專利名稱：尼龍-4復合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用作工程塑料的尼龍-4類復合物。更具體地，本發(fā)明涉及包括作為基 材的尼龍-4樹脂、天然纖維材料和馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂的尼龍-4 復合物。
背景技術：
通常，塑料很輕，且在成型性、電絕緣、著色和配合性方面很優(yōu)異，但由于低耐熱性 和機械強度而在其工業(yè)應用方面受到一些限制。已經(jīng)開發(fā)了工程塑料來解決這些缺陷。它 們可用作能應用通用塑料的結構材料。就耐熱性而言，工程塑料可分為通用工程塑料和具 有高耐熱性的超級工程塑料。通用工程塑料之一是尼龍材料。有許多用于制備諸如尼龍-6的聚酰胺樹脂組合 物的方法，這些方法通過將聚酰胺樹脂與用α，β-不飽和羧酸接枝修飾的乙烯-α-烯 烴共聚物混合以改善聚酰胺樹脂的低溫抗沖擊性(日本專利公開第2005-145996號、 第1997-087475號等)。然而，其抗沖擊性不足以用作車用材料。而且，添加玻璃纖 維以改善抗沖擊性的聚酰胺雜化樹脂組合物不是環(huán)保樹脂，該樹脂根據(jù)韓國專利公開 第10-2007-0102027號中所公開的方法來制備。此外，盡管在例如，日本專利公開第 1983-093756號、第1992-004248號等中公開了多種樹脂組合物，但由于這些樹脂組合物不 環(huán)保并且不具有足夠的機械性能，因此在它們的應用中有許多限制。在許多工業(yè)領域諸如汽車、電氣和電子工業(yè)的應用中，需要可在高溫(例如260°C 或更高)下耐熱的高耐熱性尼龍。其可通過例如，導入分支結構、加入多種增強材料、以及 合金化而制備。此外，通過使用多種環(huán)保的植物性生物質來制備尼龍材料的開發(fā)需求也增 加了。在此背景技術部分公開的上述信息僅僅為了加強對本發(fā)明的背景技術的理解，并 且因此，它可能包含不形成已經(jīng)為本國本領域普通技術人員所公知的現(xiàn)有技術的信息。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種環(huán)保的尼龍-4復合物，其具有優(yōu)異的耐熱性和機械性能，并可以 以與現(xiàn)有的尼龍復合材料相比較低的成本制造。在一個方面，本發(fā)明提供尼龍-4復合物，其包括尼龍-4樹脂；納米纖維素 (nanocellulose)；以及馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂。該復合物顯示優(yōu)于現(xiàn) 有尼龍材料的機械性能，尤其是抗沖擊性。它們可用于多個工業(yè)領域，包括汽車工業(yè)，從而 能夠基本上使用環(huán)保材料。
要理解的是本文使用的術語“車輛”或“車輛的”或其他類似術語通常包括機動車， 例如，包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務車的客車，包括各種艇和船的水 運工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式(plug-in)混合電動車、氫燃料 車和其他代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力 車是具有兩種或多種動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。
以下討論本發(fā)明的上述和其它特征。


現(xiàn)在將參考附圖中圖示說明的某些示例性的實施方式對本發(fā)明的上述和其他特 征進行詳細說明，以下附圖僅僅為了舉例說明，因此不是對本發(fā)明的限制，其中圖1是可應用本發(fā)明的尼龍-4復合物的汽車發(fā)動機罩的圖像；圖2是可應用本發(fā)明的尼龍-4復合物的汽車加速踏板的圖像；且圖3是可應用本發(fā)明的尼龍-4復合物的汽車供油管的圖像。應當理解，所附的附圖并非必然是按比例的，而只是在一定程度上表示用于說明 本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的簡化表示。本文所公開的本發(fā)明的具體設計特征包 括，例如特定尺寸、方向、位置和形狀，將部分取決于具體的既定用途和使用環(huán)境。在附圖中，附圖標記在幾張附圖中通篇指代本發(fā)明的相同或等同的部件。
