專利名稱：尼龍-4復(fù)合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作工程塑料的尼龍-4類復(fù)合物。更具體地，本發(fā)明涉及包括作為基 材的尼龍-4樹(shù)脂、天然纖維材料和馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂的尼龍-4 復(fù)合物。
背景技術(shù)：
通常，塑料很輕，且在成型性、電絕緣、著色和配合性方面很優(yōu)異，但由于低耐熱性 和機(jī)械強(qiáng)度而在其工業(yè)應(yīng)用方面受到一些限制。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了工程塑料來(lái)解決這些缺陷。它 們可用作能應(yīng)用通用塑料的結(jié)構(gòu)材料。就耐熱性而言，工程塑料可分為通用工程塑料和具 有高耐熱性的超級(jí)工程塑料。通用工程塑料之一是尼龍材料。有許多用于制備諸如尼龍-6的聚酰胺樹(shù)脂組合 物的方法，這些方法通過(guò)將聚酰胺樹(shù)脂與用α，β-不飽和羧酸接枝修飾的乙烯-α-烯 烴共聚物混合以改善聚酰胺樹(shù)脂的低溫抗沖擊性(日本專利公開(kāi)第2005-145996號(hào)、 第1997-087475號(hào)等)。然而，其抗沖擊性不足以用作車(chē)用材料。而且，添加玻璃纖 維以改善抗沖擊性的聚酰胺雜化樹(shù)脂組合物不是環(huán)保樹(shù)脂，該樹(shù)脂根據(jù)韓國(guó)專利公開(kāi) 第10-2007-0102027號(hào)中所公開(kāi)的方法來(lái)制備。此外，盡管在例如，日本專利公開(kāi)第 1983-093756號(hào)、第1992-004248號(hào)等中公開(kāi)了多種樹(shù)脂組合物，但由于這些樹(shù)脂組合物不 環(huán)保并且不具有足夠的機(jī)械性能，因此在它們的應(yīng)用中有許多限制。在許多工業(yè)領(lǐng)域諸如汽車(chē)、電氣和電子工業(yè)的應(yīng)用中，需要可在高溫(例如260°C 或更高)下耐熱的高耐熱性尼龍。其可通過(guò)例如，導(dǎo)入分支結(jié)構(gòu)、加入多種增強(qiáng)材料、以及 合金化而制備。此外，通過(guò)使用多種環(huán)保的植物性生物質(zhì)來(lái)制備尼龍材料的開(kāi)發(fā)需求也增 加了。在此背景技術(shù)部分公開(kāi)的上述信息僅僅為了加強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的背景技術(shù)的理解，并 且因此，它可能包含不形成已經(jīng)為本國(guó)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種環(huán)保的尼龍-4復(fù)合物，其具有優(yōu)異的耐熱性和機(jī)械性能，并可以 以與現(xiàn)有的尼龍復(fù)合材料相比較低的成本制造。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供尼龍-4復(fù)合物，其包括尼龍-4樹(shù)脂；納米纖維素 (nanocellulose)；以及馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂。該復(fù)合物顯示優(yōu)于現(xiàn) 有尼龍材料的機(jī)械性能，尤其是抗沖擊性。它們可用于多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，包括汽車(chē)工業(yè)，從而 能夠基本上使用環(huán)保材料。
要理解的是本文使用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其他類似術(shù)語(yǔ)通常包括機(jī)動(dòng)車(chē)， 例如，包括多功能運(yùn)動(dòng)車(chē)(SUV)、公共汽車(chē)、卡車(chē)、各種商務(wù)車(chē)的客車(chē)，包括各種艇和船的水 運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)、插入式(plug-in)混合電動(dòng)車(chē)、氫燃料 車(chē)和其他代用燃料車(chē)(例如，來(lái)源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動(dòng)力 車(chē)是具有兩種或多種動(dòng)力源的車(chē)輛，例如，具有汽油動(dòng)力和電動(dòng)力的車(chē)輛。
