本发明涉及高分子材料，特别涉及一种卷尺尺带包覆用改性尼龙复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
：钢制卷尺是一种广泛的测量工具，具有体积小、携带方便、测量范围广的特点，因此广泛地应用在各个行业的测量上。卷尺包括尺盒和在尺盒中呈圆盘状绕设的尺条。一般的尺条都是先将钢材裁切成所需的宽度后形成钢片尺条并将尺条经过磷酸盐表面处理；然后将尺条的上、下两面涂覆底漆并烘干，再在烘干后的尺条上印刷刻度；最后将印完刻度的卷尺涂覆一层透明的面漆并烘干后，便制成了尺条。但是尺条在日常使用中经常会受到摩擦，容易造成面漆磨损，失去面漆保护的尺条容易出现刻度不清晰的问题。为解决上述技术问题，授权公告号为cn1048443c的专利公开了一种卷尺包覆尼龙树脂的成型方法，通过将尼龙树脂包覆在卷尺上，提高了卷尺的耐磨性。但是常见的尼龙如尼龙66，其材质脆，韧性不好。且由于该方法需要对卷尺进行加热，且预热温度在250～300℃之间，容易出现刻度熔化的问题，影响卷尺刻度读数的清晰度和精准度。且由于尼龙材料的对水性丙烯酸涂料的附着力较差，容易导致尺带上的尼龙涂层松弛，影响使用。技术实现要素：本发明的第一个目的是提供一种卷尺尺带包覆用改性尼龙复合材料，具有良好的韧性、刚性以及耐磨性好。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种卷尺尺带包覆用改性尼龙复合材料，其制备原料由以下组分组成，各组分及其质量份数如下：尼龙25～35份、聚苯乙烯45～55份、tpu2～5份、相容剂3～8份、聚四氟乙烯2～3份、硅酮母粒1～5份、抗氧剂0.5～1份。通过采用上述技术方案，尼龙作为工程塑料具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性；聚苯乙烯具有高模量、耐热、耐溶剂性的特点，与尼龙共混，能够使改性尼龙具有较好的加工流动性、表面光泽度、耐低温性抗冲击韧性；tpu具有耐磨、耐油等特点，机械强度高、加工性能好，与尼龙共混，能够提升尼龙的冲击韧性、拉伸强度和弯曲模量，得到韧性好的尼龙；相容剂的添加能够提升原料之间的交联度，促使部分相容的尼龙、tpu和聚苯乙烯、四氟乙烯能够结合在一起，使原料之间的粘接力增大，使连续相和分散相能够均匀分布，形成稳定的结构，降低界面张力，得到稳定的共混物；聚四氟乙烯具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑的特点，添加在尼龙中，能够降低尼龙的摩擦系数，从而减少尼龙的磨耗系数，且聚四氟乙烯还能够提升尼龙的耐腐蚀性，应用在卷尺中，可以提升卷尺表面的抗污性和抗汗性；硅酮母粒可以降低橡胶材料的磨损，增加表面硬度，且能够提升加工过程的流动性，降低加工温度和加工压力，还能够赋予材料优异的润滑性，降低摩擦，使材料更易脱模；抗氧剂的添加可以延缓该材料在共混改性中出现氧化过程，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命；该改性尼龙材料通过聚苯乙烯提升了材料的流动性，通过tpu结合提升了材料的韧性，通过聚四氟乙烯和硅酮母粒作为润滑，减小了体系的摩擦系数，降低了尼龙材料的磨耗系数，提高了尼龙的耐磨性，并通过相容剂的添加，避免了共混不均的情况出现。作为优选，所述尼龙为尼龙66，其分子量在15000～30000之间。通过采用上述技术方案，尼龙66具有优良的耐磨性和自润滑性，且机械强度较高，还具有耐油、耐酸、碱以及卤代烷、烃类、酯类和酮类溶剂的特性，相比一般的尼龙材料，具有高强度、低热胀系数、低收缩率、低吸水性低的特点，分子量在15000～30000之间的尼龙66成型加工性能较好，且尺寸稳定性好，可模塑性佳。