一种尼龙材料及其制备方法与流程

本申请涉及高分子材料领域，尤其涉及一种尼龙材料及其制备方法。

背景技术：

聚酰胺俗称尼龙，它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称，由于尼龙具有强韧、耐磨、自润滑、使用温度范围宽等特点而成为目前工业中应用广泛的一种工程塑料。尼龙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，易于加工，适于用玻璃纤维和其他填料填充增强改性、提高性能和扩大应用范围。

本申请发明人在实施本申请实施例中的技术方案时，发现现有技术至少存在如下至少技术问题：

1、现有技术中尼龙材料的电绝缘性能导致其容易产生静电，从而限制了尼龙材料的应用。

技术实现要素：

本申请所要解决的技术问题是现有技术中尼龙材料的电绝缘性能导致其容易产生静电，从而限制了尼龙材料的应用的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种尼龙材料及其制备方法。

第一方面，本申请实施例提供一种尼龙材料，其中，以质量百分比计，包括：

基体尼龙60～90％，不锈钢纤维母粒5～20％，抗氧剂0.1～0.5％，润滑剂0.1～0.5％，增韧剂0.01～20％。

优选地，所述基体尼龙为选自聚酰胺-6，聚己二酰己二胺，聚酰胺-6和聚己二酰己二胺混合物中的任意一种。

优选地，所述不锈钢纤维母粒为不锈钢纤维和高分子基体混合物。

优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物。

优选地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。

优选地，所述增韧剂为马来酸酐接枝-1-辛烯共聚物。

第二方面，本申请实施例提供一种制备方法，其中，包括以下步骤：

取料混料，按比例取基体尼龙、抗氧剂、润滑剂和增韧剂，混合均匀；主加料，将混合均匀的上述原料从挤出机主喂料口加入到挤出机中；副加料，按比例取不锈钢纤维母粒经挤出机侧向喂料口加入到挤出机中；熔融共混挤出，上述所有原料经双螺杆挤出机混合，控制双螺杆挤出机转速和温度，经由挤出、牵引、冷却、干燥、造粒即得尼龙材料。

优选地，所述双螺杆挤出机的转速控制在150～180rpm，温度控制在240～280℃。

本申请实施例的一种尼龙材料及其制备方法，采用以基体尼龙、不锈钢纤维母粒、抗氧剂、润滑剂、增韧剂为原料制备尼龙材料，所述不锈钢纤维的高导电特性而使得尼龙材料具备了导电能力从而尼龙材料能够防止静电，使得制得的尼龙材料解决了现有技术中尼龙材料的电绝缘性能导致其容易产生静电而限制了尼龙材料的应用的技术问题，取得了制得的尼龙材料具备优异的导电性能从而能够有效防止静电，拓展尼龙材料应用场景的技术效果。

附图说明

图1是本申请实施例的一种尼龙材料及其制备方法的工艺流程图。

具体实施方式

本申请实施例提供了一种尼龙材料及其制备方法，本申请提供的技术方案总体思路如下：采用以基体尼龙、不锈钢纤维母粒、抗氧剂、润滑剂、增韧剂为原料制备尼龙材料，其中，所述不锈钢纤维以母粒形式作为尼龙材料的填料，其一，因不锈钢纤维的高导电特性而使得尼龙材料具备了导电能力从而尼龙材料能够防止静电；其二，因不锈钢纤维以母粒形式加入到尼龙材料原料中，简化且稳定了生产工艺；其三，通过调整不锈钢纤维母粒含量百分比，可以使用较少组分的导电填料得到导电的尼龙材料；使得制得的尼龙材料解决了现有技术中尼龙材料的电绝缘性能导致其容易产生静电而限制了尼龙材料的应用的技术问题，取得了制得的尼龙材料具备优异的导电性能从而能够有效防止静电，拓展尼龙材料应用场景的技术效果。

