本發(fā)明涉及塑料改性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，玻璃纖維增強(qiáng)PA6(尼龍6)塑料以其低成本和良好的成型性能及較高的力學(xué)性能廣泛運(yùn)用于汽車零部件、電子器件等領(lǐng)域。注塑成型工藝是此種復(fù)合材料主要生產(chǎn)方法之一，該方法所用粒料多為短玻纖粒料，由于玻璃纖維表面容易吸附各種氣體、水蒸氣、塵埃等，這會(huì)影響其表面張力，引起與樹脂基體間粘合力的改變，同時(shí)短玻纖粒料經(jīng)注塑機(jī)螺桿塑化和注塑成型后，纖維進(jìn)一步變短而起不到增強(qiáng)作用，產(chǎn)品力學(xué)性能不高。長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6具有更好的增強(qiáng)效果和尺寸穩(wěn)定性，所制造的產(chǎn)品剛性、抗拉、抗彎、耐沖擊性及耐疲勞性能更好，使用壽命更長(zhǎng)，可應(yīng)用于結(jié)構(gòu)部件。
但在實(shí)際生產(chǎn)中，長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6材料注塑成型工藝卻不如短玻纖工藝成熟。其主要原因是短玻纖增強(qiáng)PA6粒料熔體流動(dòng)性較好，工藝參數(shù)范圍更寬，易于控制，制品外觀質(zhì)量較好。長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6粒料由于纖維長(zhǎng)度較長(zhǎng)，熔體流動(dòng)性較差，注塑成型工藝難以控制。采用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6粒料代替短玻纖粒料進(jìn)行注塑成型時(shí)，熔體流動(dòng)性變差，長(zhǎng)玻纖在型腔內(nèi)容易折斷，注塑成型過(guò)程中容易出現(xiàn)浮纖、分層等現(xiàn)象，制得的產(chǎn)品表面質(zhì)量差、產(chǎn)品容易變形。
很多研究已證明玻璃纖維在100-200攝氏度的溫度下會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)而使結(jié)構(gòu)遭到破壞。玻璃纖維的吸水性及化學(xué)組成與空氣的相對(duì)濕度有關(guān)。纖維的吸水性隨堿金屬的含量和空氣相對(duì)濕度的增加而增加。在玻璃纖維表面生成的硅羥基不但吸附水分子及灰塵，而且相互之間生成氫鍵或化學(xué)鍵。另一方面，玻璃纖維和樹脂基體的熱膨脹系數(shù)的差異大；玻璃纖維的表面能高，促進(jìn)親水，所以樹脂對(duì)玻璃纖維的浸潤(rùn)性差，界面粘接得不好，容易形成破壞應(yīng)力，玻璃纖維增強(qiáng)塑料容易分層，從而影響制品的性能，即導(dǎo)致制品在強(qiáng)度、耐腐蝕和耐候性方面均不能達(dá)到較為理想的效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料及其制備方法。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料，包括下述原料：PA6、硅灰石、長(zhǎng)玻纖、抗氧劑、潤(rùn)滑劑、阻燃劑。
一種高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料，包括下述原料：PA6、硅灰石、長(zhǎng)玻纖、抗氧劑、潤(rùn)滑劑、阻燃劑、偶聯(lián)劑。
一種高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料，由下述重量份的原料制備而成：PA6 55-65份、硅灰石20-30份、長(zhǎng)玻纖10-20份、抗氧劑1425 0.1-0.5份、潤(rùn)滑劑0.1-0.5份、阻燃劑2-8份、雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯0.3-0.9份。
優(yōu)選地，所述阻燃劑為鹵系阻燃劑、磷系阻燃劑、鹵-磷系阻燃劑、氮系阻燃劑、鋁鎂系阻燃劑中的至少一種，所述鹵系阻燃劑可以選自十溴二苯醚、六溴環(huán)十二烷，所述磷系阻燃劑可以選自磷酸三異丙基苯酯、磷酸三苯酯，所述鹵-磷系阻燃劑可以為二溴辛戊二醇磷酸酯，所述氮系阻燃劑可以為三(2,4,6-三溴苯基)氰尿酸酯，所述鋁鎂系阻燃劑可以選自甲基丙酸基次膦酸鋁、二乙基磷酸鋁、氫氧化鎂。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述阻燃劑為鋁鎂系阻燃劑。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述阻燃劑為甲基丙酸基次膦酸鋁。
