專利名稱：尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂及其制備方法。
背景技術(shù)：
尼龍樹(shù)脂是具有優(yōu)良綜合性能的通用型工程塑料，具有優(yōu)異的機(jī)械性能和耐磨、耐溶劑、耐油等優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于各行業(yè)，在機(jī)械制造業(yè)、電子電器和交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并受到廣大使用者的極大關(guān)注。近年來(lái)，高分子材料的主要發(fā)展方向是越來(lái)越高性能化。雖然尼龍材料與其它工程塑料材料相比具有強(qiáng)韌性，但是由于尼龍對(duì)缺口敏感，即缺口沖擊強(qiáng)度低，不能滿足更高要求市場(chǎng)的需要，因此為了適應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需要，近年來(lái)對(duì)尼龍進(jìn)行共混改性，使其向高沖擊和優(yōu)化加工等方向發(fā)展。為了克服尼龍樹(shù)脂自身的缺口沖擊強(qiáng)度不高這一弱點(diǎn)，提高缺口沖擊強(qiáng)度就成為研究的首選之重。
與本發(fā)明最相近的現(xiàn)有技術(shù)是中國(guó)專利CN 1422900A，
公開(kāi)日2003年6月11日，該發(fā)明專利申請(qǐng)的名稱為“尼龍合金樹(shù)脂”。公開(kāi)了一種尼龍合金樹(shù)脂，其組分及含量(重量％)短鏈尼龍20～80％，長(zhǎng)鏈尼龍10～70％，相容劑0.1～15％，抗氧劑0.1～0.5％。該合金樹(shù)脂能改善長(zhǎng)鏈尼龍和短鏈尼龍的相容性，提高短鏈尼龍的柔韌性，價(jià)格低于長(zhǎng)鏈尼龍，具有一定的經(jīng)濟(jì)意義。該尼龍合金樹(shù)脂的常溫缺口沖擊強(qiáng)度達(dá)到83.74KJ/m2，為純尼龍1010樹(shù)脂的8倍。該發(fā)明專利也公開(kāi)了其產(chǎn)品的制作方法，將樹(shù)脂和各類助劑經(jīng)高混機(jī)高速混勻后，經(jīng)雙桿擠出機(jī)熔融、剪切、混煉后拉條切粒，即可得到該組合物，工藝溫度為230～240℃。
由于長(zhǎng)鏈尼龍和短鏈尼龍的“相容性非常差，不加入相容劑根本無(wú)法成型”，因此背景技術(shù)使用了諸多的助劑；制作合金樹(shù)脂的工藝使用了較高的溫度，使用了價(jià)格高的長(zhǎng)鏈尼龍，造成生產(chǎn)成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
目前，國(guó)內(nèi)都使用進(jìn)口的尼龍11制造汽車的剎車管、輸油管。尼龍1010是我國(guó)自主開(kāi)發(fā)的聚酰胺品種，某些性能接近或優(yōu)于尼龍11，只是它的缺口沖擊強(qiáng)度較低，因而限制了它的應(yīng)用。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是制備一種缺口沖擊強(qiáng)度高，成型加工易行及價(jià)格經(jīng)濟(jì)的尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂，使之成為開(kāi)拓尼龍1010的應(yīng)用范圍，如替代進(jìn)口尼龍11制造汽車的剎車管、輸油管和在其他方面的應(yīng)用。
本發(fā)明采用熱塑性聚氨酯彈性體為增韌劑。它具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)優(yōu)異的物理機(jī)械性能(諸如拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率相對(duì)較高；在很寬的溫度范圍內(nèi)均具有柔順性；耐磨性，耐油性也很好)。(2)與尼龍有一定的相容性。(3)與尼龍有合適的加工窗口。(4)相對(duì)于尼龍1010來(lái)說(shuō)，熱塑性聚氨酯彈性體價(jià)格便宜，尼龍10106萬(wàn)元/噸；熱塑性聚氨酯彈性體4萬(wàn)元/噸，因而使制成尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂的原料成本降低。
本發(fā)明的尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂包括以下組分及其配比尼龍為70～90重量份，熱塑性聚氨酯彈性體為10～30重量份。
本發(fā)明所采用的尼龍為尼龍1010(生產(chǎn)廠家是吉林市耐龍化工有限責(zé)任公司)。