为了使本申请解决的技术问题以及技术方案和技术效果更加清楚明白，以下通过附图和实施例，对本申请进行详细说明。应当明晰，此处所描述的具体实施例是本申请一部分实施例，仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，本领域技术人员在没有付出创造性劳动时获得的所有其他实施例都属于本申请保护范围，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。

在本申请实施例的描述中，应当明晰，出于简单明了的目的，本申请实施例的原理主要通过参考例子来描述，在以下描述中，本申请实施例的很多具体细节被描述以用来提供对实施例的彻底理解，但对本领域技术人员而言，本申请实施例在实践中并不限于相关具体细节；在部分实施例中，没有详细描述公知结构和/或方法，以避免导致这些实施例难以理解。

本申请实施例提供了一种尼龙材料，其中，以质量百分比计，包括：

基体尼龙60～90％，不锈钢纤维母粒5～20％，抗氧剂0.1～0.5％，润滑剂0.1～0.5％，增韧剂0.01～20％。

其中，所述不锈钢纤维以母粒形式作为尼龙材料的填料，其一，因不锈钢纤维的高导电特性而使得尼龙材料具备了导电能力从而尼龙材料能够防止静电；其二，因不锈钢纤维以母粒形式加入到尼龙材料原料中，简化且稳定了生产工艺；其三，通过调整不锈钢纤维母粒含量百分比，可以使用较少组分的导电填料得到导电的尼龙材料。

其中，所述抗氧剂在尼龙材料中少量存在，可延缓或抑制尼龙材料氧化过程的进行，从而阻止尼龙材料的老化并延长其使用寿命。

其中，所述润滑剂用于降低尼龙材料分子间的相互摩擦及降低尼龙材料加工过程中与加工机械间的摩擦，所述增韧剂用于降低尼龙材料的脆性和提高尼龙材料的抗冲击性能。

进一步地，所述基体尼龙为选自聚酰胺-6(尼龙-6)，聚己二酰己二胺(尼龙-66)，聚酰胺-6和聚己二酰己二胺混合物中的任意一种；所述聚酰胺-6和所述聚己二酰己二胺混合物中的所述聚酰胺-6含量为10～90wt％。

进一步地，所述不锈钢纤维母粒为不锈钢纤维与高分子基体的混合物，所述不锈钢纤维与所述高分子基体按一定比例混合，所述不锈钢纤维与所述高分子基体的重量比例为4:1，所述不锈钢纤维的长度为3～5mm，所述高分子基体为聚酰胺-6。

进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的复配物，所述受阻酚类抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)，所述亚磷酸酯类抗氧剂为三[(2,4-二叔丁基苯基)丙酸]亚磷酸酯(抗氧剂168)。

进一步地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺。

进一步地，所述增韧剂为马来酸酐接枝-1-辛烯共聚物。

其中，所述聚酰胺-6(尼龙-6)为采用杭州聚合顺新材料股份有限公司j2500型工程机尼龙6切片材料；所述聚己二酰己二胺(尼龙-66)为采用平顶山神马工程塑料有限责任公司epr27型产品；所述不锈钢纤维母粒为采用贝卡尔特集团beki-shield产品；所述四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)为采用巴斯夫公司汽巴1010型产品；所述三[(2,4-二叔丁基苯基)丙酸]亚磷酸酯(抗氧剂168)为采用巴斯夫公司汽巴168型产品；所述乙撑双硬脂酰胺为采用广州和氏璧化工材料有限公司龙沙ebs品牌(acrawaxcpowdered)乙撑双硬脂酰胺；所述马来酸酐接枝-1-辛烯共聚物为采用美国陶氏化学gr216型产品。

基于相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种制备方法，其中，包括以下步骤：

取料混料，按比例取基体尼龙、抗氧剂、润滑剂和增韧剂，混合均匀；主加料，将混合均匀的上述原料从挤出机主喂料口加入到挤出机中；副加料，按比例取不锈钢纤维母粒经挤出机侧向喂料口加入到挤出机中；熔融共混挤出，上述所有原料经双螺杆挤出机混合，控制双螺杆挤出机转速和温度，经由挤出、牵引、冷却、干燥、造粒即得尼龙材料。