具體實施例方式現(xiàn)在將詳細參照本發(fā)明的各種實施方式，其實施例在附圖中示出且在下面描述。 盡管本發(fā)明將結合代表性的實施方式進行描述，應該理解到這些描述并非要將本發(fā)明局限 于那些代表性的實施方式。相反，本發(fā)明不僅要涵蓋該代表性的實施方式，還要涵蓋各種替 換、變型、等價形式以及其他實施方式，它們可包括在所附權利要求所限定的發(fā)明的精神和 范圍內。本發(fā)明提供包括尼龍-4樹脂、納米纖維素和馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚 物樹脂的尼龍-4復合物。尼龍-4樹脂是下式1表示的聚合物。[式1]-[NH-(CH2) 3-C0]v_其中η代表20，000至150，000范圍內的整數(shù)。其可通過吡咯烷酮的聚合而獲得，該吡咯烷酮是由生物質葡萄糖發(fā)酵而制備的谷 氨酸的化學衍生物。優(yōu)選地，尼龍-4樹脂的數(shù)均分子量為20，000至150，000，且胺端基團 濃度為20至60mmol/kg。如果數(shù)均分子量小于20，000，則機械性能會下降，而如果其超過150，000，則由于熔融粘度過度增加而在加工期間會發(fā)生過載。如果胺端基團濃度小于20mmol/kg，則由于氫鍵減少，強度會下降，而如果其超過 60mmol/kg，則由于氫鍵過多，成型性會降低。優(yōu)選地，尼龍-4樹脂的用量占本發(fā)明的復合物的總重量的60至80wt%。如果樹 脂用量小于60wt%，則其由于耐熱性低而不能應用于車用發(fā)動機部件，降低了工業(yè)經(jīng)濟效4益，而如果其超過80wt %，則由于尼龍-4樹脂的含量高，強度會降低，使得難以將該復合物 應用于車輛部件。納米纖維素是從木質纖維的和海洋植物的生物質提取的材料，且優(yōu)選具有5至 IOmm的長度，截面直徑為20至50 μ m。如果長度小于5mm，則增加強度的作用可能不明顯，而如果其超過10mm，則分散性 會降低，導致分散不均勻，由此會降低抗沖擊性。如果截面直徑小于20 μ m,則增加強度的作用可能不明顯，而如果其超過50 μ m, 則由于直徑巨大也會降低分散性。優(yōu)選地，納米纖維素的用量占本發(fā)明的復合物的總重量的15至35wt%。如果納米 纖維素的用量小于15wt%，由于含量低，改善諸如沖擊強度的機械性能的作用不明顯，而如 果其超過35wt%，則納米纖維素在馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂中的分散可 能不完全，由此降低沖擊強度。馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂可通過將馬來酸酐接枝于使用茂金屬 催化劑聚合的乙烯和辛烯的共聚物，通過反應擠出而制備。優(yōu)選地，辛烯的用量為8至12wt%，且密度為0.85至0.90g/cm3。如果辛烯的用 量小于8wt%，則橡膠相特性下降從而降低沖擊強度特性，而如果其超過12wt%，則橡膠相 特性過高從而使成型性能降低并降低最終產品的尺寸穩(wěn)定性。如果辛烯的密度小于0. 85g/cm3,則拉伸性能會下降，而如果其超過0. 90g/cm3,則 由于密度過度增加，成型加工性會降低。優(yōu)選地，馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂的用量為5至25wt%。如果 共聚物樹脂的用量小于5wt%，則沖擊強度明顯減小，因此不能應用于車輛部件，而如果其 超過25wt %，則由于沖擊強度過度增加，抗張強度會減小，因此工業(yè)應用性明顯降低。本發(fā)明的尼龍-4復合物可進一步含有熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑和光穩(wěn)定劑，如果需 要，進一步含有有機顏料、無機物和染料。例如，上述多種添加劑可加入預定量的馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物 樹脂和預定量的納米纖維素中，得到的混合物首先通過攪拌/混合裝置進行攪拌和混合。 然后，預定量的尼龍-4樹脂與初次攪拌的混合物進行第二次攪拌和混合，然后在260°C至 270°C的溫度下熔化并混合，從而制備本發(fā)明的尼龍-4復合物。在此，納米纖維素分散在馬 來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂中，且得到的馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共 聚物樹脂分散在尼龍-4樹脂中。實施例下面的實施例說明本發(fā)明，但并非旨在限制本發(fā)明。制備例納米纖維素的制備通過電紡絲法制備納米纖維素，在該方法中，將二乙酸纖維素溶解在二氯甲 烷-乙醇混合溶劑中，并且將得到的溶液通過其上施加有10至50kV高電壓的噴嘴而噴灑 在與噴嘴間隔10至25cm距離的收集板上。實施例1通過將35wt%馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂(由Dupont，U. S. A制造的Fusabond Mn493D)和15wt %納米纖維素在干燥的狀態(tài)下進行初次攪拌/混合，將50wt % 尼龍-4樹脂和初次攪拌的混合物進行第二次攪拌/混合，然后將所得混合物在270°C的溫 度下熔化和混合，從而制備尼龍-4復合物。