一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法
【专利摘要】本发明涉及属于高分子材料领域，更具体的讲是一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法，其包括以下步骤：静电纺丝制备尼龙6纳米纤维；制备尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛本发明的优良效果如下：尼龙6纳米纤维由于其比表面积大，相容性增强，大大增强了其酰胺基团与聚甲醛中醚键的氢键相互作用，其拉伸强度和弯曲强度有明显改善；尼龙对聚甲醛有异相成核作用，随着尼龙含量的增加，共混体系的缺口冲击强度增加明显；尼龙6纳米纤维的引入可以降低熔融共混的温度，不必达到尼龙6熔点，避免了聚甲醛的解聚。
【专利说明】一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及属于高分子材料领域，更具体的讲是一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚甲醛(POM)是一种综合性能优良的工程塑料，具有极高的强度和刚度，良好的耐腐蚀、耐油性、耐化学性、低吸水性、耐磨自润滑性、抗蠕变性以及突出的耐疲劳性能(疲劳强度高达27.4X 107)，是所有塑料中强度较为接近金属的树脂品种之一。从1959年美国DuPont公司首先实现工业化以来，聚甲醛就以其原料价廉易得，加工成型方便，特别是其独特的性能，常常被用来代替有色金属和合金，广泛应用于汽车、电子电器工业、一般及精密机械和五金建材等行业。目前，在整个工程塑料工业中，聚甲醛的年产量仅次于尼龙和聚碳酸酯，位居第三位，已发展成为当今世界五大工程塑料之一。
[0003]聚甲醛的致命弱点是缺口冲击强度较低，与其优良的综合性能不相匹配；同时，POM的热稳定性极差，超过220°C或遇到含强极性基团的物质就会发生明显的分解。对聚甲醛的增韧增强非常有必要。目前用于POM增韧改性的方法主要有弹性体增韧和非弹性体增韧。热塑性聚氨酯(!PU)、乙丙橡胶以及丁腈橡胶等弹性体增韧POM是传统方法，关于这方面的报道较多，但弹性体增韧POM通常是以牺牲POM的其他力学性能为代价的。为了在提高POM韧性的同时不损害其他的性能，非弹性体被越来越广泛地应用于聚甲醛的增韧改性，聚酰胺正是其中较为典型的一种。
[0004]用于聚甲醛增韧的聚酰胺一般是二元及三元共聚酰胺，尼龙6、尼龙66等常规聚酰胺树脂则不适合用来增韧聚甲醛，原因是其熔点很高，在其加工温度下聚甲醛易发生降解。对于纤维增强聚甲醛方面，解决聚甲醛的相容性是关键，CN 102329471A公开了一种玻纤增强聚甲醛材料及其制备方`法，加入有相容剂、偶联剂、加工助剂，能增进POM和玻璃纤维的相容性，促进了玻璃纤维的增强效果，从而增强了制得的玻纤增强聚甲醛材料的性能。但是由于POM的高结晶性导致树脂与玻纤的相容性仍然不够令人满意。
【发明内容】
[0005]本发明的发明目的在于针对以上不足，提供一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法，包括以下步骤:
(1)静电纺丝制备尼龙6纳米纤维
将尼龙6溶于甲酸中，配制成可纺溶液，浓度10-16%，然后进行静电纺丝，电压50~65kv,电极距离100~300mm,收集尼龙6纳米纤维备用；
(2)制备尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛
将5~20重量份的尼龙6纳米纤维和80-95质量份的聚甲醛混合，投入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机一区温度160-170°C，二区温度165-175°C，三区温度170_180°C，四区温度 175-185°C，机头 180-195°C，螺杆转速 250-350rpm，停留时间 3_5min，压力为 12_18MPa下进行熔融造粒。
[0007]上述步骤(1)中所述尼龙6甲酸溶液浓度为13~14%。
[0008]上述静电纺丝使用Elmarco静电纺丝设备Nano spider。
[0009]上述电压55~60kv,电极距离150~200mm。
[0010]上述步骤(2)中尼龙6纳米纤维为8~15重量份，聚甲醛为85~92重量份。
