一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法
技术领域
本发明涉及塑胶材料领域，具体涉及一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法。
背景技术：
尼龙6(pa6)是脂肪族线性直链大分子h-[nh(ch2)xco]
n-oh，直链以亚甲基(-ch2)为主，主要通过酰胺键将各个链段连接起来的，分子构型是平面锯齿形。pa6的分子结构和晶体结构决定了它的性质和产品性能。由于pa6分子中存在大量强极性酰胺基，使其吸湿性优异于一般的化学纤维，且更容易促进pa6大分子在排列时大分子链间形成氢键，从而提高了pa6分子链间结合力，降低了pa6分子链的活动性，使pa6分子链之间的排列更加规整，所以pa6是一种热塑性的半晶体缩聚物。pa6是半透明的，由于其易于加工、优良的机械性能和耐化学性而具有许多应用，包括自润滑齿轮，轴承，纤维和各种各样的商品。而当尼龙材料应用在光伏接线盒上时，通常会有与后续接线盒粘结不牢靠的问题。一般情况下，可通过在尼龙分子结构上引入极性基团；或可以通过加入助剂，向产品表面析出，增加粘接力；也可以通过设备改善表面张力，但是如何在保持尼龙材料力学性能和阻燃性能的基础上，同时提高其粘接性能是亟待解决的一个问题。
技术实现要素：
[0003]
要解决的技术问题：本发明通过采用等离子体处理pa6，对其表面改性，一方面可以使处在等离子体中的物质表面分子激发、电离、或断裂；另一方面改性过程中不会使材料热解或烧蚀，对于材料的本体性质不会产生影响，只会对其表面(＜10nm)改性，使其表面生成了含氧和含氮的极性基团，更易与马来酸酐接枝，同时提高极性，增加粘接性能。
[0004]
技术方案：一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：(1)用丙酮擦拭pa6表面，去除油污并干燥，使用等离子体处理机对pa6进行表面处理，仪器功率为1000w，距离为10mm，处理时间为60s，处理气氛为空气，得改性pa6；(2)将100份改性pa6与5～8份二甲苯混合、搅拌均匀后加入20份水预混30min，加热升温至80～100℃；(3)加入10～15份马来酸酐和1～2份过氧化苯甲酰反应0.5h，重复3次，最后反应1.5h结束；(4)产物过滤后进行热水洗，干燥得马来酸酐接枝改性pa6；(5)将60份马来酸酐接枝改性pa6、10～15份阻燃剂、10～20份碳硅网、1～3份增粘剂和0.5～1份抗氧化剂混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混，挤出工艺：一区温度200℃，二区～十二区温度260℃，机头温度270℃，螺杆转速300r/min，喂料量50kg/h；(6)挤出料条经过水槽冷却后切成长度为3～4mm的颗粒；(7)粒料经烘干后注塑成型。进一步的，所述阻燃剂为无卤磺酸酯和/或亚磺酸酯。进一步的，所述碳硅网的制备方法为：
步骤1：取一定量的纤维素粉末、pva和nacl溶解于水中，搅拌溶解，然后超声分散，得到纤维素静电纺丝液；步骤2：取聚碳硅烷溶解于二甲苯中，得聚碳硅烷静电纺丝液；步骤3：采用双喷头静电纺丝，以喷头间的电场干扰增加射流间的相互缠绕，制备网膜；步骤4：将网膜将在惰性气氛中进行高温碳化处理，即得碳硅网。进一步的，所述纤维素静电纺丝液的浓度为3.5～6.0wt％，所述聚碳硅烷静电纺丝液的浓度为8～15wt％。进一步的，所述双喷头静电纺丝条件为：纺丝温度为25℃、纺丝距离为12.5cm、注射泵注射速度为0.2～0.8ml/h、喷射口和接地接收端之间电压为12～18kv。进一步的，所述高温碳化处理温度为700～800℃。进一步的，所述增粘剂的制备方法为：步骤1：将石墨烯纳米片粉末加入聚多巴胺溶液中，使用超声波破碎仪在500w功率下进行超声振荡搅拌；步骤2：过滤后在烘箱中真空干燥，得到改性石墨烯纳米片粉；步骤3：将改性石墨烯纳米片粉溶于乙醇，加入环氧树脂，在70℃的恒温下油浴搅拌3h至乙醇完全挥发；步骤4：加入固化剂，搅拌均匀，放入真空箱中抽真空，以去除搅拌过程中产生的气泡即得增粘剂。