專利名稱：高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尼龍工程塑料及其制造方法，具體的說(shuō)是一種高速鐵路軌道交通 用尼龍工程塑料及其制造方法。
背景技術(shù)：
由于目前鐵路列車速度不斷的提升，現(xiàn)有的鐵路軌道系統(tǒng)材料在性能方面已經(jīng)不 能滿足列車高速(300km/h以上)運(yùn)行的要求，尤其是在材料的力學(xué)性能(包括拉伸強(qiáng)度和沖 擊韌性)，以及在材料的尺寸穩(wěn)定性上有了更高的要求，并且要適用于冬天氣溫較低的北方 地區(qū)。專利申請(qǐng)?zhí)?00410067639. 8，申請(qǐng)日2004-10_29，專利名稱可用于汽車發(fā)動(dòng) 機(jī)罩蓋的尼龍66組合物及其制備方法，公開號(hào)1765991，的中國(guó)專利公開了一種尼龍66 組合物，按重量百分比由以下組分組成尼龍66切片30-80%，玻璃纖維10-40%，無(wú)機(jī)礦物 5-30%，相容劑1-10%，抗氧劑0. 1-0. 5%，偶聯(lián)劑0. 1-0. 5%，潤(rùn)滑劑0. 1_1%。此專利公開的這 種尼龍66組合物沖擊性能不理想，不能滿足高速鐵路(300km/h以上)的運(yùn)行要求。專利申請(qǐng)?zhí)?00810023402. 8，申請(qǐng)日:2008-04_11，專利名稱高速鐵路鋼軌扣 件用尼龍工程塑料及其制造方法，公開號(hào)101250322，的中國(guó)專利公開了一種高速鐵路鋼 軌扣件用尼龍工程塑料，按重量百分比由以下組分組成48-88%原料基材，基材或?yàn)槟猃?6樹脂，或?yàn)槟猃?6樹脂，或?yàn)槟猃?樹脂和尼龍66樹脂的混合物，0-15%的添加劑，添 加劑為增韌劑和相容劑，10-50%的增強(qiáng)劑，其表面用相對(duì)添加物重量百分比為0. 2-5%的硅 烷偶聯(lián)劑處理。此專利公開的這種尼龍工程塑料雖然可以用于高速鐵路，但沖擊性能仍不 是很好，特別是低溫沖擊不高，不能滿足低溫環(huán)境的要求。由此可見，急需開發(fā)一種高性能、尺寸穩(wěn)定性好且耐低溫環(huán)境易于成型加工的工 程塑料來(lái)滿足鐵路高速化(速度300km/h以上)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種高速鐵 路軌道交通用尼龍工程塑料及其制造方法，拉伸強(qiáng)度、沖擊韌性和尺寸穩(wěn)定性都能滿足列 車高速運(yùn)行的要求。本發(fā)明解決以上技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是
高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，按重量百分比由以下組分組成尼龍樹脂 35-60%,玻璃纖維20-35%,無(wú)機(jī)礦物0-10%,相容劑16-30%，光穩(wěn)定劑0. 3-0. 5%，偶聯(lián)劑 0. 1-0. 3%，抗氧劑0. 1-0. 5%，潤(rùn)滑劑0. 4-1% ；相容劑為馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠和馬來(lái) 酸酐接枝POE中的一種或兩種混合，相容劑的熔體流動(dòng)速率在0. 5-1. 5g/10min,條件為 190 0C，2. 16kg。高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料的制造方法，包括以下步驟⑴將尼龍樹脂、 光穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑按重量份配比好通過(guò)中速攪拌機(jī)充分混勻，得到擠塑原料；⑵將所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒，在擠出過(guò)程中擠出機(jī)同 時(shí)加入玻璃纖維、無(wú)機(jī)礦物和相容劑，擠出工藝參數(shù)為熔體溫度220 - 280°C，混煉時(shí)間 1 - 5min ；步驟⑵中，相容劑采用側(cè)喂料的加入方法加入擠出機(jī)；螺桿轉(zhuǎn)速控制為300 — 450rpmo本申請(qǐng)相容劑含量控制在16-30%，含量要比專利200410067639. 8和 200810023402. 8高出許多，并采用熔體流動(dòng)速率在0.5-1. 5g/10min(190°C，2. 16kg)的馬 來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠或/和馬來(lái)酸酐接枝POE作為相容劑，含量較高并具有一特定流 動(dòng)速度的相容劑不僅能改善尼龍樹脂與玻璃纖維和無(wú)機(jī)礦物的相容性，又能起到增韌劑的 作用?，F(xiàn)有技術(shù)中要使產(chǎn)品的韌性提高，使用的方法均是通過(guò)增加增韌劑的量來(lái)達(dá)到，但增 韌劑的量也不能一味的增加，增韌劑的量如果太大也會(huì)影響其它組份所起的作用，因此，現(xiàn) 有技術(shù)中相容劑的選擇和用量難以實(shí)現(xiàn)在提高沖擊強(qiáng)度情況下而不影響其他性能。本申 請(qǐng)則通過(guò)對(duì)相容劑的選擇和用量限制來(lái)同時(shí)達(dá)到“相容”和“增韌”的作用，替代了傳統(tǒng)加 入相容劑后又要加入增韌劑得方法，起到一舉兩得，事半功倍的效果，由此大大提高了低溫 (_30°C)沖擊性能，提高了材料的檔次，拓展了 了材料的應(yīng)用領(lǐng)域。