其中，所述取料混料步骤确保原料在加入到挤出机时，其各组分比例不波动；所述熔融共混挤出步骤使各组分原料再螺杆的剪切作用下，在尼龙材料中形成分散分布相，达到很好的混合效果。

进一步地，所述双螺杆挤出机的转速控制在150～180rpm，温度控制在240～280℃。

其中，将转速控制在150～180rpm既能够保证不锈钢纤维在尼龙本体中的充分分散，又可以避免过强的剪切力破坏不锈钢纤维形成的三维导电网格；将温度控制在240～280℃，此温度为尼龙材料为较佳挤出温度，既能够使尼龙材料处于熔融状态，又避免过高的温度导致原料的降解。

本申请实施例的一种尼龙材料及其制备方法，采用以基体尼龙、不锈钢纤维母粒、抗氧剂、润滑剂、增韧剂为原料制备尼龙材料，其中，所述不锈钢纤维以母粒形式作为尼龙材料的填料，其一，因不锈钢纤维的高导电特性而使得尼龙材料具备了导电能力从而尼龙材料能够防止静电；其二，因不锈钢纤维以母粒形式加入到尼龙材料原料中，简化且稳定了生产工艺；其三，通过调整不锈钢纤维母粒含量百分比，可以使用较少组分的导电填料得到导电的尼龙材料；使得制得的尼龙材料解决了现有技术中尼龙材料的电绝缘性能导致其容易产生静电而限制了尼龙材料的应用的技术问题，取得了制得的尼龙材料具备优异的导电性能从而能够有效防止静电，拓展尼龙材料应用场景的技术效果。

【实施例】

本申请实施例1至25提供了一种尼龙材料，其中，包括：基体尼龙、不锈钢纤维母粒、抗氧剂、润滑剂和增韧剂。

其中，所述基体尼龙为聚酰胺-6(尼龙-6)，所述不锈钢纤维母粒为不锈钢纤维与尼龙-6按4:1重量比混合而成的混合物，所述不锈钢纤维母粒中的不锈钢纤维长度为3～5mm，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配物，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，所述增韧剂为马来酸酐接枝-1-辛烯共聚物。

以质量百分比计，各组分含量如表一所示。

表一

本申请实施例26至50提供了一种尼龙材料，其中，包括：基体尼龙、不锈钢纤维母粒、抗氧剂、润滑剂和增韧剂。

其中，所述基体尼龙为聚己二酰己二胺(尼龙-66)，所述不锈钢纤维母粒为不锈钢纤维与尼龙-6按4:1重量比混合而成的混合物，所述不锈钢纤维母粒中的不锈钢纤维长度为3～5mm，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配物，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，所述增韧剂为马来酸酐接枝-1-辛烯共聚物。

以质量百分比计，各组分含量如表二所示。

表二

本申请实施例51至75提供了一种尼龙材料及其制备方法，其中，包括：基体尼龙、不锈钢纤维母粒、抗氧剂、润滑剂和增韧剂。

其中，所述基体尼龙为尼龙-6和尼龙-66的混合物，所述不锈钢纤维母粒为不锈钢纤维与尼龙-6按4:1重量比混合而成的混合物，所述不锈钢纤维母粒中的不锈钢纤维长度为3～5mm，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配物，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，所述增韧剂为马来酸酐接枝-1-辛烯共聚物。

以质量百分比计，各组分含量如表三所示。

表三

基于相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种制备方法，其中，包括以下步骤：

取料混料，按比例取基体尼龙、抗氧剂、润滑剂和增韧剂，混合均匀；主加料，将混合均匀的上述原料从挤出机主喂料口加入到挤出机中；副加料，按比例取不锈钢纤维母粒经挤出机侧向喂料口加入到挤出机中；熔融共混挤出，上述所有原料经双螺杆挤出机混合，控制双螺杆挤出机转速和温度，经由挤出、牵引、冷却、干燥、造粒即得尼龙材料。