进一步的，所述环氧树脂与固化剂的质量比为10:3。有益效果：1.本发明采用等离子体处理，等离子体是通过高压高频电下电极附近形成高能电磁场，使周围的气体出现电离状态，形成电子、离子组成的体系；等离子体对材料表面改性，一方面可以使处在等离子体中的物质表面分子激发、电离、或断裂，该反应过程较为复杂；另一方面改性过程中不会使材料热解或烧蚀，对于材料的本体性质不会产生影响，只会对其表面(＜10nm)改性，使其表面生成了含氧和含氮的极性基团，更易与马来酸酐接枝，同时提高极性，增加粘接性能。2.本发明的碳硅网属于二维网状材料，具有比表面积大，更易与马来酸酐接枝改性pa6进行复合，力学增强效果更佳。3.本发明使用的粘结剂中以石墨烯纳米片改性环氧树脂，一定量的石墨烯纳米片可有效降低粘接剂的固化收缩率，增强粘结剂的韧性和强度，改善环氧树脂粘接剂的各种性能。同时试验表面，本发明中的阻燃剂、碳硅网和粘结性并不影响互相之间性能的发挥，甚至还有加成的作用。4.本发明高粘接力阻燃pa6材料在保持力学性能的基础上，且具有很好的阻燃性和粘结性。
具体实施方式
实施例1一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：
(1)用丙酮擦拭pa6表面，去除油污并干燥，使用等离子体处理机对pa6进行表面处理，仪器功率为1000w，距离为10mm，处理时间为60s，处理气氛为空气，得改性pa6；(2)将100份改性pa6与5份二甲苯混合、搅拌均匀后加入20份水预混30min，加热升温至80℃；(3)加入10份马来酸酐和1份过氧化苯甲酰反应0.5h，重复3次，最后反应1.5h结束；(4)产物过滤后进行热水洗，干燥得马来酸酐接枝改性pa6；(5)将60份马来酸酐接枝改性pa6、10份无卤磺酸酯、10份碳硅网、1份增粘剂和0.5份抗氧化剂混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混，挤出工艺：一区温度200℃，二区～十二区温度260℃，机头温度270℃，螺杆转速300r/min，喂料量50kg/h；(6)挤出料条经过水槽冷却后切成长度为3～4mm的颗粒；(7)粒料经烘干后注塑成型。所述碳硅网的制备方法为：步骤1：取一定量的纤维素粉末、pva和nacl溶解于水中，搅拌溶解，然后超声分散，得到浓度为3.5wt％的纤维素静电纺丝液；步骤2：取聚碳硅烷溶解于二甲苯中，得浓度为8wt％的聚碳硅烷静电纺丝液；步骤3：采用双喷头静电纺丝，以喷头间的电场干扰增加射流间的相互缠绕，制备网膜；双喷头静电纺丝条件为：纺丝温度为25℃、纺丝距离为12.5cm、注射泵注射速度为0.2ml/h、喷射口和接地接收端之间电压为12kv；步骤4：将网膜将在惰性气氛中进行高温碳化处理，碳化处理温度为700℃，即得碳硅网。增粘剂的制备方法为：步骤1：将石墨烯纳米片粉末加入聚多巴胺溶液中，使用超声波破碎仪在500w功率下进行超声振荡搅拌；步骤2：过滤后在烘箱中真空干燥，得到改性石墨烯纳米片粉；步骤3：将改性石墨烯纳米片粉溶于乙醇，加入环氧树脂，在70℃的恒温下油浴搅拌3h至乙醇完全挥发；步骤4：加入固化剂，环氧树脂与固化剂的质量比为10:3，搅拌均匀，放入真空箱中抽真空，以去除搅拌过程中产生的气泡即得增粘剂。实施例2一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：(1)用丙酮擦拭pa6表面，去除油污并干燥，使用等离子体处理机对pa6进行表面处理，仪器功率为1000w，距离为10mm，处理时间为60s，处理气氛为空气，得改性pa6；(2)将100份改性pa6与6份二甲苯混合、搅拌均匀后加入20份水预混30min，加热升温至80℃；(3)加入11份马来酸酐和1份过氧化苯甲酰反应0.5h，重复3次，最后反应1.5h结束；(4)产物过滤后进行热水洗，干燥得马来酸酐接枝改性pa6；(5)将60份马来酸酐接枝改性pa6、11份无卤磺酸酯、15份碳硅网、1份增粘剂和0.6