本申請(qǐng)相容劑在加工過(guò)程中采用側(cè)喂的加入方法，既可以在擠出過(guò)程中分散均 勻，與尼龍樹脂起到一個(gè)很好的相容界面，相容層的厚度可以提高10-50%，又能防止在擠出 過(guò)程中停留時(shí)間長(zhǎng)造成分解，失去相容劑的作用。將相容劑代替增韌劑，可以大大提高尼龍 與玻纖、礦物等材料的相容性和材料沖擊韌性；選用熔體流動(dòng)速率在0. 5-1. 5g/10min(條件 為190°C，2. 16kg的相容劑)，可以相對(duì)提高螺桿轉(zhuǎn)速，300 — 450rpm的螺桿轉(zhuǎn)速既能對(duì)擠 塑原料起到很好的塑化和分散作用，又不至于將玻璃纖維剪切的很碎，玻璃纖維可以充分 起到增強(qiáng)的作用，縮短了雙螺桿擠出混煉時(shí)間，顯著提高了生產(chǎn)效率，由以前的一臺(tái)擠出機(jī) (科亞CTE-65D雙螺桿擠出機(jī))產(chǎn)量300kg/h提高到350_400kg/h。本發(fā)明進(jìn)一步限定的技術(shù)方案是
前述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，尼龍樹脂為尼龍6和尼龍66中的一種或兩 種混合，其相對(duì)粘度為2. 4-2. 8。尼龍6和尼龍66具有良好的機(jī)械性能，較高的表面硬度， 良好的電阻性能能夠滿足鐵路塑料扣件的絕緣要求。前述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，玻璃纖維為無(wú)堿無(wú)砷連續(xù)玻璃纖維或 無(wú)堿無(wú)砷短切玻璃纖維；無(wú)堿無(wú)砷連續(xù)玻璃纖維的直徑為12-15 μ m;無(wú)堿無(wú)砷短切玻璃纖 維的纖維長(zhǎng)度為3. 0-4. 5mm，直徑為9_12μπι。短玻璃纖維在擠出過(guò)程中能更好的分散，并 且在擠出的塑料粒子中保持一定的長(zhǎng)度，在0. 6-0. 9mm,這樣在塑料扣件上既能表現(xiàn)較高 的拉伸強(qiáng)度，而且玻纖的均勻分散在尺寸穩(wěn)定性上也有很大的改善。前述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，無(wú)機(jī)礦物為粒徑在10-80 μ m ；無(wú)機(jī)礦 物由硅酸鹽的玻璃微珠和粒徑在10-20 μ m之間的滑石粉、碳酸鈣或硅灰石中的一種或幾 種混合。無(wú)機(jī)礦物可以改善塑料扣件表觀的平整性，防止翹曲變形，從側(cè)位采用失重喂料加 入可以均勻分散，保證含量的均勻。前述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，光穩(wěn)定劑為N，N’ -雙(2，2，6，6-四甲 基-4哌啶基)-1，6_己二胺或2-QH-苯并三唑-2)-4，6-二(1-甲基-1-苯乙基)苯酚。 偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑KH560或KH550(KH560和KH550是產(chǎn)品)?？寡鮿閬喠姿崛?2，4- 二 叔丁基苯基)酯或N，N’-六亞甲基雙(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯丙酰胺)。潤(rùn)滑劑為硅酮粉或硬脂酸鈣。前述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料的制造方法，步驟⑵中，玻璃纖維和無(wú) 機(jī)礦物也采用側(cè)喂料的加入方法加入擠出機(jī)，可以增加均勻效果。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在利用尼龍樹脂通過(guò)增強(qiáng)增韌制得高強(qiáng)高抗沖尼龍工程 塑料過(guò)程中，對(duì)相容劑的選擇和用量以及加入方法有所突破，選擇熔體流動(dòng)速率在 0. 5-1. 5g/10min(190°C，2. 16kg)的馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠、馬來(lái)酸酐接枝POE作為相 容劑，用量為16-30%重量百分比，采用側(cè)喂料的加入方法制成高速鐵路軌道系統(tǒng)用材料在 低溫情況下(_30°C )也可以保持良好的沖擊性能。用本發(fā)明的配方和方法所制得的高性能 和尺寸穩(wěn)定性好工程塑料去制備高速鐵路軌道系統(tǒng)用制品可以滿足目前列車高速運(yùn)行(速 度300km/h以上)對(duì)鐵路鋪設(shè)的要求，并且制件輕，易于成型加工，提高生產(chǎn)效率，材料成本 合理，在高速鐵路的飛速發(fā)展中在不同的自然環(huán)境下可以大范圍應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
配方
①尼龍6樹脂50.9重量份；光穩(wěn)定劑0. 3重量份；偶聯(lián)劑0. 2重量份；抗氧劑0. 2重 量份；潤(rùn)滑劑0. 4重量份；
