專利名稱：一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6材料，屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在日常生活中，我們所使用的塑料制品是五彩繽紛的產(chǎn)品，給我們的生活提供了極大的視覺享受和樂趣，最基本的顏色是紅，黃，藍三種基本顏色，幾乎所有的顏色都是建立在三元色的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的。尼龍6是一種用途非常廣泛的工程塑料，由己內(nèi)酰胺開環(huán)聚合制得，其熔點為215 225°C，使用溫度范圍在-40°C 150°C，由于普通尼龍6受溫度和環(huán)境的影響，性能會出現(xiàn)大幅度的變化，所以其應(yīng)用受到了極大的限制。因此，可以通過對其進行著色增強增韌改性，使其顏色均勻，色澤優(yōu)良，綜合性能得到明顯提升。耐低溫著色玻璃纖維增強增韌尼龍6材料廣泛應(yīng)用于運動器材，電動工具和辦公家居等行業(yè)，尤其是在低溫環(huán)境狀態(tài)下的使用，著色增強增韌尼龍不僅表現(xiàn)出優(yōu)異的功能性，而且還具備優(yōu)異的著色能力，從而表現(xiàn)出優(yōu)良的色澤。目前研究較多的是在尼龍6( PA6 ) 中添加橡膠類產(chǎn)品對其進行改性用來提高材料的沖擊性能或在尼龍6-聚丙烯合金中添加接枝物來提高尼龍6-聚丙烯合金材料的沖擊性能，達到增韌的效果，而且，尼龍6中添加玻璃纖維增強也是常用的方法，最終達到增強增韌的目的。由于色粉在增強增韌體系中非常容易出現(xiàn)顏色分散不均的問題，而且由于色粉的添加容易造成玻纖，增韌劑和尼龍6樹脂之間的界面分離，使得材料的性能下降明顯，尤其是在低溫環(huán)境下。而本發(fā)明是在尼龍6中通過增強增韌技術(shù)改性，然后添加以超低粘尼龍6為載體的耐高溫著色顏料作為一種新穎的配方體系，使得材料在顏色，低溫性能上都表現(xiàn)出優(yōu)異的效果，因此，開發(fā)一種著色耐低溫的玻璃纖維增強增韌材料對于尼龍材料的改性技術(shù)和熔體顏料均勻分散的方法對改性尼龍6的綜合性能提升、技術(shù)改進和實際應(yīng)用有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供的一種色澤鮮艷，性能優(yōu)良，耐低溫著色玻璃纖維增強增韌尼龍6材料。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，由以下重量百分比的原料組成
尼龍 6 40-75% ； 玻璃纖維 15-35% ； 增韌劑 5-20% ； 復(fù)合染料 0. 5-5% ； 抗氧劑 0. 1-0. 5%。優(yōu)選地，所述的尼龍6樹脂為聚酰胺樹脂，相對粘度為2. 5-2. 7。優(yōu)選地，所述的玻璃纖維為偶聯(lián)劑改性無堿玻纖，直徑為6-17微米。
優(yōu)選地，所述的增韌劑由以下重量百分比的原料組成 彈性體60-80% ；
聚乙烯或聚丙烯 15-35%; 馬來酸酐1-5% ；
過氧化物0. 1-0. 5%。優(yōu)選地，所述的彈性體為聚烯烴彈性體。進一步地，所述的彈性體為Ρ0Ε。優(yōu)選地，所述的過氧化物為1，4-雙叔丁基過氧異丙基苯。 優(yōu)選地，所述的復(fù)合染料由以下重量百分比的原料組成 超低粘尼龍6 65-80% ；
硫化鋅15-25% ；
有機染料 0. 5-2% ； 炭黑0. 1-1% ；
無機染料 0. 5-洲。優(yōu)選地，所述的超低粘尼龍6的相對粘度等于2. 0。優(yōu)選地，所述的有機染料為鈦青藍；炭黑為活化表面無塵炭黑；無機染料為鐵紅。優(yōu)選地，所述的抗氧劑為四[β-(3，5-二特丁基一 4 一羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。本發(fā)明還提供了上述耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6的制備方法，其特征在于， 將尼龍6、增韌劑、復(fù)合染料、抗氧劑均勻混合后，加入雙螺桿擠出機，在專用玻璃纖維口處添加玻璃纖維，擠出后冷卻、干燥、切粒。優(yōu)選地，所述的雙螺桿擠出機的一區(qū)溫度為210-230°C，二區(qū)溫度為220_240°C， 三區(qū)溫度為220-240°C，四區(qū)溫度為220-240°C，五區(qū)溫度為230-250 °C，六區(qū)溫度為 240-260°C，七區(qū)溫度為230-250°C，八區(qū)溫度為220_240°C，九區(qū)溫度為200_220°C ；停留時間為1-3分鐘，主機轉(zhuǎn)速為250-350轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明對于在PA6中添加一定比例的玻璃纖維，增韌劑和復(fù)合染料，通過改變增韌劑和復(fù)合染料的用量，不僅可以明顯提高材料低溫沖擊性能，而且又能保持產(chǎn)品的顏色在一定的色差范圍內(nèi)，同時保持良好的性能，尤其是優(yōu)良耐低溫性能的尼龍6產(chǎn)品。