份抗氧化剂混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混，挤出工艺：一区温度200℃，二区～十二区温度260℃，机头温度270℃，螺杆转速300r/min，喂料量50kg/h；(6)挤出料条经过水槽冷却后切成长度为3～4mm的颗粒；(7)粒料经烘干后注塑成型。所述碳硅网的制备方法为：步骤1：取一定量的纤维素粉末、pva和nacl溶解于水中，搅拌溶解，然后超声分散，得到浓度为4.0wt％的纤维素静电纺丝液；步骤2：取聚碳硅烷溶解于二甲苯中，得浓度为9wt％的聚碳硅烷静电纺丝液；步骤3：采用双喷头静电纺丝，以喷头间的电场干扰增加射流间的相互缠绕，制备网膜；双喷头静电纺丝条件为：纺丝温度为25℃、纺丝距离为12.5cm、注射泵注射速度为0.3ml/h、喷射口和接地接收端之间电压为13kv；步骤4：将网膜将在惰性气氛中进行高温碳化处理，碳化处理温度为700℃，即得碳硅网。增粘剂的制备方法同实施例1。实施例3一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：(1)用丙酮擦拭pa6表面，去除油污并干燥，使用等离子体处理机对pa6进行表面处理，仪器功率为1000w，距离为10mm，处理时间为60s，处理气氛为空气，得改性pa6；(2)将100份改性pa6与7份二甲苯混合、搅拌均匀后加入20份水预混30min，加热升温至90℃；(3)加入12份马来酸酐和1.5份过氧化苯甲酰反应0.5h，重复3次，最后反应1.5h结束；(4)产物过滤后进行热水洗，干燥得马来酸酐接枝改性pa6；(5)将60份马来酸酐接枝改性pa6、12份亚磺酸酯、15份碳硅网、2份增粘剂和0.7份抗氧化剂混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混，挤出工艺：一区温度200℃，二区～十二区温度260℃，机头温度270℃，螺杆转速300r/min，喂料量50kg/h；(6)挤出料条经过水槽冷却后切成长度为3～4mm的颗粒；(7)粒料经烘干后注塑成型。所述碳硅网的制备方法为：步骤1：取一定量的纤维素粉末、pva和nacl溶解于水中，搅拌溶解，然后超声分散，得到浓度为4.5wt％的纤维素静电纺丝液；步骤2：取聚碳硅烷溶解于二甲苯中，得浓度为10wt％的聚碳硅烷静电纺丝液；步骤3：采用双喷头静电纺丝，以喷头间的电场干扰增加射流间的相互缠绕，制备网膜；双喷头静电纺丝条件为：纺丝温度为25℃、纺丝距离为12.5cm、注射泵注射速度为0.4ml/h、喷射口和接地接收端之间电压为15kv；步骤4：将网膜将在惰性气氛中进行高温碳化处理，碳化处理温度为750℃，即得碳硅网。增粘剂的制备方法同实施例1。实施例4一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：(1)用丙酮擦拭pa6表面，去除油污并干燥，使用等离子体处理机对pa6进行表面处
理，仪器功率为1000w，距离为10mm，处理时间为60s，处理气氛为空气，得改性pa6；(2)将100份改性pa6与7份二甲苯混合、搅拌均匀后加入20份水预混30min，加热升温至90℃；(3)加入13份马来酸酐和1.5份过氧化苯甲酰反应0.5h，重复3次，最后反应1.5h结束；(4)产物过滤后进行热水洗，干燥得马来酸酐接枝改性pa6；(5)将60份马来酸酐接枝改性pa6、13份无卤磺酸酯、15份碳硅网、2份增粘剂和0.8份抗氧化剂混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混，挤出工艺：一区温度200℃，二区～十二区温度260℃，机头温度270℃，螺杆转速300r/min，喂料量50kg/h；(6)挤出料条经过水槽冷却后切成长度为3～4mm的颗粒；(7)粒料经烘干后注塑成型。