專利名稱：高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尼龍工程塑料及其制造方法，具體的說是一種高速鐵路軌道交通 用尼龍工程塑料及其制造方法。
背景技術(shù)：
由于目前鐵路列車速度不斷的提升，現(xiàn)有的鐵路軌道系統(tǒng)材料在性能方面已經(jīng)不 能滿足列車高速(300km/h以上)運行的要求，尤其是在材料的力學性能(包括拉伸強度和沖 擊韌性)，以及在材料的尺寸穩(wěn)定性上有了更高的要求，并且要適用于冬天氣溫較低的北方 地區(qū)。專利申請?zhí)?00410067639. 8，申請日2004-10_29，專利名稱可用于汽車發(fā)動 機罩蓋的尼龍66組合物及其制備方法，公開號1765991，的中國專利公開了一種尼龍66 組合物，按重量百分比由以下組分組成尼龍66切片30-80%，玻璃纖維10-40%，無機礦物 5-30%，相容劑1-10%，抗氧劑0. 1-0. 5%，偶聯(lián)劑0. 1-0. 5%，潤滑劑0. 1_1%。此專利公開的這 種尼龍66組合物沖擊性能不理想，不能滿足高速鐵路(300km/h以上)的運行要求。專利申請?zhí)?00810023402. 8，申請日:2008-04_11，專利名稱高速鐵路鋼軌扣 件用尼龍工程塑料及其制造方法，公開號101250322，的中國專利公開了一種高速鐵路鋼 軌扣件用尼龍工程塑料，按重量百分比由以下組分組成48-88%原料基材，基材或為尼龍 6樹脂，或為尼龍66樹脂，或為尼龍6樹脂和尼龍66樹脂的混合物，0-15%的添加劑，添 加劑為增韌劑和相容劑，10-50%的增強劑，其表面用相對添加物重量百分比為0. 2-5%的硅 烷偶聯(lián)劑處理。此專利公開的這種尼龍工程塑料雖然可以用于高速鐵路，但沖擊性能仍不 是很好，特別是低溫沖擊不高，不能滿足低溫環(huán)境的要求。由此可見，急需開發(fā)一種高性能、尺寸穩(wěn)定性好且耐低溫環(huán)境易于成型加工的工 程塑料來滿足鐵路高速化(速度300km/h以上)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種高速鐵 路軌道交通用尼龍工程塑料及其制造方法，拉伸強度、沖擊韌性和尺寸穩(wěn)定性都能滿足列 車高速運行的要求。本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是
高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，按重量百分比由以下組分組成尼龍樹脂 35-60%,玻璃纖維20-35%,無機礦物0-10%,相容劑16-30%，光穩(wěn)定劑0. 3-0. 5%，偶聯(lián)劑 0. 1-0. 3%，抗氧劑0. 1-0. 5%，潤滑劑0. 4-1% ；相容劑為馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠和馬來 酸酐接枝POE中的一種或兩種混合，相容劑的熔體流動速率在0. 5-1. 5g/10min,條件為 190 0C，2. 16kg。高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料的制造方法，包括以下步驟⑴將尼龍樹脂、 光穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑、潤滑劑按重量份配比好通過中速攪拌機充分混勻，得到擠塑原料；⑵將所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機中熔融共混，擠出造粒，在擠出過程中擠出機同 時加入玻璃纖維、無機礦物和相容劑，擠出工藝參數(shù)為熔體溫度220 - 280°C，混煉時間 1 - 5min ；步驟⑵中，相容劑采用側(cè)喂料的加入方法加入擠出機；螺桿轉(zhuǎn)速控制為300 — 450rpmo本申請相容劑含量控制在16-30%，含量要比專利200410067639. 8和 200810023402. 8高出許多，并采用熔體流動速率在0.5-1. 5g/10min(190°C，2. 16kg)的馬 來酸酐接枝三元乙丙橡膠或/和馬來酸酐接枝POE作為相容劑，含量較高并具有一特定流 動速度的相容劑不僅能改善尼龍樹脂與玻璃纖維和無機礦物的相容性，又能起到增韌劑的 作用?，F(xiàn)有技術(shù)中要使產(chǎn)品的韌性提高，使用的方法均是通過增加增韌劑的量來達到，但增 韌劑的量也不能一味的增加，增韌劑的量如果太大也會影響其它組份所起的作用，因此，現(xiàn) 有技術(shù)中相容劑的選擇和用量難以實現(xiàn)在提高沖擊強度情況下而不影響其他性能。本申 請則通過對相容劑的選擇和用量限制來同時達到“相容”和“增韌”的作用，替代了傳統(tǒng)加 入相容劑后又要加入增韌劑得方法，起到一舉兩得，事半功倍的效果，由此大大提高了低溫 (_30°C)沖擊性能，提高了材料的檔次，拓展了 了材料的應(yīng)用領(lǐng)域。