本發(fā)明的優(yōu)點是產(chǎn)品顏色鮮艷，分布均勻，性能保持良好，具有良好的顏色均勻性，綜合性能與本色材料接近，而且在常溫下具有良好的剛韌平衡，在低溫下具備優(yōu)異的沖擊性能。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例與對比例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。在實施例中，尼龍6選用廣州新匯美達公司生產(chǎn)的PA6 M2400 ；玻璃纖維選用巨石集團生產(chǎn)的ECS11-4. 5-560A ；彈性體選用Ρ0Ε，三井化學(xué)生產(chǎn)，牌號為PC-33C ；過氧化物選用1，4-雙叔丁基過氧異丙基苯；抗氧劑選用四[β-(3，5-二特丁基一 4 一羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，牌號為Irganox 1010，瑞士汽巴精化公司生產(chǎn)。增韌劑的制備方法為稱取POE 72. ^g、聚乙烯22. ^g、馬來酸酐4. 65 kg、1，4-雙叔丁基過氧異丙基苯0. 35 kg ；將彈性體、聚乙烯、馬來酸酐和過氧化物在高速混料機中混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機共混擠出，制得增韌劑。雙螺桿擠出機的加工條件為 一區(qū)溫度為160°C，二區(qū)溫度為170°C，三區(qū)溫度為170°C，四區(qū)溫度為180°C，五區(qū)溫度為 190°C，六區(qū)溫度為190°C，七區(qū)溫度為190°C，八區(qū)溫度為180°C，九區(qū)溫度為170°C;停留時間為2分鐘，主機轉(zhuǎn)速為240轉(zhuǎn)/分鐘。復(fù)合染料的制備方法為稱取相對粘度為2的PA尼龍6 78. ^g，硫化鋅19 kg, 鈦青藍0. 7 kg，炭黑0. 3 kg，鐵紅1. 5 kg ；將尼龍6、硫化鋅、有機藍色染料、炭黑和無機紅色染料加入低速混料機中混合均勻后，經(jīng)雙螺桿擠出機共混擠出，制得復(fù)合染料。雙螺桿擠出機的加工條件為一區(qū)溫度為220°C，二區(qū)溫度為215°C，三區(qū)溫度為225°C，四區(qū)溫度為 2250C，五區(qū)溫度為220°C，六區(qū)溫度為220°C，七區(qū)溫度為220°C，停留時間為2分鐘，主機轉(zhuǎn)速為235轉(zhuǎn)/分鐘。實施例1
稱取63. 5kgPA6 M2400JkgP0E、30kg玻璃纖維、1. 2kg復(fù)合染料，0. 3kg的抗氧劑，加入高速混合器中在室溫下混合均勻。然后，將上述混合物加入雙螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。雙螺桿擠出機的加工條件為一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度240°C， 四區(qū)溫度240°C，五區(qū)溫度250°C，六區(qū)溫度250°C，七區(qū)溫度245°C，八區(qū)溫度235°C，九區(qū)溫度220°C ；停留時間2分鐘，主機轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘。實施例2
稱取61kgPA6 M2400JkgP0E、30kg玻璃纖維、1. 7kg復(fù)合染料、0. 3kg抗氧劑，加入高速混合器中在室溫下混合均勻。然后，將上述混合物加入雙螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。雙螺桿擠出機的加工條件為一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度240°C，四區(qū)溫度240°C，五區(qū)溫度250°C，六區(qū)溫度250°C，七區(qū)溫度245°C，八區(qū)溫度2!35°C，九區(qū)溫度 2200C ；停留時間2分鐘，主機轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘。實施例3
稱取57. 5kgPA6 M2400U0kgP0E,30kg玻璃纖維、2. 2kg復(fù)合染料、0. 3kg抗氧劑，加入高速混合器中在室溫下混合均勻。然后，將上述混合物加入雙螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。雙螺桿擠出機的加工條件為一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度240°C， 四區(qū)溫度240°C，五區(qū)溫度250°C，六區(qū)溫度250°C，七區(qū)溫度245°C，八區(qū)溫度235°C，九區(qū)溫度220°C ；停留時間2分鐘，主機轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘。實施例4