所述碳硅网的制备方法为：步骤1：取一定量的纤维素粉末、pva和nacl溶解于水中，搅拌溶解，然后超声分散，得到浓度为5.0wt％的纤维素静电纺丝液；步骤2：取聚碳硅烷溶解于二甲苯中，得浓度为12wt％的聚碳硅烷静电纺丝液；步骤3：采用双喷头静电纺丝，以喷头间的电场干扰增加射流间的相互缠绕，制备网膜；双喷头静电纺丝条件为：纺丝温度为25℃、纺丝距离为12.5cm、注射泵注射速度为0.6ml/h、喷射口和接地接收端之间电压为16kv；步骤4：将网膜将在惰性气氛中进行高温碳化处理，碳化处理温度为750℃，即得碳硅网。增粘剂的制备方法同实施例1。实施例5一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：(1)用丙酮擦拭pa6表面，去除油污并干燥，使用等离子体处理机对pa6进行表面处理，仪器功率为1000w，距离为10mm，处理时间为60s，处理气氛为空气，得改性pa6；(2)将100份改性pa6与8份二甲苯混合、搅拌均匀后加入20份水预混30min，加热升温至100℃；(3)加入14份马来酸酐和2份过氧化苯甲酰反应0.5h，重复3次，最后反应1.5h结束；(4)产物过滤后进行热水洗，干燥得马来酸酐接枝改性pa6；(5)将60份马来酸酐接枝改性pa6、14份亚磺酸酯、20份碳硅网、3份增粘剂和0.9份抗氧化剂混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混，挤出工艺：一区温度200℃，二区～十二区温度260℃，机头温度270℃，螺杆转速300r/min，喂料量50kg/h；(6)挤出料条经过水槽冷却后切成长度为3～4mm的颗粒；(7)粒料经烘干后注塑成型。所述碳硅网的制备方法为：步骤1：取一定量的纤维素粉末、pva和nacl溶解于水中，搅拌溶解，然后超声分散，得到浓度为5.5wt％的纤维素静电纺丝液；步骤2：取聚碳硅烷溶解于二甲苯中，得浓度为13wt％的聚碳硅烷静电纺丝液；步骤3：采用双喷头静电纺丝，以喷头间的电场干扰增加射流间的相互缠绕，制备
网膜；双喷头静电纺丝条件为：纺丝温度为25℃、纺丝距离为12.5cm、注射泵注射速度为0.7ml/h、喷射口和接地接收端之间电压为16kv；步骤4：将网膜将在惰性气氛中进行高温碳化处理，碳化处理温度为800℃，即得碳硅网。增粘剂的制备方法同实施例1。实施例6一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：(1)用丙酮擦拭pa6表面，去除油污并干燥，使用等离子体处理机对pa6进行表面处理，仪器功率为1000w，距离为10mm，处理时间为60s，处理气氛为空气，得改性pa6；(2)将100份改性pa6与8份二甲苯混合、搅拌均匀后加入20份水预混30min，加热升温至100℃；(3)加入15份马来酸酐和2份过氧化苯甲酰反应0.5h，重复3次，最后反应1.5h结束；(4)产物过滤后进行热水洗，干燥得马来酸酐接枝改性pa6；(5)将60份马来酸酐接枝改性pa6、15份亚磺酸酯、20份碳硅网、3份增粘剂和1份抗氧化剂混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混，挤出工艺：一区温度200℃，二区～十二区温度260℃，机头温度270℃，螺杆转速300r/min，喂料量50kg/h；(6)挤出料条经过水槽冷却后切成长度为3～4mm的颗粒；(7)粒料经烘干后注塑成型。所述碳硅网的制备方法为：步骤1：取一定量的纤维素粉末、pva和nacl溶解于水中，搅拌溶解，然后超声分散，得到浓度为6.0wt％的纤维素静电纺丝液；步骤2：取聚碳硅烷溶解于二甲苯中，得浓度为15wt％的聚碳硅烷静电纺丝液；步骤3：采用双喷头静电纺丝，以喷头间的电场干扰增加射流间的相互缠绕，制备网膜；双喷头静电纺丝条件为：纺丝温度为25℃、纺丝距离为12.5cm、注射泵注射速度为0.8ml/h、喷射口和接地接收端之间电压为18kv；步骤4：将网膜将在惰性气氛中进行高温碳化处理，碳化处理温度为800℃，即得碳硅网。