各工艺步骤的相关参数如表四所示。

表四

本申请实施例的一种尼龙材料及其制备方法，采用以基体尼龙、不锈钢纤维母粒、抗氧剂、润滑剂、增韧剂为原料制备尼龙材料，其中，所述不锈钢纤维以母粒形式作为尼龙材料的填料，其一，因不锈钢纤维的高导电特性而使得尼龙材料具备了导电能力从而尼龙材料能够防止静电；其二，因不锈钢纤维以母粒形式加入到尼龙材料原料中，简化且稳定了生产工艺；其三，通过调整不锈钢纤维母粒含量百分比，可以使用较少组分的导电填料得到导电的尼龙材料；使得制得的尼龙材料解决了现有技术中尼龙材料的电绝缘性能导致其容易产生静电而限制了尼龙材料的应用的技术问题，取得了制得的尼龙材料具备优异的导电性能从而能够有效防止静电，拓展尼龙材料应用场景的技术效果。

通过使用注塑成型机将挤出切粒得到的粒料进行注塑成型，得到iso标准测试色板，进行产品表面电阻性能测试，得到测试数据如表五所示。

表五

通过对表五的测试数据进行分析，其中，表面电阻率是平行于通过材料表面上电流方向的电位梯度与表面单位宽度上的电流之比，用欧姆(ω)表示，它是表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据；在固体材料平面上放两个长为l、距离为d的平行电极，则两电极间的材料表面电阻rs与d成正比，与l成反比，可用下式表达：

式中：ρs即为表面电阻率。

即在d和l不变的情况下，表面电阻率越大，表面电阻越大，即材料的导电性能越差，绝缘性能越好，越容易产生静电；表面电阻率越小，表面电阻越小，即材料的导电性能越佳，绝缘性能越差，越难产生静电，故可防止静电。

因此可以毫无疑义的确认，本申请实施例的一种尼龙材料及其制备方法中的尼龙材料具备优异的导电性能从而能够有效防止静电，解决了现有技术中尼龙材料的电绝缘性能导致其容易产生静电而限制了尼龙材料的应用的技术问题。

【最优实施例】

本申请实施例的一种尼龙材料，其中，以质量百分比计，包括：

基体尼龙79％，不锈钢纤维母粒15％，抗氧剂0.5％，润滑剂0.5％，增韧剂5％。

其中，所述不锈钢纤维以母粒形式作为尼龙材料的填料，其一，因不锈钢纤维的高导电特性而使得尼龙材料具备了导电能力从而尼龙材料能够防止静电；其二，因不锈钢纤维以母粒形式加入到尼龙材料原料中，简化且稳定了生产工艺；其三，通过调整不锈钢纤维母粒含量百分比，可以使用较少组分的导电填料得到导电的尼龙材料。

其中，所述抗氧剂在尼龙材料中少量存在，可延缓或抑制尼龙材料氧化过程的进行，从而阻止尼龙材料的老化并延长其使用寿命。

其中，所述润滑剂用于降低尼龙材料分子间的相互摩擦及降低尼龙材料加工过程中与加工机械间的摩擦，所述增韧剂用于降低尼龙材料的脆性和提高尼龙材料的抗冲击性能。

进一步地，所述基体尼龙为聚酰胺-6(尼龙-6)，所述不锈钢纤维母粒为不锈钢纤维与尼龙-6按4:1重量比混合而成的混合物，所述不锈钢纤维母粒中的不锈钢纤维长度为3～5mm，所述抗氧剂为抗氧剂1010和抗氧剂168的复配物，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺，所述增韧剂为马来酸酐接枝-1-辛烯共聚物。

