本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种改性尼龙组合物及其制备方法。
背景技术
尼龙是美国杰出的科学家卡罗瑟斯(carothers)及其领导下的一个科研小组研制出来的，是世界上出现的第一种合成纤维。尼龙是聚酰胺纤维(锦纶)的一种说法，一般分为尼龙6、尼龙66。尼龙6外观为乳白色至淡黄色，具有韧性，抗震性，有较高的机械强度和耐热性，抗冲强度较好，熔点较高，成型加工性能好，吸水性大，饱和吸水率在11％左右，易熔于硫酸酚类或甲酸中，低温脆化温度为零下20度-30度。
尼龙虽然具有许多优异的性能，但在一些对气味、耐磨性能要求较高的领域，尼龙的应用会受到很大的限制。因此需要进一步降低其气味、摩擦系数和磨损率，从而扩大其应用领域。
技术实现要素：
针对现有技术不足，本发明提供一种改性尼龙组合物及其制备方法，解决了现有技术中尼龙气味大、耐磨性差的技术问题。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种改性尼龙组合物，所述改性尼龙组合物由以下重量份的原料制成：54-90份尼龙6、1-5份尼龙66、1-5份poe接枝马来酸酐、5-45份聚四氟乙烯改性玻璃纤维、1-5份气味吸附母粒、0.1-0.2份碳化硅、0.2-1份润滑剂、0.1-1份抗氧剂。
优选的，所述尼龙6熔指为5-8g/10min，所述尼龙66熔指为8-10g/10min。
优选的，所述气味吸附母粒由尼龙6、疏水性硅藻土、疏水性活性炭、针状沸石分子筛、蓖麻油酸锌、纳米二氧化硅、硬脂酸钙、三聚氰胺混合均匀，再在双螺杆挤出机中挤出造粒而成。
优选的，所述聚四氟乙烯改性玻璃纤维为经聚四氟乙烯分散液浸渍处理后的聚四氟乙烯改性玻璃纤维。
优选的，所述聚四氟乙烯的分子量为120万，结晶度90％。
优选的，所述聚四氟乙烯分散液是平均粒径为0.1-0.2μm的聚四氟乙烯树脂悬浮在液态水中形成的胶体溶液，且胶体溶液的粘度为0.05pa·s、浓度为60wt％。
优选的，所述润滑剂为硅酮粉、白油、硅油、石蜡、硬脂酸、硬脂酸锌中的至少一种。
优选的，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯混合而成，且二者的重量份比为2：3-1：1。
一种改性尼龙组合物的制备方法，包括以下步骤：
s1、将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚四氟乙烯分散液中，取出烘干并在290-310℃烘培、烧结，制得聚四氟乙烯改性玻璃纤维；
s2、称取重量份的各个原料，将尼龙6、尼龙66、poe接枝马来酸酐、气味吸附母粒、碳化硅、润滑剂和抗氧剂倒入搅拌机中，搅拌均匀后置于双螺杆挤出机中，将聚四氟乙烯改性玻璃纤维从双螺杆挤出机的玻纤口加入，经熔融挤出后造粒，即可。
优选的，步骤s2所述双螺杆挤出机的一区温度为180-190℃、二区温度为180-190℃、三区温度为190-200℃、四区温度为210-220℃、五区温度为230-250℃、六区温度为245-250℃；双螺杆主机转速为500rpm。
本发明提供一种改性尼龙组合物及其制备方法，与现有技术相比优点在于：
1.本发明改性尼龙组合物具有低气味、耐磨性好的特点，原料中尼龙6熔指为5-8g/10min，尼龙66熔指为8-10g/10min，其加入后能够调节尼龙6熔体的流动性，保证在加工过程中，尼龙6塑化均匀，熔融混合顺畅，原料聚四氟乙烯改性玻璃纤维采用特种聚四氟乙烯分散液对玻璃纤维进行浸渍处理，聚四氟乙烯120万，结晶度90％，采用这种粉末粒子，避免玻璃纤维浸渍过程中浸渍不完全，纤维浸渍效率差，纤维出现断纤的情况，极大的改善了玻纤在尼龙基体的分散性，并使制得的尼龙组合物在耐磨性能方面有了显著的提高，并保持了优异的力学性能；