增粘剂的制备方法同实施例1。对比例1本实施例与实施例6之间的区别在于不含碳硅网，具体的：一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：(1)用丙酮擦拭pa6表面，去除油污并干燥，使用等离子体处理机对pa6进行表面处理，仪器功率为1000w，距离为10mm，处理时间为60s，处理气氛为空气，得改性pa6；(2)将100份改性pa6与8份二甲苯混合、搅拌均匀后加入20份水预混30min，加热升温至100℃；(3)加入15份马来酸酐和2份过氧化苯甲酰反应0.5h，重复3次，最后反应1.5h结束；(4)产物过滤后进行热水洗，干燥得马来酸酐接枝改性pa6；(5)将60份马来酸酐接枝改性pa6、15份亚磺酸酯、3份增粘剂和1份抗氧化剂混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混，挤出工艺：一区温度200℃，二区～十二区温度260℃，机头
温度270℃，螺杆转速300r/min，喂料量50kg/h；(6)挤出料条经过水槽冷却后切成长度为3～4mm的颗粒；(7)粒料经烘干后注塑成型。增粘剂的制备方法同实施例1。对比例2本实施例与实施例6之间的区别在于不含增粘剂，具体的：一种高粘接力阻燃pa6材料的制备方法，以重量份计，包括以下步骤：(1)用丙酮擦拭pa6表面，去除油污并干燥，使用等离子体处理机对pa6进行表面处理，仪器功率为1000w，距离为10mm，处理时间为60s，处理气氛为空气，得改性pa6；(2)将100份改性pa6与8份二甲苯混合、搅拌均匀后加入20份水预混30min，加热升温至100℃；(3)加入15份马来酸酐和2份过氧化苯甲酰反应0.5h，重复3次，最后反应1.5h结束；(4)产物过滤后进行热水洗，干燥得马来酸酐接枝改性pa6；(5)将60份马来酸酐接枝改性pa6、15份亚磺酸酯、20份碳硅网和1份抗氧化剂混合均匀，用双螺杆挤出机熔融共混，挤出工艺：一区温度200℃，二区～十二区温度260℃，机头温度270℃，螺杆转速300r/min，喂料量50kg/h；(6)挤出料条经过水槽冷却后切成长度为3～4mm的颗粒；(7)粒料经烘干后注塑成型。所述碳硅网的制备方法为：步骤1：取一定量的纤维素粉末、pva和nacl溶解于水中，搅拌溶解，然后超声分散，得到浓度为6.0wt％的纤维素静电纺丝液；步骤2：取聚碳硅烷溶解于二甲苯中，得浓度为15wt％的聚碳硅烷静电纺丝液；步骤3：采用双喷头静电纺丝，以喷头间的电场干扰增加射流间的相互缠绕，制备网膜；双喷头静电纺丝条件为：纺丝温度为25℃、纺丝距离为12.5cm、注射泵注射速度为0.8ml/h、喷射口和接地接收端之间电压为18kv；步骤4：将网膜将在惰性气氛中进行高温碳化处理，碳化处理温度为800℃，即得碳硅网。使用材料实验机对样品的拉伸性能和弯曲性能进行表征测试，标准分别为iso527-5-2009和iso178-2019。用于拉伸性能和弯曲性能测试的样品尺寸为80mm
×
10mm
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4mm，拉伸速率为5mm/min。阻燃性能按照gb/t2408进行；粘接强度采用材料与接线盒经过单项交流电阻焊接铆合，采用指针式推拉力计测试融焊后的粘结强度。表1不同实施例的各项性能指标 拉伸强度(mpa)弯曲强度(mpa)阻燃等级粘结强度(mpa)实施例153.4121v-02.05实施例256.9126v-02.08实施例357.2126v-02.21实施例457.3127v-02.25
实施例561.7138v-02.42实施例661.8139v-02.45对比例149.8104v-02.44对比例261.4137v-01.23