本申請相容劑在加工過程中采用側(cè)喂的加入方法，既可以在擠出過程中分散均 勻，與尼龍樹脂起到一個很好的相容界面，相容層的厚度可以提高10-50%，又能防止在擠出 過程中停留時間長造成分解，失去相容劑的作用。將相容劑代替增韌劑，可以大大提高尼龍 與玻纖、礦物等材料的相容性和材料沖擊韌性；選用熔體流動速率在0. 5-1. 5g/10min(條件 為190°C，2. 16kg的相容劑)，可以相對提高螺桿轉(zhuǎn)速，300 — 450rpm的螺桿轉(zhuǎn)速既能對擠 塑原料起到很好的塑化和分散作用，又不至于將玻璃纖維剪切的很碎，玻璃纖維可以充分 起到增強的作用，縮短了雙螺桿擠出混煉時間，顯著提高了生產(chǎn)效率，由以前的一臺擠出機 (科亞CTE-65D雙螺桿擠出機)產(chǎn)量300kg/h提高到350_400kg/h。本發(fā)明進一步限定的技術(shù)方案是
前述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，尼龍樹脂為尼龍6和尼龍66中的一種或兩 種混合，其相對粘度為2. 4-2. 8。尼龍6和尼龍66具有良好的機械性能，較高的表面硬度， 良好的電阻性能能夠滿足鐵路塑料扣件的絕緣要求。前述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，玻璃纖維為無堿無砷連續(xù)玻璃纖維或 無堿無砷短切玻璃纖維；無堿無砷連續(xù)玻璃纖維的直徑為12-15 μ m;無堿無砷短切玻璃纖 維的纖維長度為3. 0-4. 5mm，直徑為9_12μπι。短玻璃纖維在擠出過程中能更好的分散，并 且在擠出的塑料粒子中保持一定的長度，在0. 6-0. 9mm,這樣在塑料扣件上既能表現(xiàn)較高 的拉伸強度，而且玻纖的均勻分散在尺寸穩(wěn)定性上也有很大的改善。前述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，無機礦物為粒徑在10-80 μ m ；無機礦 物由硅酸鹽的玻璃微珠和粒徑在10-20 μ m之間的滑石粉、碳酸鈣或硅灰石中的一種或幾 種混合。無機礦物可以改善塑料扣件表觀的平整性，防止翹曲變形，從側(cè)位采用失重喂料加 入可以均勻分散，保證含量的均勻。前述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，光穩(wěn)定劑為N，N’ -雙(2，2，6，6-四甲 基-4哌啶基)-1，6_己二胺或2-QH-苯并三唑-2)-4，6-二(1-甲基-1-苯乙基)苯酚。 偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560或KH550(KH560和KH550是產(chǎn)品)?？寡鮿閬喠姿崛?2，4- 二 叔丁基苯基)酯或N，N’-六亞甲基雙(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺)。潤滑劑為硅酮粉或硬脂酸鈣。前述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料的制造方法，步驟⑵中，玻璃纖維和無 機礦物也采用側(cè)喂料的加入方法加入擠出機，可以增加均勻效果。本發(fā)明的優(yōu)點是在利用尼龍樹脂通過增強增韌制得高強高抗沖尼龍工程 塑料過程中，對相容劑的選擇和用量以及加入方法有所突破，選擇熔體流動速率在 0. 5-1. 5g/10min(190°C，2. 16kg)的馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠、馬來酸酐接枝POE作為相 容劑，用量為16-30%重量百分比，采用側(cè)喂料的加入方法制成高速鐵路軌道系統(tǒng)用材料在 低溫情況下(_30°C )也可以保持良好的沖擊性能。用本發(fā)明的配方和方法所制得的高性能 和尺寸穩(wěn)定性好工程塑料去制備高速鐵路軌道系統(tǒng)用制品可以滿足目前列車高速運行(速 度300km/h以上)對鐵路鋪設(shè)的要求，并且制件輕，易于成型加工，提高生產(chǎn)效率，材料成本 合理，在高速鐵路的飛速發(fā)展中在不同的自然環(huán)境下可以大范圍應(yīng)用。
具體實施例方式實施例1
配方
①尼龍6樹脂50.9重量份；光穩(wěn)定劑0. 3重量份；偶聯(lián)劑0. 2重量份；抗氧劑0. 2重 量份；潤滑劑0. 4重量份；
②馬來酸酐接枝POE18重量份；短玻璃纖維25重量份；玻璃微珠5重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟 步驟一將上述組份①通過中速攪拌機充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機中熔融共混，擠出造粒，在擠出過 程中在擠出機的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度220-250°C (熔體溫度是一個范圍)，螺桿轉(zhuǎn)速300rpm，混煉時間lmin。實施例2 配方