[0011]本发明的优良效果如下:
1、尼龙6纳米纤维由于其比表面积大，相容性增强，大大增强了其酰胺基团与聚甲醛中醚键的氢键相互作用，其拉伸强度和弯曲强度有明显改善。
[0012]2、尼龙对聚甲醛有异相成核作用，随着尼龙含量的增加，共混体系的缺口冲击强度增加明显。
[0013]3、尼龙6纳米纤维的引入可以降低熔融共混的温度，不必达到尼龙6熔点，避免了聚甲醛的解聚。
【具体实施方式】
[0014]下面结合具体实 施例对本发明做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好的了解本发明，但并不因此限制本发明。
[0015]实施例1
1、静电纺丝制备尼龙6纳米纤维
配制浓度为14%的尼龙6甲酸溶液，置于纺丝液槽中，调整电极距离为150mm，开启高压电至60kv，在接受基材上收集尼龙6纳米纤维。
[0016]2、制备尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛
将8份尼龙6纳米纤维与92份聚甲醛混合均匀，投入到双螺杆挤出机中，熔融造粒。
[0017]加工工艺如下:双螺杆挤出机一区温度160_170°C，二区温度165_175°C，三区温度170-180°C，四区温度175-185 °C，机头180-195 °C，螺杆转速250_350rpm，停留时间3-5min，压力为 12_18MPa。
[0018]实施例2
同实施例1，所不同的是:
步骤(1)尼龙6甲酸溶液的浓度为12%。
[0019]实施例3
同实施例1，所不同的是:
步骤(2)中15份尼龙6纳米纤维与85份聚甲醛熔融造粒。
[0020]实施例4
同实施例1，所不同的是:
步骤(2)中10份尼龙6纳米纤维与90份聚甲醛熔融造粒。
[0021]实施例中聚甲醛购自云南云天化股份有限公司，牌号M90，悬臂梁缺口冲击强度为7.5 kj/m2;甲酸购自上海国药集团化学试剂有限公司，浓度98%;尼龙6购自Sigma-Aldrich, Tm=228.5°C, Tg=62.5°C。[0022]实施例中悬臂梁缺口冲击强度按ISO 180/1EA标准进行检测；拉伸强度按ISO527标准进行检测，弯曲强度按ISO 178标准进行检测，具体数据见表1。
表1
【权利要求】
1.一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法，包括以下步骤: (1)静电纺丝制备尼龙6纳米纤维 将尼龙6溶于甲酸中，配制成可纺溶液，浓度10-16%，然后进行静电纺丝，电压50~65kv,电极距离100~300mm,收集尼龙6纳米纤维备用； (2)制备尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛 将5~20重量份的尼龙6纳米纤维和80-95质量份的聚甲醛混合，投入到双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机一区温度160-170°C，二区温度165-175°C，三区温度170_180°C，四区温度 175-185°C，机头 180-195°C，螺杆转速 250-350rpm，停留时间 3_5min，压力为 12_18MPa下进行熔融造粒。
2.根据权利要求1所述的一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法，其特征在于:步骤(1)中所述尼龙6甲酸溶液浓度为13~14%。
3.根据权利要求1所述的一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法，其特征在于:静电纺丝使用Elmarco静电纺丝设备Nano spider。
4.根据权利要求1所述的一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法，其特征在于:所述电压55~60kv,电极距离150~200mm。
5.如权利要求1所述的一种尼龙6纳米纤维增强增韧聚甲醛的制备方法，其特征在于，步骤(2)中尼龙6纳米纤维 为8~15重量份，聚甲醛为85~92重量份。
【文档编号】D01F6/60GK103709590SQ201310725283
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】张成如 申请人:济南开发区星火科学技术研究院