作为优选，所述尼龙由相对粘度在2.4～2.5范围内的低粘度尼龙和相对粘度在3.0以上的高粘度尼龙按质量比为1∶1混合使用。通过采用上述技术方案，相对粘度在2.4～2.5范围内的尼龙属于低粘度尼龙，低粘度尼龙的聚合度较低，粘度低，流动性较好，相对粘度在3.0以上的尼龙属于高粘度尼龙，高粘度尼龙的聚合度较高，拉伸强度高、抗冲击强度高，但是其流动性较差，将低粘度尼龙和高粘度尼龙共混，既能够避免流动性过差，也能够避免力学性能变差，适用于与tpu共混，提高韧性。作为优选，所述相容剂由马来酸酐接枝eva、马来酸酐接枝hdpe、马来酸酐接枝poe按照质量比为1∶1∶2混合而成。通过采用上述技术方案，马来酸钙接枝eva能够提高tpu与尼龙的相容性，提高尼龙与tpu的交联度，且马来酸酐接枝eva和马来酸酐接枝hdpe均能提升共混体系的拉伸强度、缺口冲击强度和断裂伸长率，马来酸酐接枝poe则能够提升共混体系的拉伸强度和弯曲模量，且马来酸酐接枝hdpe和马来酸酐接枝poe还能够增加体系的韧性。作为优选，所述硅酮母粒中硅氧烷：二氧化硅的质量比为3～4∶1。通过采用上述技术方案，二氧化硅以成核的结构包覆在硅氧烷里面，其分子间的作用力强于高分子和无机物，另一端是高分子与烷烃的结合，在界面层起承上启下的作用，一边拉住无机物，一边融合高分子，改善界面极性强度较好；且硅氧烷含量比较高，较弱剪切不容易分散，因此先做成母粒，母粒的载体能够作为分散剂和浸润剂，改善加工性能，能够提升原料体系的流动性，改善外观光泽度，改善表面特性降低摩擦系列，且抗划痕。作为优选，所述抗氧剂为抗氧剂1098：抗氧剂1010：抗氧剂168按照质量比为1∶1∶2复配使用。通过采用上述技术方案，抗氧剂1098与尼龙的结构相似，相容性好，且抗氧剂1098耐热效果好，用于尼龙材料，可有效地延缓该材料在共混改性中出现氧化过程，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，同时，抗氧剂1010是一种多元受阻酚型抗氧剂，与大多数聚合物具有很好的相容性，有良好的防止光和热引起尼龙材料变色的作用，可以减少材料受热老化的情况；在抗氧剂1010添加抗氧剂168有很好的协同效应，可有效地防止组分在基础注塑中发生热降解。本发明的第二个目的是提供一种卷尺尺带包覆用改性尼龙复合材料的制备方法，通过工艺的改进，减少成型缺陷。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种卷尺尺带包覆用改性尼龙复合材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将尼龙真空干燥至含水率小于0.10％；(2)将步骤(1)干燥后的尼龙、聚苯乙烯、tpu、相容剂、聚四氟乙烯、硅酮母粒、抗氧剂，加入高混机，在室温下混合均匀；(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，挤出造粒。通过采用上述技术方案，尼龙在真空干燥后，能够避免尼龙在加工过程中吸水而导致成型后出现银纹等成型缺陷，双螺杆挤出机具有加料容易的特点，共混效果好。作为优选，所述高混机转速为800～1000rpm，混合温度为50～60℃，混合时间为5～6分钟，湿度≤15％。通过采用上述技术方案，控制高混机的湿度能够进一步避免尼龙在加工过程中吸水，避免由于尼龙吸水而成型效果较差。作为优选，所述挤出加工温度为250℃～260℃，所述双螺杆挤出机的主机转速为320～420r/min。通过采用上述技术方案，挤出温度过低或者过高，产品都容易出现如结合线、流纹、射纹、成品表面粗糙等不良现象，处于250℃～260℃的挤出加工温度时，对材料的影响较少。本发明的第三个目的是提供一种卷尺尺带包覆用改性尼龙复合材料的应用方法，避免加热温度过高导致刻度不清晰或者不精确，同时可以避免尼龙涂层在尺带表面出现松弛。