其中，所述聚酰胺-6(尼龙-6)为采用杭州聚合顺新材料股份有限公司j2500型工程机尼龙6切片材料；所述不锈钢纤维母粒为采用贝卡尔特集团beki-shield产品；所述四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)为采用巴斯夫公司汽巴1010型产品；所述三[(2,4-二叔丁基苯基)丙酸]亚磷酸酯(抗氧剂168)为采用巴斯夫公司汽巴168型产品；所述乙撑双硬脂酰胺为采用广州和氏璧化工材料有限公司龙沙ebs品牌(acrawaxcpowdered)乙撑双硬脂酰胺；所述马来酸酐接枝-1-辛烯共聚物为采用美国陶氏化学gr216型产品。

基于相同的发明构思，本申请实施例还提供了一种制备方法，其中，包括以下步骤：

取料混料，按比例取基体尼龙、抗氧剂、润滑剂和增韧剂，混合均匀；主加料，将混合均匀的上述原料从挤出机主喂料口加入到挤出机中；副加料，按比例取不锈钢纤维母粒经挤出机侧向喂料口加入到挤出机中；熔融共混挤出，上述所有原料经双螺杆挤出机混合，控制双螺杆挤出机转速和温度，经由挤出、牵引、冷却、干燥、造粒即得尼龙材料。

其中，所述取料混料步骤确保原料在加入到挤出机时，其各组分比例不波动；所述熔融共混挤出步骤使各组分原料再螺杆的剪切作用下，在尼龙材料中形成分散分布相，达到很好的混合效果。

进一步地，所述双螺杆挤出机的转速控制在150rpm，温度控制在250℃。

其中，将转速控制在150rpm既能够保证不锈钢纤维在尼龙本体中的充分分散，又可以避免过强的剪切力破坏不锈钢纤维形成的三维导电网格；将温度控制在250℃，此温度为尼龙材料为较佳挤出温度，既能够使尼龙材料处于熔融状态，又避免过高的温度导致原料的降解。

本申请实施例的一种尼龙材料及其制备方法，采用以基体尼龙、不锈钢纤维母粒、抗氧剂、润滑剂、增韧剂为原料制备尼龙材料，其中，所述不锈钢纤维以母粒形式作为尼龙材料的填料，其一，因不锈钢纤维的高导电特性而使得尼龙材料具备了导电能力从而尼龙材料能够防止静电；其二，因不锈钢纤维以母粒形式加入到尼龙材料原料中，简化且稳定了生产工艺；其三，通过调整不锈钢纤维母粒含量百分比，可以使用较少组分的导电填料得到导电的尼龙材料；使得制得的尼龙材料解决了现有技术中尼龙材料的电绝缘性能导致其容易产生静电而限制了尼龙材料的应用的技术问题，取得了制得的尼龙材料具备优异的导电性能从而能够有效防止静电，拓展尼龙材料应用场景的技术效果。

通过使用注塑成型机将挤出切粒得到的粒料进行注塑成型，得到iso标准测试色板，进行产品表面电阻性能测试，得到测试数据如表六所示。

表六

通过对表六及表五的测试数据进行分析，其中，表面电阻率是平行于通过材料表面上电流方向的电位梯度与表面单位宽度上的电流之比，用欧姆(ω)表示，它是表征电介质或绝缘材料电性能的一个重要数据；在固体材料平面上放两个长为l、距离为d的平行电极，则两电极间的材料表面电阻rs与d成正比，与l成反比，可用下式表达：

式中：ρs即为表面电阻率。

即在d和l不变的情况下，表面电阻率越大，表面电阻越大，即材料的导电性能越差，绝缘性能越好，越容易产生静电；表面电阻率越小，表面电阻越小，即材料的导电性能越佳，绝缘性能越差，越难产生静电，故可防止静电。因此可以毫无疑义的确认，本申请实施例的一种尼龙材料及其制备方法中的尼龙材料具备优异的导电性能从而能够有效防止静电，解决了现有技术中尼龙材料的电绝缘性能导致其容易产生静电而限制了尼龙材料的应用的技术问题。

尽管以上对本申请的具体实施方式进行了说明性描述，以便于本领域的技术人员能够理解本申请，但本申请不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本申请精神和范围内，一切利用本申请构思的发明创造均在保护之列。