专利名称：一种增强型尼龙6材料的制备方法
技术领域：
本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种增强型尼龙6材料的 制备方法。
背景技术：
由于玻璃纤维性能优越，五十年代开始了玻璃纤维增强尼龙6材料的 开发应用，日本东丽公司引进Fiberfill公司的长纤维(粗纱)添加技术开始生产玻璃纤 维增强尼龙6材料，并得到广泛应用。玻璃纤维的比强度和杨氏模量比尼龙6大10 20 倍，线膨胀系数为尼龙6的1/20，吸水率接近于零，具有耐热和耐药品好的特性。玻璃纤维 与尼龙6配合，强度高，有可能代替金属使用， 一般使用长玻璃纤维与短玻璃纤维对尼龙6 进行增强改性，因为长玻璃纤维增强尼龙6在强度、模量、耐冲击性、耐蠕变性、耐热性等性 能有所提高，所以长玻璃纤维增强尼龙6应用较广。 由于玻璃纤维增强尼龙6的应用范围不断扩大，其加工技术也得到充分发展，出 现了许多新的改性技术，反应挤出加工技术就是在这样的环境下出现的，它将螺杆挤出机 作为连续反应器用于聚合、聚合物改性、聚合物共混料的增容等工艺过程，并在经济性和效 率两方面显示出它的优越性。 在反应挤出技术方面，美国专利US5298594就是利用反应挤出加工技术进行反应 挤出尼龙6催化剂研究，主要包括异氰酸酯类、碳酸酯类等催化剂，在双螺杆挤出机中进行 反应挤出，并得到相对粘度为3. 5尼龙6。中国专利CN1354201A中叙述了一种聚酰胺纳米 复合材料的制备方法，它采用反应挤出技术在双螺杆挤出机中一步得到聚酰胺纳米复合材 料，其中涉及到反应原料的前处理工艺条件，催化剂的使用，以及双螺杆挤出机挤出工艺条 件等。 在玻璃纤维增强尼龙6方面，中国CN1022189C中叙述了长纤维增强的聚酰胺型复 合材料的制法，它是将长纤维用聚酰胺的预聚物或低聚物进行浸涂，再将之加热以便在拉 出前进行聚合反应，以使聚合物链增长，然后通过拉出进行成型。在预聚物或低聚物分子链 的每个末端上具有一个易进行反应的活性官能团，能使预聚物或低聚物的一个分子与另一 个分子进行反应。 上述相关文献报道的是利用反应挤出技术，在双螺杆挤出机中，由己内酰胺单体 直接制备高粘度尼龙6及纳米尼龙6复合材料方法与过程；其它专利文献报道的则是由 聚酰胺添加玻璃纤维及其它物质，在双螺杆挤出机中共混挤出制备组合物或复合材料，有 些方法或混合物存在着聚合物在进行二次加工时的降解等，造成聚合物基体材料的性能下 降，从而影响玻璃纤维增强尼龙6材料的综合性能。
发明内容
本发明目的是提出一种新的将玻璃纤维用于增强尼龙6材料的制备方 法。从而得到玻璃纤维增强尼龙6材料。所得材料具有良好的性能。 因为本发明是从己内酰胺单体开始一步得到的玻璃纤维增强尼龙6材料，减少了 一般工艺方法中尼龙6在二次加工时的性能下降等缺陷，因此与普通尼龙6玻璃纤维增强 改性材料相比较，在强度、模量和热性能方面有明显提高，作为性能优良的工程塑料，在机 械、电器、汽车、纺织及建筑等行业上有广泛应用。 本发明提供的方法即采用双螺杆反应挤出机作为聚合反应及增强改性设备，包括
3如下步骤将己内酰胺单体100份与催化剂0. 1 15份加入反应釜进行反应后，进入双螺
杆反应挤出机，计量加入助剂0. 15 20份，并在双螺杆反应挤出机后半段加入玻璃纤维进 行反应挤出增强改性，同时抽真空脱除未反应完的己内酰胺单体，从而得到玻璃纤维增强 尼龙6材料。 本发明提供方法即将己内酰胺与催化剂在反应釜中进行反应，工艺条件是反应 压力范围-0. 1 0. 2Mpa，反应温度90 170°C ，反应时间为1 5hr。，在反应釜中，己内酰 胺在催化剂存在下发生开环反应，形成活性料，尔后将反应充分活性料计量进入双螺杆挤 出机，同时计量加入助剂和经处理的长玻璃纤维，活性料在双螺杆反应挤出机中与助剂快 速反应，不断进行链增长反应，并与长玻璃纤维表面形成牢固结合。由于聚合反应及增强改 性时间短，聚合物分子量高且易控制，从而制得高性能的玻璃纤维增强尼龙6材料。