本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：(1)在印有水性丙烯酸油墨涂层刻度的尺带表面涂覆一层tpu涂层，并烘干成膜；(2)将尺带通过轮架导入模具型腔内，并将改性尼龙复合材料通过压出机摄入模具型腔中，使尺带表面附着一层尼龙覆膜；(3)将尺带穿过压辊压印定型。通过采用上述技术方案，tpu涂层的设计可以使尼龙覆膜在tpu上而不是直接注射在丙烯酸涂料表面，由于tpu涂层的熔点低，以tpu作为粘接剂，在tpu熔化的温度下，不会对丙烯酸造成影响，且改性尼龙材料中含有相容剂，能够提升tpu涂层和改性尼龙复合材料之间的相容性，提高两者的交联度，同时，tpu具有较好的韧性，能够使尺带表面具有一定的回弹性，提升握持手感，避免尺带割伤手，并且能够进一步提升尺带的耐磨性，对刻度起到双重保护的效果。综上所述，本发明具有以下有益效果：1、该改性尼龙复合材料在保持了尼龙66的耐疲劳强度、刚性、耐磨性较高的特点的同时，通过聚苯乙烯的添加，进一步提升了材料的耐热性和流动性，使材料易于成型加工，提升了尼龙材料的尺寸稳定性，并通过tpu、相容剂的添加，进一步提升尼龙材料的韧性，避免了由于聚苯乙烯分子链的刚性造成应力开裂，通过聚四氟乙烯还能提升材料的耐碱性并进一步提升流动性，提高韧性；硅酮母粒的添加，稳定体系，降低内摩擦，使制得的尼龙复合材料适用于卷尺上尼龙覆膜的涂覆，具有极高的耐磨性、韧性以及并避免了由于韧性的提升对尼龙刚性的降低；2、该将改性尼龙复合材料涂覆在尺带上时，在水性丙烯酸涂料和尼龙覆膜之间增加一层tpu涂层，使尺带表面与该改性尼龙复合材料的相容性提高，通过tpu涂层和尼龙复合材料的交联度提高，从而提高尼龙材料在尺带上的附着力，使其不易脱落，且无需在高温条件下覆膜，减少了能源的消耗，且节省了尺带涂覆尼龙覆膜所需的步骤。具体实施方式选取分子量在15000～30000之间且粘度范围分别在2.4～2.5以及3.0以上的高粘度尼龙66和低粘度尼龙66按照质量比1∶1混合使用，作为改性尼龙复合材料原料之一。选取马来酸酐接枝eva、马来酸酐接枝hdpe、马来酸酐接枝poe按照质量比为1∶1∶2混合作为相容剂使用。硅酮母粒选取建德市凯杰塑料增韧材料有限公司生产的kj-a型，根据该硅酮母粒所附质检报告显示该批次硅酮母粒的硅氧烷：二氧化硅的质量比为3～4∶1。将抗氧剂1098、抗氧剂1010、抗氧剂168按照质量比为1∶1∶2复配使用。实施例一(1)将低粘度尼龙和高粘度尼龙分别真空干燥至含水率小于0.10％；(2)按1质量份等同于100g的比例称取步骤(1)干燥后的尼龙25份、聚苯乙烯45份、tpu2份、相容剂3份、聚四氟乙烯2份、硅酮母粒1份、抗氧剂0.5份，加入高混机，在室温下混合均匀，高混机设定为转速为1000rpm，混合温度为60℃，混合时间为6分钟，湿度≤15％；(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，挤出造粒，制得改性尼龙复合材料，挤出机的加工温度设定为挤出加工温度为250℃～260℃，主机转速设定为420r/min；(4)在印有水性丙烯酸油墨涂层刻度的尺带表面涂覆一层tpu涂层，并烘干成膜；(5)将尺带通过轮架导入模具型腔内，并将改性尼龙复合材料通过压出机摄入模具型腔中，使尺带表面附着一层尼龙覆膜；(6)将尺带穿过压辊压印定型。