②馬來(lái)酸酐接枝POE18重量份；短玻璃纖維25重量份；玻璃微珠5重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟 步驟一將上述組份①通過(guò)中速攪拌機(jī)充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒，在擠出過(guò) 程中在擠出機(jī)的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時(shí)加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度220-250°C (熔體溫度是一個(gè)范圍)，螺桿轉(zhuǎn)速300rpm，混煉時(shí)間lmin。實(shí)施例2 配方
①尼龍6樹脂53.9重量份；光穩(wěn)定劑0. 3重量份；偶聯(lián)劑0. 2重量份；抗氧劑0. 2重 量份；潤(rùn)滑劑0. 4重量份；
②馬來(lái)酸酐接枝POE16重量份；連續(xù)玻璃纖維四重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟 步驟一將上述組份①通過(guò)中速攪拌機(jī)充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒，在擠出過(guò) 程中在擠出機(jī)的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時(shí)加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度220-250°C，螺桿轉(zhuǎn)速:350rpm，混煉時(shí)間^iin。實(shí)施例3 配方
①尼龍66樹脂38.6重量份；光穩(wěn)定劑0. 4重量份；偶聯(lián)劑0. 2重量份；抗氧劑0. 3重 量份；潤(rùn)滑劑0. 5重量份；
②馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠25重量份；短玻璃纖維30重量份；滑石粉5重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟
6步驟一將上述組份①通過(guò)中速攪拌機(jī)充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒，在擠出過(guò) 程中在擠出機(jī)的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時(shí)加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度250-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速400rpm，混煉時(shí)間!Min。實(shí)施例4 配方
①尼龍66樹脂45.6重量份；光穩(wěn)定劑0. 4重量份；偶聯(lián)劑0. 2重量份；抗氧劑0. 3重 量份；潤(rùn)滑劑0. 5重量份；
②馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠20重量份；連續(xù)玻璃纖維33重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟 步驟一將上述組份①通過(guò)中速攪拌機(jī)充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒，在擠出過(guò) 程中在擠出機(jī)的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時(shí)加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度250-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速420rpm，混煉時(shí)間^iin。實(shí)施例5 配方
①尼龍6樹脂12.8重量份；尼龍66樹脂25. 6重量份；光穩(wěn)定劑0. 4重量份；偶聯(lián)劑 0. 3重量份；抗氧劑0. 3重量份；潤(rùn)滑劑0. 6重量份；
②馬來(lái)酸酐接枝POE25重量份；短玻璃纖維30重量份；玻璃微珠5重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟 步驟一將上述組份①通過(guò)中速攪拌機(jī)充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒，在擠出過(guò) 程中在擠出機(jī)的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時(shí)加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度250-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速420rpm，混煉時(shí)間5min。實(shí)施例6 配方
①尼龍6樹脂11.1重量份；尼龍66樹脂22. 2重量份；光穩(wěn)定劑0. 4重量份；偶聯(lián)劑 0. 3重量份；抗氧劑0. 3重量份；潤(rùn)滑劑0. 7重量份；
②馬來(lái)酸酐接枝POE25重量份；連續(xù)玻璃纖維40重量份。上述工程塑料的制造方法包括下述步驟 步驟一將上述組份①通過(guò)中速攪拌機(jī)充分混勻；
步驟二 將步驟一所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒，在擠出過(guò) 程中在擠出機(jī)的不同位置采用側(cè)喂料的加入方法同時(shí)加入組份②。擠出工藝參數(shù)為熔體 溫度250-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速450rpm，混煉時(shí)間!Min。各實(shí)例測(cè)試的結(jié)果如表1。