優(yōu)選地，所述潤(rùn)滑劑選自硬脂酸鎂、硬脂酸鋇、硬脂酸鈣、硬脂酸鋅、十八烷基芥酸酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、乙撐雙油酸酰胺、肉豆蔻酸二乙醇酰胺、N,N’-(1,2-亞乙基)雙十六烷-1-酰胺中的一種或多種。
進(jìn)一步優(yōu)選地，所述潤(rùn)滑劑為十八烷基芥酸酰胺和/或N,N’-(1,2-亞乙基)雙十六烷-1-酰胺。
本發(fā)明還提供了上述高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料的制備方法，包括以下步驟：
將PA6、硅灰石、抗氧劑1425、潤(rùn)滑劑、阻燃劑、雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯按所述重量份在混合器中混合3-5min，然后通過(guò)擠出機(jī)混煉，塑料混練后通過(guò)一個(gè)具有玻纖分散和樹脂能夠充分浸入玻纖的浸漬模頭，模頭溫度為250-350℃，長(zhǎng)玻纖通過(guò)定型和張力裝置也進(jìn)入浸漬模頭，在模頭中長(zhǎng)玻纖在張力和壓力作用下分散和被樹脂充分浸潤(rùn)，再通過(guò)冷卻裝置和切粒裝置，得到高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料。
優(yōu)選地，所述擠出機(jī)混煉的條件為擠出機(jī)前段加工溫度為210-230℃，中段加工溫度為220-250℃，后段加工溫度為210-230℃。
塑料的性能和用途是由其組分及配比所決定的，且塑料中的不同組分會(huì)相互影響，組分及其配比會(huì)決定塑料的最終性能，如果組分及其配比不相互協(xié)調(diào)，單個(gè)組分所帶來(lái)的有益效果，會(huì)被其他組分消減甚至消除，嚴(yán)重的時(shí)候，不同組分相互抵觸，起不到整體綜合作用，產(chǎn)生負(fù)作用和次品。
本發(fā)明高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料及其制備方法，通過(guò)大量創(chuàng)造性勞動(dòng)、反復(fù)驗(yàn)證，得到最優(yōu)組分及配比，使得多個(gè)組分綜合在一起、相互協(xié)調(diào)、并產(chǎn)生正向綜合效應(yīng)；由此制成的塑料，具有良好的成型加工性能，可通過(guò)注塑、模壓、擠出等多種工藝成型，成型時(shí)模塑料的成模流動(dòng)性好，可在較低的壓力下成型，可成型形狀復(fù)雜的制品。
具體實(shí)施方式
高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料性能測(cè)試方法：
拉伸強(qiáng)度：在50mm/min的條件下由ASTM D638測(cè)量拉伸強(qiáng)度，且單位為Kg/cm2。
熔融指數(shù)：在220℃以10kg重量由ASTM D1238測(cè)量熔融指數(shù)，且單位為g/10min。
耐候性能測(cè)試：按SAE J1885-2005進(jìn)行測(cè)試，ΔE為經(jīng)過(guò)601KJ/m2能量照射后的數(shù)據(jù)。
阻燃性：按照標(biāo)準(zhǔn)GB/T2406.1-2008進(jìn)行氧指數(shù)測(cè)試。
實(shí)施例中原料介紹：
PA6，采用日本宇部興產(chǎn)株式會(huì)社生產(chǎn)的牌號(hào)為1013B的注塑級(jí)透明純樹脂PA6(尼龍6)。
甲基丙酸基次膦酸鋁，參照陳佳等《甲基丙酸基次膦酸鋁的合成及性能研究》1.3.1節(jié)中所示方法制備，粒徑20μm。
硅灰石，采用江西奧特精細(xì)粉體有限公司提供的1250目超細(xì)硅灰石粉。
長(zhǎng)玻纖，采用中國(guó)巨石股份有限公司生產(chǎn)的牌號(hào)為352B的LFT用無(wú)堿玻璃纖維直接無(wú)捻粗紗，單纖維直徑為17μm。
實(shí)施例1-7
高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料，由下述重量份的原料制備而成：PA6 60份、硅灰石25份、長(zhǎng)玻纖15份、抗氧劑1425 0.3份、十八烷基芥酸酰胺0.4份、阻燃劑(阻燃劑種類見表1)4份、雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯0.6份。
上述高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料的制備方法，包括以下步驟：
將PA6、硅灰石、抗氧劑1425、十八烷基芥酸酰胺、阻燃劑、雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯按所述重量份在混合器中混合4min，然后通過(guò)擠出機(jī)混煉，擠出機(jī)前段加工溫度為220℃，中段加工溫度為240℃，后段加工溫度為210℃，塑料混練后通過(guò)一個(gè)具有玻纖分散和樹脂能夠充分浸入玻纖的浸漬模頭，模頭溫度為260℃，長(zhǎng)玻纖通過(guò)定型和張力裝置也進(jìn)入浸漬模頭，在模頭中長(zhǎng)玻纖在張力和壓力作用下分散和被樹脂充分浸潤(rùn)，再通過(guò)冷卻裝置和切粒裝置，制成直徑為8mm的顆粒，得到高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料。