①尼龍6樹脂53.9重量份；光穩(wěn)定劑0. 3重量份；偶聯(lián)劑0. 2重量份；抗氧劑0. 2重 量份；潤滑劑0. 4重量份；
②馬來酸酐接枝POE16重量份；連續(xù)玻璃纖維四重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟 步驟一將上述組份①通過中速攪拌機充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機中熔融共混，擠出造粒，在擠出過 程中在擠出機的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度220-250°C，螺桿轉(zhuǎn)速:350rpm，混煉時間^iin。實施例3 配方
①尼龍66樹脂38.6重量份；光穩(wěn)定劑0. 4重量份；偶聯(lián)劑0. 2重量份；抗氧劑0. 3重 量份；潤滑劑0. 5重量份；
②馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠25重量份；短玻璃纖維30重量份；滑石粉5重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟
6步驟一將上述組份①通過中速攪拌機充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機中熔融共混，擠出造粒，在擠出過 程中在擠出機的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度250-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速400rpm，混煉時間!Min。實施例4 配方
①尼龍66樹脂45.6重量份；光穩(wěn)定劑0. 4重量份；偶聯(lián)劑0. 2重量份；抗氧劑0. 3重 量份；潤滑劑0. 5重量份；
②馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠20重量份；連續(xù)玻璃纖維33重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟 步驟一將上述組份①通過中速攪拌機充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機中熔融共混，擠出造粒，在擠出過 程中在擠出機的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度250-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速420rpm，混煉時間^iin。實施例5 配方
①尼龍6樹脂12.8重量份；尼龍66樹脂25. 6重量份；光穩(wěn)定劑0. 4重量份；偶聯(lián)劑 0. 3重量份；抗氧劑0. 3重量份；潤滑劑0. 6重量份；
②馬來酸酐接枝POE25重量份；短玻璃纖維30重量份；玻璃微珠5重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟 步驟一將上述組份①通過中速攪拌機充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機中熔融共混，擠出造粒，在擠出過 程中在擠出機的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度250-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速420rpm，混煉時間5min。實施例6 配方
①尼龍6樹脂11.1重量份；尼龍66樹脂22. 2重量份；光穩(wěn)定劑0. 4重量份；偶聯(lián)劑 0. 3重量份；抗氧劑0. 3重量份；潤滑劑0. 7重量份；
②馬來酸酐接枝POE25重量份；連續(xù)玻璃纖維40重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟 步驟一將上述組份①通過中速攪拌機充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機中熔融共混，擠出造粒，在擠出過 程中在擠出機的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度250-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速450rpm，混煉時間!Min。各實例測試的結(jié)果如表1。
權(quán)利要求