權(quán)利要求
1.高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于按重量百分比由以下組分組成 尼龍樹脂35-60%玻璃纖維20-35%無(wú)機(jī)礦物0-10%相容劑16-30%光穩(wěn)定劑0. 3-0. 5%偶聯(lián)劑0. 1-0. 3%抗氧劑0. 1-0. 5%潤(rùn)滑劑0. 4-1% ；所述相容劑為馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠和馬來(lái)酸酐接枝POE中的一種或兩種混合， 所述相容劑的熔體流動(dòng)速率在0. 5-1. 5g/10min，條件為190°C，2. 16kg。
2.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述尼龍樹 脂為尼龍6和尼龍66中的一種或兩種混合，其相對(duì)粘度為2. 4-2. 8。
3.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述的玻璃 纖維為無(wú)堿無(wú)砷連續(xù)玻璃纖維或無(wú)堿無(wú)砷短切玻璃纖維；所述無(wú)堿無(wú)砷連續(xù)玻璃纖維的直 徑為12-15 μ m ；所述無(wú)堿無(wú)砷短切玻璃纖維的纖維長(zhǎng)度為3. 0-4. 5mm，直徑為9_12 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述無(wú)機(jī)礦 物為粒徑在10-80 μ m ；所述無(wú)機(jī)礦物由硅酸鹽的玻璃微珠和粒徑在10-20 μ m之間的滑石 粉、碳酸鈣或硅灰石中的一種或幾種混合。
5.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述光穩(wěn)定 劑為N，N’ -雙(2，2，6，6-四甲基-4哌啶基)-1，6-己二胺或2- (2H-苯并三唑_2) -4，6- 二 (1-甲基-1-苯乙基)苯酚。
6.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述偶聯(lián)劑 為硅烷偶聯(lián)劑KH560或KH550。
7.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述抗氧劑 為亞磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯或N，N’ -六亞甲基雙(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯丙酰 胺)。
8.如權(quán)利要求1所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料，其特征在于所述潤(rùn)滑劑 為硅酮粉或硬脂酸鈣。
9.權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料制造方法，包 括以下步驟⑴將尼龍樹脂、光穩(wěn)定劑、偶聯(lián)劑、抗氧劑、潤(rùn)滑劑按重量份配比好通過(guò)中速攪拌機(jī)充 分混勻，得到擠塑原料；⑵將所得的擠塑原料送入雙螺桿擠出機(jī)中熔融共混，擠出造粒，在擠出過(guò)程中擠出機(jī) 同時(shí)加入玻璃纖維、無(wú)機(jī)礦物和相容劑，擠出工藝參數(shù)為熔體溫度220 - 280°C，混煉時(shí)間 1 — 5min ；其特征在于所述步驟⑵中，相容劑采用側(cè)喂料的加入方法加入擠出機(jī)；所述螺桿轉(zhuǎn) 速控制為300 - 450rpm。
10.如權(quán)利要求9所述的高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料的制造方法，其特征在于所述步驟⑵中，玻璃纖維和無(wú)機(jī)礦物也采用側(cè)喂料的加入方法加入擠出機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尼龍工程塑料及其制造方法，是一種高速鐵路軌道交通用尼龍工程塑料及其制造方法，按重量百分比由以下組分組成尼龍樹脂35-60%，玻璃纖維20-35%，無(wú)機(jī)礦物0-10%，相容劑16-30%，光穩(wěn)定劑0.3-0.5%，偶聯(lián)劑0.1-0.3%，抗氧劑0.1-0.5%，潤(rùn)滑劑0.4-1%；相容劑為馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠和馬來(lái)酸酐接枝POE中的一種或兩種混合，相容劑的熔體流動(dòng)速率在0.5-1.5g/10min。制造方法熔體溫度220－280℃，混煉時(shí)間1－5min，相容劑采用側(cè)喂料的加入方法加入擠出機(jī)；螺桿轉(zhuǎn)速控制為300－450rpm。本發(fā)明拉伸強(qiáng)度、沖擊韌性和尺寸穩(wěn)定性都能滿足速度300km/h以上高速列車運(yùn)行的要求。
文檔編號(hào)C08K13/04GK102061088SQ20101058298
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者吳建國(guó), 吳汾, 周勇, 成二國(guó) 申請(qǐng)人:南京聚隆科技股份有限公司