本发明属于高分子材料
技术领域：
，具体涉及一种改性尼龙材料及其制备方法。
背景技术：
：聚酰胺俗称尼龙(nylon)，英文名称polyamide(简称pa)，是分子主链上含有重复酰胺基团-[nhco]-的热塑性树脂总称，包括脂肪族pa，脂肪-芳香族pa和芳香族pa。其中脂肪族pa品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定。pa的品种繁多，有pa6、pa66、pa46、pa610、pa612等。综合性能优良的pa6(尼龙6)是工程塑料发展最早的品种，被誉为划时代的工程塑料。pa具有优良的耐磨性、抗冲击性和自润滑性；但尼龙6与大多数高分子材料一样都是具有良好的电绝缘性能的电介质，其表面电阻一般在1014～1015ω，导电性远小于金属材料，当与其它物质接触或摩擦后易聚集静电荷。静电积累所带来的负作用是阻碍正常的生产和工作，甚至会引起爆炸及火灾。故在煤矿井下、纺织器材、电子电器等行业的特定工作环境或动态运行条件下，要求尼龙6的制品在具有较高的力学性能的同时还呈现抗静电功能，即表面电阻降至1011～1012ω或体积电阻达到1011ω·cm，以满足使用的特性需求。但又因为大量阻燃剂、抗静电剂的加入，使得pa6的力学性能大大降低，而增强pa6又因纤维的“烛芯效应”使其更易燃烧。所以这就需要使得尼龙在抗静电阻燃的同时又得保证尼龙的力学性能，现有材料不能满足该要求。技术实现要素：本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种改性尼龙材料及其制备方法，旨在解决现有尼龙材料的力学性能和抗静电防火性能得不到平衡的技术等问题。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：本发明一方面提供一种改性尼龙材料，以所述改性尼龙材料的总质量为100％计，所述改性尼龙材料包括如下质量百分含量的成分：本发明另一方面提供一种改性尼龙材料的制备方法，该制备方法包括如下步骤：按照上述改性尼龙材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料；将所述聚酰胺、所述阻燃剂、所述阻燃协效剂、所述抗静电剂、所述抗氧剂和所述其他助剂混合处理得混合物料；将所述混合物料送入双螺杆挤出机的主喂料料斗中，并将所述增韧剂送入所述双螺杆挤出机的侧喂料口中，经熔融挤出造粒。本发明提供的改性尼龙材料中，阻燃剂和阻燃协效剂使改性尼龙材料具有阻燃性，增韧剂进一步提高其拉伸强度，而抗静电剂又使该改性尼龙材料具有抗静电阻燃性，改性尼龙材料中的各成分和含量之间充分融合，通过协同作用，使该改性尼龙材料在具有抗静电阻燃的同时又保证其力学性能，综合性能达到最优，可适用于ic零部件和一些精密仪器，可广泛应用于煤矿井、纺织器材、电子电器等行业。本发明提供的改性尼龙材料的制备方法，工艺简单易行，成本低。最终制得的本发明的改性尼龙材料在具有抗静电阻燃的同时又保证其力学性能，综合性能达到最优。具体实施方式为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。一方面，本发明实施例提供了一种改性尼龙材料，以该改性尼龙材料的总质量为100％计，其包括如下质量百分含量的成分：改性尼龙材料中的各成分和含量之间充分融合，通过协同作用，使该改性尼龙材料在具有抗静电阻燃的同时又保证其力学性能，综合性能达到最优，可适用于ic零部件和一些精密仪器，可广泛应用于煤矿井、纺织器材、电子电器等行业。具体地，本发明实施例的改性尼龙材料中，聚酰胺的含量为49-64％，具体可以为49％、54％、59％、60％、64％。优选地，聚酰胺为pa6、pa66和pa610中的至少一种。具体地，本发明实施例的改性尼龙材料中，阻燃剂的含量为15-18％，具体可以为15％、16％、17％、18％。阻燃协效剂的含量为5-7％，具体可以为5％、6％、7％。在该含量范围内的阻燃剂和阻燃协效剂，显著提高本发明实施例的改性尼龙材料阻燃性能。优选地，该阻燃剂包括磷氮系阻燃剂、氮系阻燃剂和红磷阻燃剂中的至少一种，本实施例中选红磷，阻燃协效剂包括为三氧化二锑和硼酸锌中的至少一种，本实施例中选硼酸锌。