专利名称：一种高稳定性抗紫外耐高温尼龙及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种尼龙材料及其制备方法。
背景技术：
紫外线是指比可见光波长要短的在200_400nm之间的射线，太阳是产生紫外线辐射的主要辐射源，紫外线的吸收是阴离子的价电子受激发的结果，凡是能量大于(或波长小于)吸收极限波长的光，都能把阴离子的价电子激发致激发态，此时便可将紫外线吸收。制备高分子抗紫外母粒的常用并且简便的方法是将抗紫外剂与高分子树脂混合再经过螺杆挤出机熔融共混制备高分子抗紫外母粒，具体如中国专利CN96109182. 7和中国专利CN95118805. 4所述，该制备抗紫外线高分子母粒方法简便易得。 因在抗紫外剂与高分子树脂共混中需要考虑抗紫外剂能否均匀分散于高分子基体中问题。为了得到更好的分散效果，常用解决方案是在向高分子树脂中添加抗紫外剂的同时添加相应的分散剂，润滑剂等其他助剂，具体如中国专利CN00134151. O所述，这些方法在加工一些常规的、加工温度较低的高分子抗紫外母粒中经常采用。但如采用类似方法制备抗紫外的耐高温尼龙时，因耐高温尼龙的熔点较高，其熔融加工温度也较高，需要找到耐高温的助剂，这些助剂一般成本高，品种单一。即使找到了相关的助剂，但在将各种助剂与耐高温尼龙熔融共混过程中，也会因各种助剂的热稳定性较差的原因，在高温加工过程中易对尼龙产生促进老化降解的作用，从而影响耐高温尼龙的性能。为克服采用助剂与耐高温尼龙共混制备抗紫外耐高温母粒过程中，助剂的加工温度受限，易分解等缺陷，同时在加工过程中为了得到更好的分散效果，本发明考虑在聚合过程中添加抗紫外剂来制备高稳定性抗紫外耐高温尼龙，并且为了克服助剂的耐温受限的不足，本发明采用的抗紫外剂为无机类抗紫外剂。在聚合过程中添加无机类抗紫外剂可以使抗紫外剂在耐高温尼龙树脂中分散均匀，不易迁出，稳定性高，并且可提高耐高温尼龙的机械性能。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的缺陷而提供一种适用于对材料抗紫外线稳定性、耐温要求较高的高稳定性抗紫外耐高温尼龙及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案一种尼龙材料，其包含以下组分及其质量分数纳米抗紫外剂O. 1-15% ；抗氧化剂0.01-5%;半芳香族尼龙盐40-97% ；脂肪族尼龙原料2-50%。所述的纳米抗紫外剂的质量分数为优选O. 3% -10%,进一步优选O. 5% -8%。
所述的抗氧化剂的质量分数优选O. 02% -0.4%，进一步优选O. 05% -3. 5%。所述的半芳香族尼龙盐质量分数优选65-95%，进一步优选为75-95%。所述的脂肪族尼龙原料的质量分数优选为2-45%，进一步优选为3-35%。所述的纳米抗紫外剂为无机类纳米抗紫外剂，优选纳米二氧化钛或纳米氧化锌中的一种或两种。所述的纳米抗紫外剂的粒径为10-400nm,优选20-300nm,更优选30-100nm。所述的抗氧化剂可采用Briiggemann Chemical (德国布吕格曼化工)公司提供的抗氧化剂BRUGGOLEN H 320，抗氧化剂BRUGGOLEN H321，抗氧剂BRUGGOLEN H161中的一种或者几种。所述的半芳香族尼龙盐为对或间苯二甲酸与二胺形成的尼龙盐。半芳香族尼龙盐 的制备采用文献CN 1887841公开的方法制备，优选的半芳香族尼龙盐为对苯二甲酸癸二胺盐(10T盐)，对苯二甲酸壬二胺盐(9T盐)，对苯二甲酸辛二胺盐(8T盐)，对苯二甲酸庚二胺盐(7T盐)，对苯二甲酸己二胺盐(6T盐)，间苯二甲酸癸二胺盐(101盐)，间苯二甲酸壬二胺盐(91盐)，间苯二甲酸辛二胺盐(81盐)，间苯二甲酸庚二胺盐(71盐)或间苯二甲酸己二胺盐(61盐)中的一种或几种。所述的脂肪族尼龙原料选自脂肪族尼龙盐或脂肪族尼龙树脂中的一种或两种。所述的脂肪族尼龙树脂中重复结构中碳原子数大于6，优选大于6小于15，更优选为聚己二酰己二胺(PA66)，聚癸二酰癸二胺(PA1010)，聚十二烷二酰十二烷二胺树脂(PA1212)，聚十三烷二酰十三烷二胺树脂(PA1313)，聚己内酰胺(PA6)或聚癸二酰己二胺(PA610)。