以下討論本發(fā)明的上述和其它特征。


現(xiàn)在將參考附圖中圖示說(shuō)明的某些示例性的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的上述和其他特 征進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，以下附圖僅僅為了舉例說(shuō)明，因此不是對(duì)本發(fā)明的限制，其中圖1是可應(yīng)用本發(fā)明的尼龍-4復(fù)合物的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩的圖像；圖2是可應(yīng)用本發(fā)明的尼龍-4復(fù)合物的汽車(chē)加速踏板的圖像；且圖3是可應(yīng)用本發(fā)明的尼龍-4復(fù)合物的汽車(chē)供油管的圖像。應(yīng)當(dāng)理解，所附的附圖并非必然是按比例的，而只是在一定程度上表示用于說(shuō)明 本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的簡(jiǎn)化表示。本文所公開(kāi)的本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)特征包 括，例如特定尺寸、方向、位置和形狀，將部分取決于具體的既定用途和使用環(huán)境。在附圖中，附圖標(biāo)記在幾張附圖中通篇指代本發(fā)明的相同或等同的部件。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的各種實(shí)施方式，其實(shí)施例在附圖中示出且在下面描述。 盡管本發(fā)明將結(jié)合代表性的實(shí)施方式進(jìn)行描述，應(yīng)該理解到這些描述并非要將本發(fā)明局限 于那些代表性的實(shí)施方式。相反，本發(fā)明不僅要涵蓋該代表性的實(shí)施方式，還要涵蓋各種替 換、變型、等價(jià)形式以及其他實(shí)施方式，它們可包括在所附權(quán)利要求所限定的發(fā)明的精神和 范圍內(nèi)。本發(fā)明提供包括尼龍-4樹(shù)脂、納米纖維素和馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚 物樹(shù)脂的尼龍-4復(fù)合物。尼龍-4樹(shù)脂是下式1表示的聚合物。[式1]-[NH-(CH2) 3-C0]v_其中η代表20，000至150，000范圍內(nèi)的整數(shù)。其可通過(guò)吡咯烷酮的聚合而獲得，該吡咯烷酮是由生物質(zhì)葡萄糖發(fā)酵而制備的谷 氨酸的化學(xué)衍生物。優(yōu)選地，尼龍-4樹(shù)脂的數(shù)均分子量為20，000至150，000，且胺端基團(tuán) 濃度為20至60mmol/kg。如果數(shù)均分子量小于20，000，則機(jī)械性能會(huì)下降，而如果其超過(guò)150，000，則由于熔融粘度過(guò)度增加而在加工期間會(huì)發(fā)生過(guò)載。如果胺端基團(tuán)濃度小于20mmol/kg，則由于氫鍵減少，強(qiáng)度會(huì)下降，而如果其超過(guò) 60mmol/kg，則由于氫鍵過(guò)多，成型性會(huì)降低。優(yōu)選地，尼龍-4樹(shù)脂的用量占本發(fā)明的復(fù)合物的總重量的60至80wt%。如果樹(shù) 脂用量小于60wt%，則其由于耐熱性低而不能應(yīng)用于車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)部件，降低了工業(yè)經(jīng)濟(jì)效4益，而如果其超過(guò)80wt %，則由于尼龍-4樹(shù)脂的含量高，強(qiáng)度會(huì)降低，使得難以將該復(fù)合物 應(yīng)用于車(chē)輛部件。納米纖維素是從木質(zhì)纖維的和海洋植物的生物質(zhì)提取的材料，且優(yōu)選具有5至 IOmm的長(zhǎng)度，截面直徑為20至50 μ m。如果長(zhǎng)度小于5mm，則增加強(qiáng)度的作用可能不明顯，而如果其超過(guò)10mm，則分散性 會(huì)降低，導(dǎo)致分散不均勻，由此會(huì)降低抗沖擊性。如果截面直徑小于20 μ m,則增加強(qiáng)度的作用可能不明顯，而如果其超過(guò)50 μ m, 則由于直徑巨大也會(huì)降低分散性。優(yōu)選地，納米纖維素的用量占本發(fā)明的復(fù)合物的總重量的15至35wt%。