將按照上述組成稱好的各物質(zhì)加入到帶有夾套盤管的高壓聚合反應(yīng)釜中，蓋緊加料人孔蓋，抽真空并用高純惰性氣體置換釜內(nèi)空氣，使釜內(nèi)氧氣含量控制在0.005%以下；升溫：先在220℃～270℃、帶壓密閉反應(yīng)1.5小時(shí)～3小時(shí)；然后卸完釜內(nèi)壓力，?在250℃～260℃，表壓?0.01～?0.08MPa下抽真空反應(yīng)0.5小時(shí)～1.5小時(shí)；再通過反應(yīng)釜底部出料閥出料拉帶，條帶經(jīng)過水槽后進(jìn)入切粒機(jī)切粒得到產(chǎn)品。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種原位聚合制備玻纖增強(qiáng)尼龍6的方法，各原料以重量計(jì)組成為短玻璃纖維10 30份、己內(nèi)酰胺90 70份、水0. I 10份、潤滑劑0. I 5份、抗氧化劑0. 05 I份；將按照上述組成稱好的各物質(zhì)加入到帶有夾套盤管的高壓聚合反應(yīng)釜中，蓋緊加料人孔蓋，抽真空并用高純惰性氣體置換釜內(nèi)空氣，使釜內(nèi)氧氣含量控制在0. 005%以下；升溫先在220°C 270°C、帶壓密閉反應(yīng)I. 5小時(shí) 3小時(shí)；然后卸完釜內(nèi)壓力，在250°C 2600C，表壓-0. 01 -0. 08MPa下抽真空反應(yīng)0. 5小時(shí) I. 5小時(shí)；再通過反應(yīng)釜底部出料閥出料拉帶，條帶經(jīng)過水槽后進(jìn)入切粒機(jī)切粒得到產(chǎn)品。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的原位聚合制備玻纖增強(qiáng)尼龍6的方法，其特征在于所述的短玻璃纖維是表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理或不經(jīng)處理的市售的E型無堿或中堿短玻璃纖維，長度在0. 5 I. Ocm之間。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的原位聚合制備玻纖增強(qiáng)尼龍6的方法，其特征在于所述的己內(nèi)酰胺是市售的工業(yè)聚合級產(chǎn)品，純度在90%以上。4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的原位聚合制備玻纖增強(qiáng)尼龍6的方法，其特征在于所述的水是工業(yè)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李建，李偉聰，楊立軍，朱家璧，
申請(專利權(quán))人：湖南匯中新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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