所述的PA66，PA1010, PA212, PA1313, PA6 或 PA610 可采用市售的产品。所述的脂肪族尼龙盐为己二酸己二胺盐(66盐)，可采用市售的产品。一种上述尼龙材料的制备方法，包括以下步骤(I)根据上述配比，称取各组分原料，将纳米抗紫外剂、抗氧化剂、半芳香族尼龙盐、脂肪族尼龙原料加入到含有水的反应釜中。(2)抽真空，通入氮气，升温，发生原位缩聚反应，即可得到本发明的高稳定性抗紫外耐高温尼龙。所述的步骤(I)中水的质量为原料各组分总质量的20-200%，优选40_150%，进一步优选为50-130%。所述的步骤(2)中，通入氮气的压力为I. 8-3. 2Mpa，反应温度为270_320°C，反应时间为2-5小时。在原位缩聚过程中，纳米抗紫外剂可在耐高温尼龙分子间形成结合点，从而提高耐高温尼龙的抗冲击性能，增强耐高温尼龙的拉伸，弯曲强度。本发明的优点在于本发明制备的抗紫外线耐高温尼龙的抗紫外稳定性高，抗冲击性能优良，可应用于对材料抗紫外线稳定性、耐温要求较高的场合。
具体实施例方式实施例I
粒径为50nm的二氧化钛 0.5%，抗氧化剂H 321O. 3%,IOT 盐69%，101 盐26%，PA12124.2%。根据上述配比，称取各组分原料加入到含有水(对应于原料各组分总质量的50% )的反应釜中。抽真空，通入氮气至釜内压力达到2.8MPa，升温至310°C，反应3h。实施例2
粒径为IOOnm的氧化锌 0.65%，抗氧化剂H 161O. 05%,9T 盐66 %，91 盐25%，PA12128.3%。根据上述配比，称取各组分原料加入到含有水(对应于原料各组分总质量的80% )的反应釜中。抽真空，通入氮气至釜内压力达到3.010^，升温至2951，反应511。实施例3粒径为200nm的氧化锌 8.0%，抗氧化剂H 3212. 6%,9T 盐65%，91 盐12.5%，PA65. 5%,PA10106.4%。根据上述配比，称取各组分原料加入到含有水(对应于原料各组分总质量的100% )的反应釜中。抽真空，通入氮气至釜内压力达到3.2MPa，升温至285°C，反应6h。实施例4粒径为20nm的氧化锌 1.5%，抗氧化剂H3211%,抗氧化剂H3202. 5%,6T 盐40%，61 盐35%，66 盐14%，PA13136%。根据上述配比，称取各组分原料加入到含有水(对应于原料各组分总质量的90% )的反应釜中。抽真空，通入氮气至釜内压力达到2.5MPa，升温至270°C，反应4h。实施例5粒径为150nm的二氧化钛 8%，抗氧化剂H161O. 2%,抗氧化剂H 320O. 3%6T 盐46.5%，
61 盐42%，66 盐3%。根据上述配比，称取各组分原料加入到含有水(对应于原料各组分总质量的130% )的反应釜中。抽真空，通入氮气至釜内压力达到2.3MPa，升温至280°C，反应5h。实施例6粒径为200nm的二氧化钛 0.8%， 抗氧化剂H161O. 2%,8T 盐95%，PA12124.0%。根据上述配比，称取各组分原料加入到含有水(对应于原料各组分总质量的65% )的反应釜中。抽真空，通入氮气至釜内压力达到1.8MPa，升温至290°C，反应2h。实施例7粒径为150nm的氧化锌 7.0%，抗氧化剂H3202%抗氧化剂H3211%7T 盐48.5%，61 盐35.0%，PA64. 0%,PA6102.5%。根据上述配比，称取各组分原料加入到含有水(对应于原料各组分总质量的80% )的反应釜中。抽真空，通入氮气至釜内压力达到2.010^，升温至3101，反应311。实施例8粒径为30nm的氧化锌 4.8%，抗氧化剂H321O. 2%,8T 盐60%，66 盐20%，PA121215%。根据上述配比，称取各组分原料加入到含有水(对应于原料各组分总质量的120% )的反应釜中。抽真空，通入氮气至釜内压力达到2.010^，升温至3201，反应311。对比例IOT 盐61%，101 盐39%。根据上述配比，称取各组分原料加入到含有水(对应于组分总质量的100% )的反应釜中。抽真空，通入氮气至釜内压力达到2. 8MPa，升温至300°C，反应2h。实施例I 8和对比例的产品性能如表I所示。本发明采用Hunt Lab Color QuestXE测色配色仪上测定高稳定性抗紫外耐高温尼龙的色度值(L*、a*、b*)和色差值(DE*)。样品在温度180°C、湿度85%的恒温恒湿箱内采用日光灯照射168h后测得DE*值。表I