2.本发明原料碳化硅的用量降至0.1-0.2份，低用量的碳化硅既避免了大量使用造成的改性尼龙组合物性能下降，又保证了碳化硅对改性尼龙组合物耐磨性能起到的协效作用，提高了改性尼龙组合物的耐磨性能；
3.本发明气味吸附母粒能够降低组合物中的小分子含量，使总挥发性有机物tvoc显著降低，并且在保证组合物低气味特性的同时，其各项物理力学性能、材料的成型加工性能不受影响；
4.本发明气味吸附母粒的制备中采用尼龙作为基体，作为气体吸附母粒时，提高了其与纤维、尼龙的相容性，保证了母粒在组合物体系中的分散性；
5.本发明改性尼龙组合物制备方法中采用双螺杆挤出机的一区温度为180-190℃、二区温度为180-190℃、三区温度为190-200℃、四区温度为210-220℃、五区温度为230-250℃、六区温度为245-250℃；双螺杆主机转速为500rpm，这样加工温度、主机转速使得改性尼龙组合物在加工过程不会出现的加料处堵塞，而且具有喂料饱和，塑化均匀，不冒料的优点。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例中超聚四氟乙烯改性玻璃纤维和气味吸附母粒均通过下面方法制备而成：
玻璃纤维的浸渍处理：将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚四氟乙烯分散液中，然后取出烘干并在300℃烘培、烧结得聚四氟乙烯改性玻璃纤维；聚四氟乙烯分散液是平均粒径为0.1-0.2μm的聚四氟乙烯树脂悬浮在液态水中形成的胶体溶液，胶体溶液的粘度为0.05pa·s、浓度为60wt％。
气味吸附母粒的制备：100份尼龙、5份疏水性硅藻土、10份疏水性活性炭、5份针状沸石分子筛、10份蓖麻油酸锌、5份纳米二氧化硅、1份硬脂酸钙、5份三聚氰胺，行混合均匀，然后在双螺杆挤出机中挤出造粒得气味吸附母粒。
聚四氟乙烯数均分子量为120万，结晶度90％。
尼龙6熔指为5-8g/10min；
尼龙66熔指为8-10g/10min。
实施例1：
本实施例改性尼龙组合物由以下重量份的原料制成：70份尼龙6、1份尼龙66、1份poe接枝马来酸酐、25份聚四氟乙烯改性玻璃纤维、3份气味吸附母粒、0.2份碳化硅、1份硅酮粉、0.2份抗氧剂1098、0.2份抗氧剂168；
本实施例改性尼龙组合物的制备方法，包括以下步骤：
s1、将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚四氟乙烯分散液中，取出烘干并在300℃烘培、烧结，制得聚四氟乙烯改性玻璃纤维；
s2、称取重量份的各个原料，将尼龙6、尼龙66、poe接枝马来酸酐、气味吸附母粒、碳化硅、润滑剂和抗氧剂倒入搅拌机中，搅拌均匀后置于双螺杆挤出机中，将聚四氟乙烯改性玻璃纤维从双螺杆挤出机的玻纤口加入，经熔融挤出后造粒，即可。
其中，双螺杆挤出机的一区温度为180℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为210℃、五区温度为230℃、六区温度为245℃；双螺杆主机转速为500rpm。
实施例2：
本实施例改性尼龙组合物由以下重量份的原料制成：54份尼龙6、5份尼龙66、5份poe接枝马来酸酐、30份聚四氟乙烯改性玻璃纤维、1份气味吸附母粒、0.2份碳化硅、0.2份硅酮粉、0.1份抗氧剂1098、0.1份抗氧剂168；