如果納米 纖維素的用量小于15wt%，由于含量低，改善諸如沖擊強(qiáng)度的機(jī)械性能的作用不明顯，而如 果其超過(guò)35wt%，則納米纖維素在馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂中的分散可 能不完全，由此降低沖擊強(qiáng)度。馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂可通過(guò)將馬來(lái)酸酐接枝于使用茂金屬 催化劑聚合的乙烯和辛烯的共聚物，通過(guò)反應(yīng)擠出而制備。優(yōu)選地，辛烯的用量為8至12wt%，且密度為0.85至0.90g/cm3。如果辛烯的用 量小于8wt%，則橡膠相特性下降從而降低沖擊強(qiáng)度特性，而如果其超過(guò)12wt%，則橡膠相 特性過(guò)高從而使成型性能降低并降低最終產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。如果辛烯的密度小于0. 85g/cm3,則拉伸性能會(huì)下降，而如果其超過(guò)0. 90g/cm3,則 由于密度過(guò)度增加，成型加工性會(huì)降低。優(yōu)選地，馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂的用量為5至25wt%。如果 共聚物樹(shù)脂的用量小于5wt%，則沖擊強(qiáng)度明顯減小，因此不能應(yīng)用于車(chē)輛部件，而如果其 超過(guò)25wt %，則由于沖擊強(qiáng)度過(guò)度增加，抗張強(qiáng)度會(huì)減小，因此工業(yè)應(yīng)用性明顯降低。本發(fā)明的尼龍-4復(fù)合物可進(jìn)一步含有熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑和光穩(wěn)定劑，如果需 要，進(jìn)一步含有有機(jī)顏料、無(wú)機(jī)物和染料。例如，上述多種添加劑可加入預(yù)定量的馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物 樹(shù)脂和預(yù)定量的納米纖維素中，得到的混合物首先通過(guò)攪拌/混合裝置進(jìn)行攪拌和混合。 然后，預(yù)定量的尼龍-4樹(shù)脂與初次攪拌的混合物進(jìn)行第二次攪拌和混合，然后在260°C至 270°C的溫度下熔化并混合，從而制備本發(fā)明的尼龍-4復(fù)合物。在此，納米纖維素分散在馬 來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂中，且得到的馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共 聚物樹(shù)脂分散在尼龍-4樹(shù)脂中。實(shí)施例下面的實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，但并非旨在限制本發(fā)明。制備例納米纖維素的制備通過(guò)電紡絲法制備納米纖維素，在該方法中，將二乙酸纖維素溶解在二氯甲 烷-乙醇混合溶劑中，并且將得到的溶液通過(guò)其上施加有10至50kV高電壓的噴嘴而噴灑 在與噴嘴間隔10至25cm距離的收集板上。實(shí)施例1通過(guò)將35wt%馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂(由Dupont，U. S. A制造的Fusabond Mn493D)和15wt %納米纖維素在干燥的狀態(tài)下進(jìn)行初次攪拌/混合，將50wt % 尼龍-4樹(shù)脂和初次攪拌的混合物進(jìn)行第二次攪拌/混合，然后將所得混合物在270°C的溫 度下熔化和混合，從而制備尼龍-4復(fù)合物。實(shí)施例2以與實(shí)施例1相同的方式制備尼龍-4復(fù)合物，不同之處在于使用25wt %馬來(lái)酸酐 接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂、15wt%納米纖維素以及60wt%尼龍-4樹(shù)脂。實(shí)施例3以與實(shí)施例1相同的方式制備尼龍-4復(fù)合物，不同之處在于使用5wt%馬來(lái)酸酐 接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂、15wt%納米纖維素以及80wt%尼龍-4樹(shù)脂。實(shí)施例4以與實(shí)施例1相同的方式制備尼龍-4復(fù)合物，不同之處在于使用5wt%馬來(lái)酸酐 接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂、5wt%納米纖維素以及90wt%尼龍-4樹(shù)脂。比較例1 尼龍-6復(fù)合物使用20wt%馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂和80wt%尼龍-6樹(shù)脂 (Kolon Plastics, Inc.，Korea 制造的 KN-187)制備尼龍 _6 復(fù)合物。