本發(fā)明所采用的熱塑性聚氨酯彈性體為聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體(生產(chǎn)廠家是天津市塑料集團(tuán)有限公司聚氨酯制品分公司，產(chǎn)品牌號(hào)JZ85)，也可以為聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體(生產(chǎn)廠家是天津市塑料集團(tuán)有限公司聚氨酯制品分公司，產(chǎn)品牌號(hào)JM85)。
本發(fā)明的制備工藝是以尼龍1010為原料，以熱塑性聚氨酯彈性體為增韌劑；按原料70～90重量份、增韌劑10～30重量份配料混合后，利用雙螺桿擠出機(jī)制備尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂；工藝條件是控制螺桿各段溫度為喂料段和捏合段范圍是150～190℃，塑化段、剪切段和計(jì)量段范圍是190～250℃，機(jī)頭范圍是180～250℃；螺桿轉(zhuǎn)速在10～100rpm范圍內(nèi)。
制備時(shí)，沒(méi)有背景技術(shù)使用的相容劑、抗氧劑；原料和增韌劑只要一般的機(jī)械攪拌混合，熱塑性聚氨酯彈性體價(jià)格低于尼龍1010，這些都是本發(fā)明降低生產(chǎn)成本的因素。
比較好的工藝條件是螺桿各段溫度范圍為喂料段和捏合段范圍是180～190℃；塑化段、剪切段和計(jì)量段范圍是200～220℃；機(jī)頭范圍是190～210℃；螺桿轉(zhuǎn)速在30～60rpm范圍內(nèi)。
綜上所述，本發(fā)明制備的尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂具有良好的沖擊性能，具有良好的可加工性能及相對(duì)較低的生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式
下面實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1以尼龍1010為原料，以聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體(牌號(hào)JZ85，分子量在100000～200000范圍)為增韌劑；其中尼龍1010的用量為70～90重量份，熱塑性聚氨酯彈性體用量為10～30重量份。
按表1中的配方在雙螺桿擠出機(jī)中加入以下成分試樣1為未改性的純尼龍，試樣2～6為不同用量的聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體的改性尼龍。
制備尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂的工藝條件是，控制螺桿各段溫度為喂料段是180℃；捏合段是190℃；塑化段，剪切段和計(jì)量段是210℃；機(jī)頭為190℃。控制螺桿轉(zhuǎn)速為45rpm。
對(duì)試樣測(cè)試采用的標(biāo)準(zhǔn)是，所得粒料按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)制備成相應(yīng)樣條，在23±2℃，50±5％濕度狀態(tài)下調(diào)節(jié)24小時(shí)分別按D790、D256測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行彎曲、缺口沖擊強(qiáng)度的測(cè)試。
表1

由表1可見(jiàn)，本發(fā)明的產(chǎn)品在缺口沖擊強(qiáng)度的性能上優(yōu)于尼龍1010，也好于背景技術(shù)的產(chǎn)品。彎曲強(qiáng)度和彎曲模量與尼龍1010相當(dāng)，完全可以滿足實(shí)際使用的要求，如，完全可以替代進(jìn)口的尼龍11滿足汽車的剎車管、輸油管的使用性能要求。
在實(shí)施例1中，各段的工藝溫度條件在±10℃范圍變化不影響產(chǎn)品的性能；溫度再高有可能造成彈性體部分分解，溫度再低有可能造成尼龍或彈性體熔融不好。溫度過(guò)高或過(guò)低(在本發(fā)明給定的溫度范圍之外)都會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。
在實(shí)施例1中，螺桿轉(zhuǎn)速在45±15rpm范圍內(nèi)不會(huì)影響產(chǎn)品的力學(xué)性能，均勻性好，生產(chǎn)效率較高；螺桿轉(zhuǎn)速低于10rpm不易加工，生產(chǎn)效率也低；螺桿轉(zhuǎn)速高于100rpm，將造成產(chǎn)品均勻性差而影響性能。