本实施例改性尼龙组合物的制备方法，包括以下步骤：
s1、将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚四氟乙烯分散液中，取出烘干并在300℃烘培、烧结，制得聚四氟乙烯改性玻璃纤维；
s2、称取重量份的各个原料，将尼龙6、尼龙66、poe接枝马来酸酐、气味吸附母粒、碳化硅、润滑剂和抗氧剂倒入搅拌机中，搅拌均匀后置于双螺杆挤出机中，将聚四氟乙烯改性玻璃纤维从双螺杆挤出机的玻纤口加入，经熔融挤出后造粒，即可。
其中，双螺杆挤出机的一区温度为190℃、二区温度为190℃、三区温度为200℃、四区温度为220℃、五区温度为250℃、六区温度为250℃；双螺杆主机转速为500rpm。
实施例3：
本实施例改性尼龙组合物由以下重量份的原料制成：90份尼龙6、2份尼龙66、2份poe接枝马来酸酐、20份聚四氟乙烯改性玻璃纤维、5份气味吸附母粒、0.1份碳化硅、0.2份硅酮粉、0.2份抗氧剂1098、0.3份抗氧剂168；
本实施例改性尼龙组合物的制备方法，包括以下步骤：
s1、将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚四氟乙烯分散液中，取出烘干并在300℃烘培、烧结，制得聚四氟乙烯改性玻璃纤维；
s2、称取重量份的各个原料，将尼龙6、尼龙66、poe接枝马来酸酐、气味吸附母粒、碳化硅、润滑剂和抗氧剂倒入搅拌机中，搅拌均匀后置于双螺杆挤出机中，将聚四氟乙烯改性玻璃纤维从双螺杆挤出机的玻纤口加入，经熔融挤出后造粒，即可。
其中，双螺杆挤出机的一区温度为180℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为210℃、五区温度为230℃、六区温度为245℃；双螺杆主机转速为500rpm。
实施例4：
本实施例改性尼龙组合物由以下重量份的原料制成：60份尼龙6、3份尼龙66、3份poe接枝马来酸酐、5份聚四氟乙烯改性玻璃纤维、2份气味吸附母粒、0.1份碳化硅、0.4份润滑剂、0.1份抗氧剂；其中润滑剂为白油、硅油、石蜡、硬脂酸锌混合而成；抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按照重量份比为2：3；混合而成，尼龙6熔指为5-8g/10min，尼龙66熔指为8-10g/10min；
本实施例改性尼龙组合物的制备方法，包括以下步骤：
s1、将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚四氟乙烯分散液中，取出烘干并在290℃烘培、烧结，制得聚四氟乙烯改性玻璃纤维；
s2、称取重量份的各个原料，将尼龙6、尼龙66、poe接枝马来酸酐、气味吸附母粒、碳化硅、润滑剂和抗氧剂倒入搅拌机中，搅拌均匀后置于双螺杆挤出机中，将聚四氟乙烯改性玻璃纤维从双螺杆挤出机的玻纤口加入，经熔融挤出后造粒，即可。
其中，双螺杆挤出机的一区温度为180℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为210℃、五区温度为230℃、六区温度为245℃；双螺杆主机转速为500rpm。
实施例5：
本实施例改性尼龙组合物由以下重量份的原料制成：80份尼龙6、4份尼龙66、4份poe接枝马来酸酐、45份聚四氟乙烯改性玻璃纤维、4份气味吸附母粒、0.15份碳化硅、0.7份润滑剂、1份抗氧剂；其中润滑剂为硅酮粉、硅油、石蜡、硬脂酸混合二层；抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯按照重量份为1：1；混合而成，尼龙6熔指为5-8g/10min，尼龙66熔指为8-10g/10min；