优选的阻燃剂和阻燃协效剂，使本实施例的改性尼龙材料阻燃性能达到最佳。具体地，本发明实施例的改性尼龙材料中，增韧剂的含量为10-13％，具体可以为10％、11％、12％、13％；在该含量范围内的增韧剂，显著提高本发明实施例的改性尼龙材料抗拉伸性能。优选地，该增韧剂包括ldpe-g-mah和sebs-g-mah中的至少一种。优选的增韧剂使本实施例的改性尼龙材料抗拉伸性能达到最佳。具体地，本发明实施例的改性尼龙材料中，抗静电剂的含量为5-20％，具体可以为5％、10％、15％、20％，在该含量范围内的抗静电剂，显著提高本发明实施例的改性尼龙材料的抗静电阻燃性。优选地，该抗静电剂为乙炔炭黑。超导电乙炔炭黑的选择，使改性尼龙材料的抗静电阻燃性达到最佳。具体地，本发明实施例的改性尼龙材料中，抗氧剂的含量为0.2-0.4％，具体可以为0.2％、0.3％、0.4％；在该含量范围内的抗氧剂，显著防止本发明实施例的改性尼龙材料的老化，进一步提高其使用寿命。优选地，该抗氧剂包括抗氧剂1010和抗氧剂168中至少一种。优选的抗氧剂使改性尼龙材料的使用寿命最长。具体地，本发明实施例的改性尼龙材料中，其他助剂的含量为0.1-1％，具体可为0.1％、0.3％、0.5％、1％。优选地，其他助剂包含润滑剂、稳定剂、着色剂、分散剂中的至少一种。可根据实际需求具体选用何种助剂。另一方面，本发明实施例还提供一种改性尼龙材料的制备方法。该制备方法包括如下步骤：s01：按照上述改性尼龙材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料；s02：将上述聚酰胺、阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、抗氧剂和其他助剂混合处理得混合物料；s03：将上述混合物料送入双螺杆挤出机的主喂料料斗中，并将上述增韧剂送入双螺杆挤出机的侧喂料口中，经熔融挤出造粒。本发明提供的改性尼龙材料的制备方法，工艺简单易行，成本低。最终制得的本发明的改性尼龙材料在具有抗静电阻燃的同时又保证其力学性能，综合性能达到最优。优选地，上述步骤s03中，该双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度240℃-280℃，二区温度250℃-290℃，三区温度250℃-290℃，四区温度240℃-280℃，机头250℃-300℃，停留时间1min-2min，压力为12mpa-18mpa。该优选的工艺参数制得的改性尼龙材料性能达到最佳。本发明先后进行过多次试验，现举一部分试验结果作为参考对发明进行进一步详细描述，下面结合具体实施例进行详细说明。实施例1一种改性尼龙材料，其配方见表1中的实施例1。该改性尼龙材料的制备方法包括如下步骤：s11：按照表1中实施例1的改性尼龙材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料。s12：将上述聚酰胺、阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、抗氧剂和其他助剂放入搅拌桶进行充分混合15分钟得混合物料。s13：将上述混合物料送入双螺杆挤出机的主喂料料斗中，并将上述增韧剂送入双螺杆挤出机的侧喂料口中，经熔融挤出造粒。其中，该双螺杆挤出机的工艺参数为：螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例设定为36，挤出温度分别为一区温度240℃，二区温度250℃，三区温度240℃，四区温度230℃，机头温度245℃，停留时间1-2min，压力为13mpa。实施例2一种改性尼龙材料，其配方见表1中的实施例2。该改性尼龙材料的制备方法包括如下步骤：s21：按照表1中实施例2的改性尼龙材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料。s22：将上述聚酰胺、阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、抗氧剂和其他助剂放入搅拌桶进行充分混合15分钟得混合物料。s23：将上述混合物料送入双螺杆挤出机的主喂料料斗中，并将上述增韧剂送入双螺杆挤出机的侧喂料口中，经熔融挤出造粒。