實(shí)施例2以尼龍1010為原料，以聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體(牌號(hào)JM85，分子量在150000～200000范圍)為增韌劑；其中尼龍1010的用量為70～90重量份，熱塑性聚氨酯彈性體用量為10～30重量份。以不同的配比制備出試樣7、8、9、10、11。
制備是在以下的最佳工藝條件下進(jìn)行的?？刂坡輻U各段溫度為喂料段是180℃；捏合段是190℃；塑化段，剪切段和計(jì)量段是210℃；機(jī)頭為190℃。控制螺桿轉(zhuǎn)速為45rpm。
對(duì)試樣測(cè)試采用的標(biāo)準(zhǔn)是，所得粒料按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)制備成相應(yīng)樣條，在23±2℃，50±5％濕度狀態(tài)下調(diào)節(jié)24小時(shí)分別按D790、D256測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行彎曲、缺口沖擊強(qiáng)度的測(cè)試。
表2

由表2可見(jiàn)，聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體在相同的條件下，其對(duì)尼龍1010的增韌效果要低于聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體。
權(quán)利要求
1.一種尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂，組成成分有尼龍，其特征在于，組成成分還有熱塑性聚氨酯彈性體，各組分配比為尼龍70～90重量份，熱塑性聚氨酯彈性體10～30重量份。
2.按照權(quán)利要求1所述的尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂，其特征在于，所說(shuō)的尼龍是尼龍1010，所說(shuō)的熱塑性聚氨酯彈性體是聚酯型熱塑性聚氨酯彈性體或聚醚型熱塑性聚氨酯彈性體，分子量在100000～200000范圍。
3.一種權(quán)利要求1的尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂的制備方法，以尼龍1010為原料，按原料70～90重量份、增韌劑10～30重量份配料混合后，利用雙螺桿擠出機(jī)制備尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂；其特征在于，所說(shuō)的增韌劑是熱塑性聚氨酯彈性體；工藝條件是控制螺桿各段溫度為喂料段和捏合段范圍是150～190℃，塑化段、剪切段和計(jì)量段范圍是190～250℃，機(jī)頭范圍是180～250℃；螺桿轉(zhuǎn)速在10～100rpm范圍內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求3所述的尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂的制備方法，其特征在于，所說(shuō)的工藝條件是螺桿各段溫度范圍為喂料段和捏合段范圍是180～190℃；塑化段、剪切段和計(jì)量段范圍是200～220℃；機(jī)頭范圍是190～210℃；螺桿轉(zhuǎn)速在30～60rpm范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明的尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂及其制備方法屬尼龍合金及其制備領(lǐng)域。合金樹(shù)脂組成及各組分配比為尼龍70～90重量份，熱塑性聚氨酯彈性體10～30重量份。制備工藝是按各組分配比配料混合后，利用雙螺桿擠出機(jī)制備尼龍/熱塑性聚氨酯彈性體合金樹(shù)脂；工藝條件是控制螺桿各段溫度為150～250℃；螺桿轉(zhuǎn)速在10～100rpm范圍內(nèi)。本發(fā)明制備的合金樹(shù)脂具有良好的沖擊性能，特別是具有很高的缺口沖擊強(qiáng)度，同時(shí)具有良好的可加工性能及相對(duì)較低的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C08L75/00GK1618878SQ20041007934
公開(kāi)日2005年5月25日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者王貴賓, 張淑玲, 姜振華, 馬榮堂, 吳忠文 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)