專利名稱：聚酰胺復合材料及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及高分子材料領域，特別涉及一種電網(wǎng)工程電纜導輪專用聚酰胺復合材料及其制備方法和應用。
背景技術：
隨著電網(wǎng)建設和電網(wǎng)優(yōu)化、升級的推進，高壓線的鋪設里程大大增加，安裝高壓線的電纜導輪需求也大幅度增加。電纜導輪的使用環(huán)境較復雜，高山、峽谷、高原雪地都需要正常工作，作為功能件，經(jīng)常受到較大的張力、沖擊力和摩擦力，要求材料具有很高的剛性和韌性，同時，還需要材料具有很高的耐刮擦性能。目前，國內(nèi)外使用的電網(wǎng)工程電纜導輪通常采用澆注尼龍，隨著目前要求的提高， 澆注尼龍成型的電纜導輪存在以下幾個不足之處(1)體積大、重量大(澆注尼龍的機械強度較低，為了滿足電纜導輪高強度的要求，往往把電纜導輪設計的很厚實)；( 難以回收利用澆注尼龍分子量很大，韌性很高，很難再回收利用；C3)加工、成型周期很長、生產(chǎn)效率低。聚酰胺統(tǒng)稱尼龍(Nylon)，英文名稱為Polyamide (簡稱PA)，是五大通用工程塑料中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣、綜合性能優(yōu)良的一類基礎樹脂。聚酰胺是一類半結(jié)晶性高聚物，具有質(zhì)輕、力學強度高和電絕緣性能佳的特點，同時還具有良好的耐磨、耐油、自潤滑和耐腐蝕等性能。尼龍6(PA6)樹脂雖然具有很多的優(yōu)點，但是不能完全滿足電纜導輪對材料的要求，如材料的剛性有待繼續(xù)提高，材料的韌性，特別是低溫、干燥條件下的沖擊強度，以及材料的耐刮擦性都有待改善，存在著技術缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服PA6樹脂剛性、韌性和耐刮擦性的不足；解決先前使用的澆注PA成型周期長，采用澆注PA制備的電纜導輪厚實、笨重、難回收的缺陷，本發(fā)明提供了一種易加工、 可回收、高性能的電網(wǎng)工程電纜導輪專用聚酰胺復合材料?！N聚酰胺復合材料，由如下重量百分比的原料組成聚酰胺6 低粘20. 0 % -40. 0 % ；聚酰胺6 中粘10. 0% -30. 0% ；極性低溫沖擊改善劑5.0^-20.0%;耐磨劑1.0%-8.0%熱穩(wěn)定劑0.2%-5.0%潤滑劑0.5%-5.0%增強組份20.0%-45.0%。為了取得更好的發(fā)明效果，以下作為本發(fā)明的優(yōu)選所述的聚酰胺復合材料，由如下重量百分比的原料組成
聚酰胺6低粘聚酰胺6中粘極性低溫沖擊改善劑
27% -34% ； 10. 0% -16% ； 15. 8% -20% ； 2% -3% ；耐磨劑熱穩(wěn)定劑潤滑劑增強組份
0. 4% -1. 4% ； 0. 8% -1% ； 30% -40%。所述的聚酰胺6即尼龍6 (PA6)低粘的相對粘度為2. 2_2. 45，可以選用廣東新會美達錦綸股份有限公司生產(chǎn)的型號為M1M00的尼龍6或臺灣集勝公司生產(chǎn)的型號為TP4205 的尼龍6，聚酰胺6低粘主要是保證材料具有較好的流動性能。所述的聚酰胺6中粘的相對粘度為2. 6-3. 0，可以選用廣東新會美達錦綸股份有限公司生產(chǎn)的型號為M5^00的尼龍6或岳陽巴陵石化的YH800，聚酰胺6中粘使得材料具有較平衡的機械性能。所述的極性低溫沖擊改善劑選自聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙烯接枝馬來酸酐、聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯(SEBS-g-GMA)、聚乙烯-丙烯-丁二烯共聚物接枝馬來酸酐、聚乙烯-丙烯-丁二烯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐 (POE-g-MAH)、三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐(EPDM-g-MAH)中的一種或兩種以上，可選用市售產(chǎn)品。本發(fā)明采用極性的低溫沖擊改善劑，其極性基團與尼龍的端羧酸發(fā)生反應，能提高材料的韌性，同時可以提高尼龍基料與增強組份(如無堿玻纖)的界面強度，使得復合材料的力學性能及表面性能得到提高。所述的耐磨劑選自二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、硅油的一種或兩種以上，使得材料在受到擠壓、刮擦過程時不易被破壞。所述的超高分子聚乙烯為本領域通用的超高分子量聚乙烯，一般為平均分子量在100萬以上的聚乙烯。