本实施例改性尼龙组合物的制备方法，包括以下步骤：
s1、将玻璃纤维清洗烘干后浸渍在聚四氟乙烯分散液中，取出烘干并在310℃烘培、烧结，制得聚四氟乙烯改性玻璃纤维；
s2、称取重量份的各个原料，将尼龙6、尼龙66、poe接枝马来酸酐、气味吸附母粒、碳化硅、润滑剂和抗氧剂倒入搅拌机中，搅拌均匀后置于双螺杆挤出机中，将聚四氟乙烯改性玻璃纤维从双螺杆挤出机的玻纤口加入，经熔融挤出后造粒，即可。
其中，双螺杆挤出机的一区温度为180℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为210℃、五区温度为230℃、六区温度为245℃；双螺杆主机转速为500rpm。
对比例：
本对比例原料中添加普通的吸附剂活性炭，普通的耐磨剂聚二硫化钼，将70份尼龙6、活性炭3份、5份二硫化钼、1份硅酮粉、0.2份抗氧剂1098、0.2份抗氧剂168倒入高速搅拌机中，高速搅拌，混合至均匀后加入双螺杆挤出机中，将玻璃纤维25份从玻纤口加入、经熔融挤出后造粒。
其中双螺杆挤出机的一区温度为180℃、二区温度为180℃、三区温度为190℃、四区温度为210℃、五区温度为230℃、六区温度为245℃；双螺杆主机转速为500rpm。
对上述实施例1-3和对比例1制备的尼龙组合物，分别检测其力学性能、气味等级、tvoc和耐磨性能。其中力学性能采用astm标准进行检测，气味等级、tvoc采用gmw标准进行检测，耐磨性能根据标准gb/t5478-2008来测定，其物性数据见下表1。
表1不同样品性能测试结果
从表1数据可以看出，添加气味吸附母粒可以明显改善材料的气味和散发特性，使低气味、高耐磨尼龙组合物tvoc低于40ugc/g。另外，本发明制备的产品的磨耗指数极低，呈现出了优良的耐磨性能。本发明所浸渍处理的玻璃纤维明显改善了玻纤在尼龙基体的分散性，使低气味、低散发、高耐磨尼龙组合物具有耐磨剂添加量少，耐磨突出，力学性能显著改善的优点。
综上所述，本发明用特种聚四氟乙烯分散液对玻璃纤维进行浸渍处理，极大的改善了玻纤在尼龙基体的分散性，并使制得的的尼龙在耐磨性能方面有了显著的提高，并保持了优异的力学性能；
本发明中聚四氟乙烯120万，结晶度90％，采用这种粉末粒子，才能解决在纤维浸渍过程中出现的纤维浸渍效率差，浸渍不完全，纤维出现断纤等技术问题；
尼龙6熔指为5-8g/10min；尼龙66熔指为8-10g/10min，其加入后能够调节尼龙熔体的流动性，保证在加工过程中，尼龙塑化均匀，熔融混合顺畅；
本发明氮化硅的用量为0.1-0.2份，避免了大量使用氮化硅造成的组合物性能严重下降；氮化硅对组合物耐磨性能起到了非常重要的协效作用；
本发明气味吸附母粒的制备中采用尼龙作为基体，作为气体吸附母粒时，提高了其与纤维、尼龙的相容性，保证了母粒在组合物体系中的分散性。
本发明使用特种的气味吸附母粒降低组合物中的小分子含量，使总挥发性有机物tvoc显著降低；并且在保证组合物低气味特性的同时，其各项物理力学性能、材料的成型加工性能不受影响；
本发明双螺杆挤出机的一区温度为180-190℃、二区温度为180-190℃、三区温度为190-200℃、四区温度为210-220℃、五区温度为230-250℃、六区温度为245-250℃；双螺杆主机转速为500rpm，这种加工温度、主机转速能够解决在加工过程中，出现的加料处堵塞，喂料不饱和，塑化不均匀，冒料等技术问题。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。