实施例二(1)将低粘度尼龙和高粘度尼龙分别真空干燥至含水率小于0.10％；(2)按1质量份等同于100g的比例称取步骤(1)干燥后的尼龙35份、聚苯乙烯55份、tpu5份、相容剂8份、聚四氟乙烯3份、硅酮母粒5份、抗氧剂1份，加入高混机，在室温下混合均匀，高混机设定为转速为1000rpm，混合温度为50℃，混合时间为5分钟，湿度≤15％；(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，挤出造粒，制得改性尼龙复合材料，挤出机的加工温度设定为挤出加工温度为250℃～260℃，主机转速设定为350r/min；(4)在印有水性丙烯酸油墨涂层刻度的尺带表面涂覆一层tpu涂层，并烘干成膜；(5)将尺带通过轮架导入模具型腔内，并将改性尼龙复合材料通过压出机摄入模具型腔中，使尺带表面附着一层尼龙覆膜；(6)将尺带穿过压辊压印定型。实施例三(1)将低粘度尼龙和高粘度尼龙分别真空干燥至含水率小于0.10％；(2)按1质量份等同于100g的比例称取步骤(1)干燥后的尼龙30份、聚苯乙烯40份、tpu3份、相容剂5份、聚四氟乙烯2.5份、硅酮母粒3份、抗氧剂0.8份，加入高混机，在室温下混合均匀，高混机设定为转速为1000rpm，混合温度为55℃，混合时间为5分钟，湿度≤15％；(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，挤出造粒，制得改性尼龙复合材料，挤出机的加工温度设定为挤出加工温度为250℃～260℃，主机转速设定为400r/min；(4)在印有水性丙烯酸油墨涂层刻度的尺带表面涂覆一层tpu涂层，并烘干成膜；(5)将尺带通过轮架导入模具型腔内，并将改性尼龙复合材料通过压出机摄入模具型腔中，使尺带表面附着一层尼龙覆膜；(6)将尺带穿过压辊压印定型。实施例四(1)将低粘度尼龙和高粘度尼龙分别真空干燥至含水率小于0.10％；(2)按1质量份等同于100g的比例称取步骤(1)干燥后的尼龙30份、聚苯乙烯50份、tpu4份、相容剂6份、聚四氟乙烯3份、硅酮母粒4份、抗氧剂0.6份，加入高混机，在室温下混合均匀，高混机设定为转速为1000rpm，混合温度为55℃，混合时间为6分钟，湿度≤15％；(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，挤出造粒，制得改性尼龙复合材料，挤出机的加工温度设定为挤出加工温度为250℃～260℃，主机转速设定为400r/min；(4)在印有水性丙烯酸油墨涂层刻度的尺带表面涂覆一层tpu涂层，并烘干成膜；(5)将尺带通过轮架导入模具型腔内，并将改性尼龙复合材料通过压出机摄入模具型腔中，使尺带表面附着一层尼龙覆膜；(6)将尺带穿过压辊压印定型。实施例五(1)将低粘度尼龙和高粘度尼龙分别真空干燥至含水率小于0.10％；(2)按1质量份等同于100g的比例称取步骤(1)干燥后的尼龙35份、聚苯乙烯45份、tpu2份、相容剂3份、聚四氟乙烯2份、硅酮母粒1份、抗氧剂0.5份，加入高混机，在室温下混合均匀，高混机设定为转速为1000rpm，混合温度为50～60℃，混合时间为5～6分钟，湿度≤15％；(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，挤出造粒，制得改性尼龙复合材料，挤出机的加工温度设定为挤出加工温度为250℃～260℃，主机转速设定为380r/min；(4)在印有水性丙烯酸油墨涂层刻度的尺带表面涂覆一层tpu涂层，并烘干成膜；(5)将尺带通过轮架导入模具型腔内，并将改性尼龙复合材料通过压出机摄入模具型腔中，使尺带表面附着一层尼龙覆膜；(6)将尺带穿过压辊压印定型。实施例六(1)将低粘度尼龙和高粘度尼龙分别真空干燥至含水率小于0.10％；(2)按1质量份等同于100g的比例称取步骤(1)干燥后的尼龙25份、聚苯乙烯55份、tpu5份、相容剂6份、聚四氟乙烯3份、硅酮母粒4份、抗氧剂1份，加入高混机，在室温下混合均匀，高混机设定为转速为1000rpm，混合温度为55℃，混合时间为5分钟，湿度≤15％；(3)将步骤(2)制得的原料从主进料口通入双螺杆挤出机中，挤出造粒，制得改性尼龙复合材料，挤出机的加工温度设定为挤出加工温度为250℃～260℃，主机转速设定为360r/min；(4)在印有水性丙烯酸油墨涂层刻度的尺带表面涂覆一层tpu涂层，并烘干成膜；(5)将尺带通过轮架导入模具型腔内，并将改性尼龙复合材料通过压出机摄入模具型腔中，使尺带表面附着一层尼龙覆膜；(6)将尺带穿过压辊压印定型。