稱取53. 8kgPA6 M2400U3kgP0E,30kg玻璃纖維、2. 9kg復(fù)合染料、0. 3kg抗氧劑，加入高速混合器中在室溫下混合均勻。然后，將上述混合物加入雙螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。雙螺桿擠出機的加工條件為一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度240°C， 四區(qū)溫度240°C，五區(qū)溫度250°C，六區(qū)溫度250°C，七區(qū)溫度245°C，八區(qū)溫度235°C，九區(qū)溫度220°C ；停留時間2分鐘，主機轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘。實施例5
稱取51. 2kgPA6 M2400U5kgP0E,30kg玻璃纖維、3. 5kg復(fù)合染料、0. 3kg抗氧劑，加入高速混合器中在室溫下混合均勻。然后，將上述混合物加入雙螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。雙螺桿擠出機的加工條件為一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度240°C，四區(qū)溫度240°C，五區(qū)溫度250°C，六區(qū)溫度250°C，七區(qū)溫度245°C，八區(qū)溫度235°C，九區(qū)溫度220°C ；停留時間2分鐘，主機轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘。
對比例1
稱取69kgPA6 M2400、30kg玻璃纖維、0. 7kg復(fù)合染料、0. 3kg抗氧劑，加入高速混合器中在室溫下混合均勻。然后，將上述混合物加入雙螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。 雙螺桿擠出機的加工條件為一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度240°C，四區(qū)溫度 2400C，五區(qū)溫度250°C，六區(qū)溫度250°C，七區(qū)溫度245°C，八區(qū)溫度2!35°C，九區(qū)溫度220°C ； 停留時間2分鐘，主機轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘。對比例2
稱取44. 9kgPA6 M2400, 20kgP0E, 30kg玻璃纖維，4. 8kg復(fù)合染料，0. 3kg抗氧劑，加入高速混合器中在室溫下混合均勻。然后，將上述混合物加入雙螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。雙螺桿擠出機的加工條件為一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度240°C， 四區(qū)溫度240°C，五區(qū)溫度250°C，六區(qū)溫度250°C，七區(qū)溫度245°C，八區(qū)溫度235°C，九區(qū)溫度220°C ；停留時間2分鐘，主機轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘。對比例3
稱取51. 7kgPA6 M2400,18kgP0E, 30kg玻璃纖維、0. 3kg抗氧劑，加入高速混合器中在室溫下混合均勻。然后，將上述混合物加入雙螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。雙螺桿擠出機的加工條件為一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度240°C，四區(qū)溫度240°C， 五區(qū)溫度250°C，六區(qū)溫度250°C，七區(qū)溫度245°C，八區(qū)溫度2!35°C，九區(qū)溫度220°C ；停留時間2分鐘，主機轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘。 對比例4
稱取47. 3kgPA6 M2400,18kgP0E，30kg玻璃纖維，4. 4kg復(fù)合染料，0. 3kg抗氧劑，加入高速混合器中在室溫下混合均勻。然后，將上述混合物加入雙螺桿擠出機，擠出后冷卻、干燥、切粒。雙螺桿擠出機的加工條件為一區(qū)溫度220°C，二區(qū)溫度230°C，三區(qū)溫度240°C， 四區(qū)溫度240°C，五區(qū)溫度250°C，六區(qū)溫度250°C，七區(qū)溫度245°C，八區(qū)溫度235°C，九區(qū)溫度220°C ；停留時間2分鐘，主機轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分鐘。
將實施例1-5與對比例1-4進行以下力學(xué)性能測試
將制備好的粒料放入鼓風(fēng)烘箱中，在120°C條件下烘干4小時，然后將干燥好的粒料在注射成型機中進行注射成型制備樣條和色板。注射成型模溫為90°C。拉伸性能測試按ISO 527-2標(biāo)準(zhǔn)進行，試樣尺寸為150*10*4mm，拉伸速度為IOmm/ min ；彎曲性能測試按ISO 178標(biāo)準(zhǔn)進行，試樣尺寸為80*10*4mm，彎曲速度為2mm/min，跨距為64mm;簡支梁沖擊強度按ISO 179標(biāo)準(zhǔn)進行，試樣尺寸為55*6*4mm，缺口深度為試樣厚度的三分之一；色板的Lab值采用進口色譜儀檢測。材料的綜合力學(xué)性能通過測試所得的拉伸強度，斷裂伸長率、彎曲模量以及沖擊強度的數(shù)值進行評定；低溫環(huán)境為-30°C，放置他后測試沖擊強度。具體數(shù)據(jù)列表如下