权利要求
1.一种尼龙材料，其特征在于其包含以下组分及其质量分数 纳米抗紫外剂O. 1-15% ； 抗氧化剂0.01-5%; 半芳香族尼龙盐40-97% ； 脂肪族尼龙原料2-50%。
2.根据权利要求I所述的尼龙材料，其特征在于所述的纳米抗紫外剂的质量分数优选O. 3 % -10 %，进一步优选O. 5 % -8 %;或所述的抗氧化剂的质量分数优选O. 02%-0.4%,进一步优选O. 05% -3.5% ;或所述的半芳香族尼龙盐质量分数优选65-95%，进一步优选为75-95% ;或所述的脂肪族尼龙原料的质量分数优选为2-45%，进一步优选为3_35%。
3.根据权利要求I所述的尼龙材料，其特征在于所述的纳米抗紫外剂为无机类纳米抗紫外剂，优选纳米二氧化钛或纳米氧化锌中的一种或两种；或所述的纳米抗紫外剂的粒径为 10-400nm，优选 20_300nm，更优选 30_100nm。
4.根据权利要求I所述的尼龙材料，其特征在于所述的抗氧化剂选自抗氧化剂BRUGGOLEN H 320，抗氧化剂BRUGGOLEN H321或抗氧剂BRUGGOLEN H161中的一种或者几种。
5.根据权利要求I所述的尼龙材料，其特征在于所述的半芳香族尼龙盐为对或间苯二甲酸与二胺形成的尼龙盐，优选对苯二甲酸癸二胺盐，对苯二甲酸壬二胺盐，对苯二甲酸辛二胺盐，对苯二甲酸庚二胺盐，对苯二甲酸己二胺盐，间苯二甲酸癸二胺盐，间苯二甲酸壬二胺盐，间苯二甲酸辛二胺盐，间苯二甲酸庚二胺盐或间苯二甲酸己二胺盐中的一种或几种。
6.根据权利要求I所述的尼龙材料，其特征在于所述的脂肪族尼龙原料选自脂肪族尼龙盐或脂肪族尼龙树脂中的一种或两种。
7.根据权利要求6所述的尼龙材料，其特征在于所述的脂肪族尼龙树脂中重复结构中碳原子数大于6，优选大于6小于15，更优选为聚己二酰己二胺、聚癸二酰癸二胺、聚十二烷二酰十二烷二胺树脂、聚十三烷二酰十三烷二胺树脂、聚己内酰胺或聚癸二酰己二胺中的一种或几种；或所述的脂肪族尼龙盐为己二酸己二胺盐。
8.—种上述权利要求1-7中任一所述的尼龙材料的制备方法,其特征在于其包括以下步骤 (1)根据权利要求I所述的配比，称取各组分原料，将纳米抗紫外剂、抗氧化剂、半芳香族尼龙盐、脂肪族尼龙原料加入到含有水的反应釜中； (2)抽真空，通入氮气，升温，发生原位缩聚反应，即可得到的尼龙材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(I)中水的质量为原料各组分总质量的20-200%，优选40-150%，进一步优选为50-130%。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述的步骤(2)中，通入氮气的压力为I. 8-3. 2Mpa，反应温度为270_320°C，反应时间为2_5小时。
全文摘要
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种尼龙材料及其制备方法。该尼龙材料包含以下组分及其质量分数纳米抗紫外剂0.1-15％；抗氧化剂0.01-5％；半芳香族尼龙盐40-97％；脂肪族尼龙原料2-50％。本发明制备的抗紫外线耐高温尼龙的抗紫外稳定性高，抗冲击性能优良，可应用于对材料抗紫外线稳定性、耐温要求较高的场合。
文档编号C08K3/22GK102911499SQ201110220268
公开日2013年2月6日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日
发明者祝孟俊 申请人:上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司