其中，该双螺杆挤出机的工艺参数为：螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例设定为36，挤出温度分别为一区温度240℃，二区温度250℃，三区温度240℃，四区温度230℃，机头温度245℃，停留时间1-2min，压力为13mpa。实施例3一种改性尼龙材料，其配方见表1中的实施例3。该改性尼龙材料的制备方法包括如下步骤：s31：按照表1中实施例3的改性尼龙材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料。s32：将上述聚酰胺、阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、抗氧剂和其他助剂放入搅拌桶进行充分混合15分钟得混合物料。s33：将上述混合物料送入双螺杆挤出机的主喂料料斗中，并将上述增韧剂送入双螺杆挤出机的侧喂料口中，经熔融挤出造粒。其中，该双螺杆挤出机的工艺参数为：螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例设定为36，挤出温度分别为一区温度240℃，二区温度250℃，三区温度240℃，四区温度230℃，机头温度245℃，停留时间1-2min，压力为13mpa。实施例4一种改性尼龙材料，其配方见表1中的实施例4。该改性尼龙材料的制备方法包括如下步骤：s41：按照表1中实施例4的改性尼龙材料所含的成分及其含量分别称取各成分原料。s42：将上述聚酰胺、阻燃剂、阻燃协效剂、抗静电剂、抗氧剂和其他助剂放入搅拌桶进行充分混合15分钟得混合物料。s43：将上述混合物料送入双螺杆挤出机的主喂料料斗中，并将上述增韧剂送入双螺杆挤出机的侧喂料口中，经熔融挤出造粒。其中，该双螺杆挤出机的工艺参数为：螺杆直径为35mm，螺杆长度与直径的比例设定为36，挤出温度分别为一区温度240℃，二区温度250℃，三区温度240℃，四区温度230℃，机头温度245℃，停留时间1-2min，压力为13mpa。表1性能测试：将按上述实施例1-实施例4完成造粒的粒子材料预先在110℃的鼓风烘箱中干燥3-5小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射成形机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在150℃左右。按照下述方法进行性能测试，所得到的测试结果如表2所示。拉伸强度测试按astmd638进行，试样尺寸为165×19×3.2mm，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按astmd790进行，试样尺寸为127×12.7×3.2，弯曲速度为20mm/min，跨距为64mm；简支梁冲击强度按astmd256进行，试样尺寸为63.5×12.7×3.2mm,缺口尺寸为试样厚度的三分之一；阻燃性能按ul94方法进行，样条厚度大约为3.2mm。综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲模量以及冲击强度的数值进行评判；材料的阻燃性能按ul94的标准进行评判。抗静电效果用电表测试即可。表2测试项目实施例1实施例2实施例3实施例4拉伸强度(mpa)60453525断裂伸长率(％)70605040弯曲强度(mpa)100704030弯曲模量(mpa)2000150011001000缺口冲击强度(j/m)14012011090阻燃性(3.2mm)v0v0v0v0导电(ω)1012(不导电)1011108105从表2的数据可知：在实施例1-4中，随着抗静电剂的增加，该改性尼龙材料的导电性能也逐渐提高。总体看来，在抗静电剂15份左右的情况下能达到抗静电效果，同时该改性尼龙材料物理性能也得到了保留。本实施例提供的改性尼龙材料性能完全达到煤矿井、纺织器材、电子电器等行业，而且材料不含卤素，在使用过程中不会因其分解而放出有害气体，对大气和水等无污染，其成本甚至比含卤阻燃材料更低，具有广阔的应用前景。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12