1.高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于按重量百分比由以下組分組成 尼龍樹脂35-60%玻璃纖維20-35%無機礦物0-10%相容劑16-30%光穩(wěn)定劑0. 3-0. 5%偶聯(lián)劑0. 1-0. 3%抗氧劑0. 1-0. 5%潤滑劑0. 4-1% ；所述相容劑為馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠和馬來酸酐接枝POE中的一種或兩種混合， 所述相容劑的熔體流動速率在0. 5-1. 5g/10min，條件為190°C，2. 16kg。
2.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述尼龍樹 脂為尼龍6和尼龍66中的一種或兩種混合，其相對粘度為2. 4-2. 8。
3.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述的玻璃 纖維為無堿無砷連續(xù)玻璃纖維或無堿無砷短切玻璃纖維；所述無堿無砷連續(xù)玻璃纖維的直 徑為12-15 μ m ；所述無堿無砷短切玻璃纖維的纖維長度為3. 0-4. 5mm，直徑為9_12 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述無機礦 物為粒徑在10-80 μ m ；所述無機礦物由硅酸鹽的玻璃微珠和粒徑在10-20 μ m之間的滑石 粉、碳酸鈣或硅灰石中的一種或幾種混合。
5.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述光穩(wěn)定 劑為N，N’ -雙(2，2，6，6-四甲基-4哌啶基)-1，6-己二胺或2- (2H-苯并三唑_2) -4，6- 二 (1-甲基-1-苯乙基)苯酚。
6.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述偶聯(lián)劑 為硅烷偶聯(lián)劑KH560或KH550。
7.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述抗氧劑 為亞磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯或N，N’ -六亞甲基雙(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯丙酰 胺)。
8.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述潤滑劑 為硅酮粉或硬脂酸鈣。
9.權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料制造方法，包 括以下步驟⑴將尼龍樹脂、光穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑、潤滑劑按重量份配比好通過中速攪拌機充 分混勻，得到擠塑原料；⑵將所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機中熔融共混，擠出造粒，在擠出過程中擠出機 同時加入玻璃纖維、無機礦物和相容劑，擠出工藝參數(shù)為熔體溫度220 - 280°C，混煉時間 1 — 5min ；其特征在于所述步驟⑵中，相容劑采用側(cè)喂料的加入方法加入擠出機；所述螺桿轉(zhuǎn) 速控制為300 - 450rpm。
10.如權(quán)利要求9所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料的制造方法，其特征在于所述步驟⑵中，玻璃纖維和無機礦物也采用側(cè)喂料的加入方法加入擠出機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尼龍工程塑料及其制造方法，是一種高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料及其制造方法，按重量百分比由以下組分組成尼龍樹脂35-60%，玻璃纖維20-35%，無機礦物0-10%，相容劑16-30%，光穩(wěn)定劑0.3-0.5%，偶聯(lián)劑0.1-0.3%，抗氧劑0.1-0.5%，潤滑劑0.4-1%；相容劑為馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠和馬來酸酐接枝POE中的一種或兩種混合，相容劑的熔體流動速率在0.5-1.5g/10min。制造方法熔體溫度220－280℃，混煉時間1－5min，相容劑采用側(cè)喂料的加入方法加入擠出機；螺桿轉(zhuǎn)速控制為300－450rpm。本發(fā)明拉伸強度、沖擊韌性和尺寸穩(wěn)定性都能滿足速度300km/h以上高速列車運行的要求。
文檔編號C08K13/04GK102061088SQ20101058298
公開日2011年5月18日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者吳建國, 吳汾, 周勇, 成二國 申請人:南京聚隆科技股份有限公司