比較例2 尼龍-6復(fù)合物使用2(^1%玻璃纖維(Keumkang Chemical Co.，Ltd.，Korea 制造的 CS-311)和 80wt%尼龍-6樹(shù)脂制備尼龍-6復(fù)合物。比較例3 尼龍-6復(fù)合物使用25wt%馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂、15wt%玻璃纖維和 60wt%尼龍-6樹(shù)脂制備尼龍-6復(fù)合物。比較例4 尼龍-66復(fù)合物以與比較例1相同的方式制備尼龍-66復(fù)合物，不同之處在于將尼龍-6樹(shù)脂替換 為尼龍-66 樹(shù)脂(Kolon Plastics, Inc.，Korea 制造的 KN-3311)。比較例5 尼龍-66復(fù)合物以與比較例2相同的方式制備尼龍-66復(fù)合物，不同之處在于將尼龍-6樹(shù)脂替換 為尼龍-66樹(shù)脂。比較例6 尼龍-66復(fù)合物以與比較例3相同的方式制備尼龍-66復(fù)合物，不同之處在于將尼龍-6樹(shù)脂替換 為尼龍-66樹(shù)脂。[表1]
權(quán)利要求
1.一種尼龍-4復(fù)合物，包括尼龍-4樹(shù)脂；納米纖維素；以及馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂。
2.如權(quán)利要求1所述的尼龍-4復(fù)合物，其中所述尼龍-4樹(shù)脂的含量為60至SOwt%， 所述納米纖維素的含量為15至35wt%，且所述馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂 的含量為5至25wt%。
3.如權(quán)利要求1所述的尼龍-4復(fù)合物，其中所述納米纖維素分散在所述馬來(lái)酸酐接枝 聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂中，且得到的馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂分 散在所述尼龍-4樹(shù)脂中。
4.如權(quán)利要求1所述的尼龍-4復(fù)合物，其中所述尼龍-4樹(shù)脂通過(guò)吡咯烷酮的聚合而 獲得，所述吡咯烷酮是由生物質(zhì)葡萄糖發(fā)酵而制備的谷氨酸的化學(xué)衍生物。
5.如權(quán)利要求1所述的尼龍-4復(fù)合物，其中所述尼龍-4樹(shù)脂的數(shù)均分子量為20，000 至150，000，且胺端基團(tuán)濃度為20至60mmol/kg。
6.如權(quán)利要求1所述的尼龍-4復(fù)合物，其中所述納米纖維素是從木質(zhì)纖維的和海洋植 物的資源獲得的纖維材料。
7.如權(quán)利要求1所述的尼龍-4復(fù)合物，其中所述馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚 物樹(shù)脂包括8至12襯％且密度為0. 85至0. 90g/cm3的辛烯。
8.—種車(chē)輛部件，包括如權(quán)利要求1所述的尼龍-4復(fù)合物。
全文摘要
本發(fā)明提供含有作為基材的尼龍-4樹(shù)脂、天然纖維材料和馬來(lái)酸酐接枝聚(乙烯-辛烯)共聚物樹(shù)脂的尼龍-4復(fù)合物。本發(fā)明的尼龍-4復(fù)合物具有高耐熱性和抗沖擊性，從而提供相當(dāng)于或優(yōu)于從石油資源合成的工程塑料的機(jī)械性能。結(jié)果，本發(fā)明的尼龍-4復(fù)合物具有與工程塑料類似的優(yōu)異性能，并且是環(huán)保材料，因此能用于制造多種工業(yè)部件，包括車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)部件。
文檔編號(hào)C08L1/02GK102040831SQ20101014749
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者洪采煥, 韓道錫 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社