本发明采用双螺杆反应挤出机的长径比(25 60) : 1，共分9 15段，温度范 围为150 32(TC，转速在50 500转/分钟，筒体为双金属材料，并留有多个排气及加料 口，其中螺纹块中有反螺纹组合块。反应挤出增强改性工艺条件是双螺杆反应挤出机各段 温度范围为200 28(TC，反应挤出增强改性时间为1 20min。 本发明所用原料主要包括己内酰胺单体、催化剂、助剂及玻璃纤维等，均为工业级 原料；所用的催化剂，主要是水、醇类、碱类中的一种或一种以上，其中碱类中使用是NaOH、 KOH中的一种；所采用的助剂，主要是异氰酸酯类、酯类、酰基己内酰胺中的一种或一种以 上。异氰酸酯类中所用主要是HDI、TDI、MDI中一种或一种以上。酯类如碳酸二苯酯、对苯 二甲酸二甲酯等。酰胺类如N-乙酰基己内酰胺、氨基己内酰胺；所用的玻璃纤维，主要是长 玻璃纤维，经过偶联剂、表面活性剂、碱类处理，其直径在5 20微米，玻璃纤维在玻璃纤维 增强尼龙6材料中质量分数为5% 45%，所用偶联剂优选KH-550。 本发明所涉及的玻璃纤维增强尼龙6材料是采用反应挤出法制得，与普通尼龙6 玻璃纤维增强材料相比较，具有较高的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量及缺口冲击强度，热 变形温度高，由于该材料是性能优良的工程塑料，因此广泛应用于电子、机械、汽车、纺织、
建筑等领域。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明加以详细描述。 实施例1 :将己内酰胺单体1000g、催化剂15g加入反应釜中，真空条件下充分反应 脱水，反应脱水时间为3hr，反应脱水温度为14(TC，然后将反应脱水好的物料用计量泵打 入双螺杆反应挤出机，同时计量加入助剂30g，在双螺杆反应挤出机后半段加入长玻璃纤维 10股进行反应挤出增强改性，同时抽真空脱除未反应完的己内酰胺单体，双螺杆反应挤出 机的各段温度在200 25(TC，挤出物经冷却、吹干、切粒、干燥，从而得到玻璃纤维质量分 数为15%玻璃纤维增强尼龙6材料。 实施例2 :同实例l，仅变长玻璃纤维为20股进行反应挤出增强改性，得到玻璃纤 维质量分数为30%玻璃纤维增强尼龙6材料。 本发明实例2试样与普通玻璃纤维增强尼龙6材料及普通尼龙6相比较，各项性 能明显好于普通尼龙6玻璃纤维增强材料及普通尼龙6的性能，热变形温度也有所提高。
权利要求
一种增强型尼龙6材料的制备方法，由己内酰胺单体一步得到玻璃纤维增强尼龙6材料，其特征包括如下步骤将己内酰胺单体100份与催化剂0.1～15份加入反应釜进行反应后，进入双螺杆反应挤出机中，并计量加入助剂0.15～20份，尔后在双螺杆反应挤出机后半段加入玻璃纤维进行反应挤出增强改性，同时抽真空脱除未反应完的己内酰胺单体，从而得到玻璃纤维增强尼龙6材料；己内酰胺与催化剂在反应釜进行反应的工艺条件是反应压力范围-0.1～0.2Mpa，反应温度90～170℃，反应时间为1～5hr；双螺杆反应挤出机长径比(25～60)∶1，共分9～15段，温度范围为150～320℃，转速在50～500转/分钟；催化剂为水、醇类、碱类中的一种或多种；助剂为异氰酸酯类、酯类、酰基己内酰胺中的一种或一种以上；玻璃纤维是经过偶联剂、表面活性剂、碱类处理，玻璃纤维为长玻璃纤维，其直径在5～20微米，玻璃纤维在玻璃纤维增强尼龙6材料中质量分数为5％～45％；反应挤出增强改性工艺条件是双螺杆反应挤出机各段温度范围为200～280℃，反应挤出增强改性时间为1～20min。
全文摘要
本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种增强型尼龙6材料的制备方法。将己内酰胺单体100份与催化剂0.1～15份加入反应釜进行反应后，进入双螺杆反应挤出机，加入助剂0.15～20份，并在双螺杆反应挤出机后半段加入玻璃纤维进行反应挤出增强改性，同时抽真空脱除未反应完的己内酰胺单体，从而得到玻璃纤维增强尼龙6材料。具有较高的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量及缺口冲击强度，热变形温度高，由于该材料是性能优良的工程塑料，因此广泛应用于电子、机械、汽车、纺织、建筑等领域。
文档编号C08J5/04GK101735449SQ20081023438
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月18日 优先权日2008年11月18日
发明者熊长宏 申请人:熊长宏