尼龙聚苯乙烯tpu相容剂聚四氟乙烯硅酮母粒抗氧剂实施例一254523210.5实施例二355558351实施例三3040352.530.8实施例四305046340.6实施例五354523210.5实施例六255556341单位：份对上述实施例所制得的改性尼龙复合材料进行性能测试，测试条件如下：拉伸强度/mpa：利用电子万能试验机，按照gb/t1040-92标准，进行测定；断裂伸长率％：利用电子万能试验机，按照gb/t1040-92标准，进行测定；弯曲强度/mpa：利用电子万能试验机测试，按照gb/t9341-2000标准，进行测定；弯曲模量/gpa：利用电子万能试验机测试，按照gb/t9341-2000标准，进行测定。测试结果见下表：拉伸强度断裂伸长率弯曲强度弯曲模量实施例一68284561.57实施例二72288591.58实施例三71296531.51实施例四66311551.53实施例五74277571.56实施例六73281551.54对上述实施例所制得的尺带进行性能测试，测试条件如下：附着力测试：step1.用美工刀将涂覆区域分割成3x3mm的小格子；step2.将3m800测试胶带紧粘在测试部分，盖住整个测试区域；step3.等待5min后，与塑料板呈45°角撕下胶带，重复3次；step4.检查测试胶带上是否有剥离的尼龙覆膜。耐酒精测试：step1.以质量浓度98％工业乙醇浸润白色棉布，将白色棉布包住500g荷重的砝码；step2.将尺带涂覆有尼龙覆膜的一面朝向上固定在耐磨测试机上；step3.将砝码抵在尺带上表面来回擦拭1000次；step4.观察尼龙覆膜是否出现剥离现象。耐磨测试：step1.将2h中华铅笔的笔尖磨平，与塑料板呈45°斜角，500g荷重砝码于反复推划1000次；step2.用橡皮擦去铅笔痕迹后，观察表面是否有划痕。耐碱性测试：step1.配制质量浓度为5％的氢氧化钠，以5s/滴的速率在尼龙覆膜上点滴8h；step2.冲洗后，放置于23℃，50％rh下自然冷却；step3.以未经过耐碱性测试的尺带作为对照组，观察尺带刻度是否清晰。测试结果见下表：附着力测试耐酒精测试耐磨测试耐碱性测试实施例一无剥离无剥离无划痕清晰实施例二无剥离无剥离无划痕清晰实施例三无剥离无剥离无划痕清晰实施例四无剥离无剥离无划痕清晰实施例五无剥离无剥离无划痕清晰实施例六无剥离无剥离无划痕清晰综上，选取实施例四作为最优实施例。对比例一对比例一为购买市售尼龙66，包覆在尺带上，制成带尼龙覆膜的尺带。对比例二对比例二为不添加tpu制得的改性尼龙复合材料，包覆在尺带上，制成带尼龙覆膜的尺带。对比例三对比例三为不添加相容剂制得的改性尼龙复合材料，包覆在尺带上，制成带尼龙覆膜的尺带。对比例四对比例四为未包覆尼龙覆膜的尺带。对比例五对比例五为在水性丙烯酸涂料和尼龙覆膜之间不添加tpu涂层的尺带。对尺带进行性能测试：附着力测试耐酒精测试耐磨测试耐碱性测试实施例四无剥离无剥离无划痕清晰对比例一部分剥离部分剥离有划痕清晰对比例二无剥离完全剥离有划痕清晰对比例三完全剥离完全剥离有划痕刻度模糊对比例四/刻度模糊刻度模糊刻度模糊对比例五完全剥离完全剥离无划痕刻度模糊综上，该改性尼龙复合材料相较于市售材料，耐磨性能具有较大的提升，且该尼龙材料与尺带表面的tpu的交联度好，韧性强，不易脱落，无需在高温条件下覆膜，减少了能源的消耗，且节省了尺带涂覆尼龙覆膜所需的步骤。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12