實施例2以與實施例1相同的方式制備尼龍-4復合物，不同之處在于使用25wt %馬來酸酐 接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂、15wt%納米纖維素以及60wt%尼龍-4樹脂。實施例3以與實施例1相同的方式制備尼龍-4復合物，不同之處在于使用5wt%馬來酸酐 接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂、15wt%納米纖維素以及80wt%尼龍-4樹脂。實施例4以與實施例1相同的方式制備尼龍-4復合物，不同之處在于使用5wt%馬來酸酐 接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂、5wt%納米纖維素以及90wt%尼龍-4樹脂。比較例1 尼龍-6復合物使用20wt%馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂和80wt%尼龍-6樹脂 (Kolon Plastics, Inc.，Korea 制造的 KN-187)制備尼龍 _6 復合物。
比較例2 尼龍-6復合物使用2(^1%玻璃纖維(Keumkang Chemical Co.，Ltd.，Korea 制造的 CS-311)和 80wt%尼龍-6樹脂制備尼龍-6復合物。比較例3 尼龍-6復合物使用25wt%馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂、15wt%玻璃纖維和 60wt%尼龍-6樹脂制備尼龍-6復合物。比較例4 尼龍-66復合物以與比較例1相同的方式制備尼龍-66復合物，不同之處在于將尼龍-6樹脂替換 為尼龍-66 樹脂(Kolon Plastics, Inc.，Korea 制造的 KN-3311)。比較例5 尼龍-66復合物以與比較例2相同的方式制備尼龍-66復合物，不同之處在于將尼龍-6樹脂替換 為尼龍-66樹脂。比較例6 尼龍-66復合物以與比較例3相同的方式制備尼龍-66復合物，不同之處在于將尼龍-6樹脂替換 為尼龍-66樹脂。[表1]
權利要求
1.一種尼龍-4復合物，包括尼龍-4樹脂；納米纖維素；以及馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂。
2.如權利要求1所述的尼龍-4復合物，其中所述尼龍-4樹脂的含量為60至SOwt%， 所述納米纖維素的含量為15至35wt%，且所述馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂 的含量為5至25wt%。
3.如權利要求1所述的尼龍-4復合物，其中所述納米纖維素分散在所述馬來酸酐接枝 聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂中，且得到的馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂分 散在所述尼龍-4樹脂中。
4.如權利要求1所述的尼龍-4復合物，其中所述尼龍-4樹脂通過吡咯烷酮的聚合而 獲得，所述吡咯烷酮是由生物質葡萄糖發(fā)酵而制備的谷氨酸的化學衍生物。
5.如權利要求1所述的尼龍-4復合物，其中所述尼龍-4樹脂的數(shù)均分子量為20，000 至150，000，且胺端基團濃度為20至60mmol/kg。
6.如權利要求1所述的尼龍-4復合物，其中所述納米纖維素是從木質纖維的和海洋植 物的資源獲得的纖維材料。
7.如權利要求1所述的尼龍-4復合物，其中所述馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚 物樹脂包括8至12襯％且密度為0. 85至0. 90g/cm3的辛烯。
8.—種車輛部件，包括如權利要求1所述的尼龍-4復合物。
全文摘要
本發(fā)明提供含有作為基材的尼龍-4樹脂、天然纖維材料和馬來酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹脂的尼龍-4復合物。本發(fā)明的尼龍-4復合物具有高耐熱性和抗沖擊性，從而提供相當于或優(yōu)于從石油資源合成的工程塑料的機械性能。結果，本發(fā)明的尼龍-4復合物具有與工程塑料類似的優(yōu)異性能，并且是環(huán)保材料，因此能用于制造多種工業(yè)部件，包括車輛發(fā)動機和底盤部件。
文檔編號C08L1/02GK102040831SQ20101014749
公開日2011年5月4日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權日2009年10月12日
發(fā)明者洪采煥, 韓道錫 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社