權(quán)利要求
1.一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，由以下重量百分比的原料組成 尼龍 6 40-75% ；玻璃纖維 15-35% ； 增韌劑 5-20% ； 復(fù)合染料 0. 5-5% ； 抗氧劑 0. 1-0. 5%。
2.如權(quán)利要求1所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，所述的尼龍6樹脂為聚酰胺樹脂，相對粘度為2. 5-2. 7。
3.如權(quán)利要求1所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，所述的玻璃纖維為偶聯(lián)劑改性無堿玻纖，直徑為6-17微米。
4.如權(quán)利要求1所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，所述的增韌劑由以下重量百分比的原料組成彈性體60-80% ；聚乙烯或聚丙烯 15-35%; 馬來酸酐1-5% ；過氧化物0. 1-0. 5%。
5.如權(quán)利要求4所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，所述的彈性體為聚烯烴彈性體。
6.如權(quán)利要求4所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，所述的彈性體為POE。
7.如權(quán)利要求4所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，所述的過氧化物為1，4-雙叔丁基過氧異丙基苯。
8.如權(quán)利要求1所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，所述的復(fù)合染料由以下重量百分比的原料組成超低粘尼龍6 65-80% ； 硫化鋅15-25% ；有機染料 0. 5-2% ； 炭黑0. 1-1% ；無機染料 0. 5-洲。
9.如權(quán)利要求8所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，所述的超低粘尼龍6的相對粘度等于2. 0。
10.如權(quán)利要求8所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，所述的有機染料為鈦青藍；炭黑為活化表面無塵炭黑；無機染料為鐵紅。
11.如權(quán)利要求1所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6，其特征在于，所述的抗氧劑為四[β-(3，5-二特丁基一 4 一羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
12.權(quán)利要求1所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6的制備方法，其特征在于， 將尼龍6、增韌劑、復(fù)合染料、抗氧劑均勻混合后，加入雙螺桿擠出機，在專用玻璃纖維口處添加玻璃纖維，擠出后冷卻、干燥、切粒。
13.如權(quán)利要求1所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6的制備方法，其特征在于，所述的雙螺桿擠出機的一區(qū)溫度為210-230°C，二區(qū)溫度為220-240°C，三區(qū)溫度為 220-240°C，四區(qū)溫度為220-240°C，五區(qū)溫度為230_250°C，六區(qū)溫度為240_260°C，七區(qū)溫度為230-250°C，八區(qū)溫度為220-240°C，九區(qū)溫度為200-220°C ；停留時間為1_3分鐘，主機轉(zhuǎn)速為250-350轉(zhuǎn)/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6及其制備方法。所述的一種耐低溫著色玻璃纖維增強尼龍6其特征在于，由尼龍640-75%、玻璃纖維15-35%、增韌劑5-20%、復(fù)合染料0.5-5%、抗氧劑0.1-0.5%以重量百分比組成。制備方法為將尼龍6、增韌劑、復(fù)合染料、抗氧劑均勻混合后，加入雙螺桿擠出機，在專用玻璃纖維口處添加玻璃纖維，擠出后冷卻、干燥、切粒。本發(fā)明的優(yōu)點是產(chǎn)品顏色鮮艷，分布均勻，性能保持良好，具有良好的顏色均勻性，綜合性能與本色材料接近，而且在常溫下具有良好的剛韌平衡，在低溫下具備優(yōu)異的沖擊性能。
文檔編號C08K3/22GK102492293SQ201110395829
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月4日
發(fā)明者張永, 張現(xiàn)軍, 雷岳文 申請人:上海金發(fā)科技發(fā)展有限公司, 金發(fā)科技股份有限公司