表1：阻燃劑種類及高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料性能測(cè)試結(jié)果表
由表1看出，發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)阻燃劑采用鋁鎂系阻燃劑時(shí)在具有良好阻燃性能的同時(shí)具備良好的耐候性及力學(xué)性能，其原因在于甲基丙酸基次膦酸鋁不僅具有阻燃性能，還有良好的抗氧性能，對(duì)于尼龍顏色的保持和抗黃變有一定功效。
實(shí)施例8-12
高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料，由下述重量份的原料制備而成：PA6 60份、硅灰石25份、長(zhǎng)玻纖15份、抗氧劑1425 0.3份、潤(rùn)滑劑(潤(rùn)滑劑種類見表2)0.4份、甲基丙酸基次膦酸鋁4份、雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯0.6份。
上述高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料的制備方法，包括以下步驟：
將PA6、硅灰石、抗氧劑1425、潤(rùn)滑劑、甲基丙酸基次膦酸鋁、雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯按所述重量份在混合器中混合4min，然后通過(guò)擠出機(jī)混煉，擠出機(jī)前段加工溫度為220℃，中段加工溫度為240℃，后段加工溫度為210℃，塑料混練后通過(guò)一個(gè)具有玻纖分散和樹脂能夠充分浸入玻纖的浸漬模頭，模頭溫度為260℃，長(zhǎng)玻纖通過(guò)定型和張力裝置也進(jìn)入浸漬模頭，在模頭中長(zhǎng)玻纖在張力和壓力作用下分散和被樹脂充分浸潤(rùn)，再通過(guò)冷卻裝置和切粒裝置，制成直徑為8mm的顆粒，得到高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料。
表2：潤(rùn)滑劑種類及高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料性能測(cè)試結(jié)果表
由表2看出，潤(rùn)滑劑采用十八烷基芥酸酰胺、乙撐雙硬脂酰胺、乙撐雙油酸酰胺、肉豆蔻酸二乙醇酰胺、N,N’-(1,2-亞乙基)雙十六烷-1-酰胺熔融指數(shù)較高，高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料流動(dòng)性好。
實(shí)施例13
更優(yōu)選地，所述潤(rùn)滑劑為十八烷基芥酸酰胺和N,N’-(1,2-亞乙基)雙十六烷-1-酰胺質(zhì)量比(1-3)：(1-3)的混合物
高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料，由下述重量份的原料制備而成：PA6 60份、硅灰石25份、長(zhǎng)玻纖15份、抗氧劑1425 0.3份、十八烷基芥酸酰胺0.2份、N,N’-(1,2-亞乙基)雙十六烷-1-酰胺0.2份、甲基丙酸基次膦酸鋁4份、雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯0.6份。
上述高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料的制備方法，包括以下步驟：
將PA6、硅灰石、抗氧劑1425、十八烷基芥酸酰胺、N,N’-(1,2-亞乙基)雙十六烷-1-酰胺、甲基丙酸基次膦酸鋁、雙(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撐鈦酸酯按所述重量份在混合器中混合4min，然后通過(guò)擠出機(jī)混煉，擠出機(jī)前段加工溫度為220℃，中段加工溫度為240℃，后段加工溫度為210℃，塑料混練后通過(guò)一個(gè)具有玻纖分散和樹脂能夠充分浸入玻纖的浸漬模頭，模頭溫度為260℃，長(zhǎng)玻纖通過(guò)定型和張力裝置也進(jìn)入浸漬模頭，在模頭中長(zhǎng)玻纖在張力和壓力作用下分散和被樹脂充分浸潤(rùn)，再通過(guò)冷卻裝置和切粒裝置，制成直徑為8mm的顆粒，得到高熔融指數(shù)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PA6塑料。性能測(cè)試結(jié)果為：拉伸強(qiáng)度為188Kg/cm2，熔融指數(shù)為51.4g/10min，ΔE為1.8，氧指數(shù)為40％。