所述的熱穩(wěn)定劑選自鹵化亞銅復合穩(wěn)定劑(為銅鹽、鹵素化合物和硬脂酸鹽的混合物)、含二苯甲酮官能團化合物的穩(wěn)定劑、受阻酚穩(wěn)定劑、亞磷酸酯穩(wěn)定劑、受阻胺穩(wěn)定劑中的一種或兩種以上，均可選用市售產(chǎn)品。優(yōu)選的，可以選幾種熱穩(wěn)定劑復配，采用幾種熱穩(wěn)定劑復配的復合穩(wěn)定劑能夠更好地提高材料的長期高溫穩(wěn)定性，使其在高溫環(huán)境中保持較高的力學性能。所述的潤滑劑選用具有耐高溫、耐析出特點的潤滑劑，可選自硬脂酸鹽、聚酯型潤滑劑、極性烯烴蠟、平均分子量60萬以上的超高分子量硅酮粉中的一種或兩種以上，可直接選用市售產(chǎn)品。所述的極性烯烴蠟可選用如茂金屬處理改性的聚乙烯蠟等。所述的增強組份選用無堿玻璃纖維(簡稱無堿玻纖)、表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維中的一種或兩種，進一步優(yōu)選表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維， 均可采用市售產(chǎn)品。本發(fā)明還提供了一種聚酰胺復合材料的制備方法，具有操作簡單、適于工業(yè)化生產(chǎn)的優(yōu)點。所述的聚酰胺復合材料的制備方法，包括步驟將聚酰胺6低粘、聚酰胺6中粘、極性低溫沖擊改善劑、耐磨劑、熱穩(wěn)定劑和潤滑劑
5攪拌混合均勻，加入雙螺桿擠出機，再將增強組份加入雙螺桿擠出機，充分塑化、熔融、復合后經(jīng)擠出、拉條、冷卻、切粒和烘干，制得聚酰胺復合材料；所述的雙螺桿擠出機的長徑比至少為36 1，優(yōu)選為40 1 ；各段螺桿溫度為 210°C _250°C。可選用至少有兩套帶有精密計量儀器的加料裝置，以及帶有精確的溫度控制和真空排氣設備的常規(guī)雙螺桿擠出機。所述的聚酰胺復合材料可通過注塑機連續(xù)注塑成型，制備電網(wǎng)工程電纜導輪。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明采用了不同粘度的PA6混合作為基料，保證材料具有較好的機械性能和成型、加工性能；采用極性低溫沖擊改善劑，不僅提高了玻纖與PA6基料的界面強度，同時提高了復合材料的低溫、干燥狀態(tài)下的沖擊性能；采用不同種類的耐磨劑，提高了材料的耐刮擦性能；采用了特殊的熱穩(wěn)定劑解決了尼龍材料容易高溫熱氧老化的問題。此外，還添加了潤滑劑和增強組分，本發(fā)明聚酰胺復合材料中的各組分之間的協(xié)同作用，使得其具有更加優(yōu)異的性能，具有優(yōu)異的剛性、韌性、耐刮擦性和耐低溫沖擊性。本發(fā)明聚酰胺復合材料的制備方法，操作簡單，可控性好，采用現(xiàn)有設備即可，加工、成型的周期時間較短，生產(chǎn)效率較高，適于工業(yè)化大批量生產(chǎn)。本發(fā)明聚酰胺復合材料易于加工成型制備電網(wǎng)工程電纜導輪，相對于目前大量采用的澆注方法成型電纜導輪的方法具有很大的優(yōu)勢，制備的電網(wǎng)工程電纜導輪重量輕、強度高、可回收，可專門替代澆注PA材料成型電網(wǎng)工程電纜導輪，國內(nèi)外還沒有采用熱塑性的改性聚酰胺材料制備電網(wǎng)工程電纜導輪，對國內(nèi)外的電網(wǎng)改造工程產(chǎn)生積極的作用。
具體實施例方式實施例1采用以下重量的原料PA6低粘(廣東新會美達錦綸股份有限公司生產(chǎn)，型號M12400，相對粘度2. 4) 29kg；PA6中粘(岳陽巴陵石化化工化纖有限公司生產(chǎn)，型號YH800，相對粘度2. 8) 5. 8kg ；P0E-g-MAH(寧波能之光新材料科技有限公司，型號N410)5kg ；P0E-g-MAH(寧波能之光新材料科技有限公司，型號N409)12kg ；聚四氟乙烯(Lanpoly化學公司，型號FW4300，平均粒徑12um) 2kg ；碘化亞銅復合穩(wěn)定劑(組成碘化亞銅鹽、鹵素化合物和硬脂酸鹽的混合物；德國布呂格曼化工公司，型號H3373，其中，銅的重量含量為IOOppm) 0. 4kg ；超高分子量硅酮粉(道康寧公司，型號DC-500/800，平均分子量68萬) 0. 8kg ；表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司，型號EC S3014B) 35kg ；將聚酰胺6低粘(PA6低粘2. 4)、聚酰胺6中粘(PA6中粘2. 8)、低溫沖擊改善劑 (型號為MlO的POE-g-MAH和型號為N409的POE-g-MAH)、耐磨劑(聚四氟乙烯)、熱穩(wěn)定劑(碘化亞銅復合穩(wěn)定劑)和潤滑劑(超高分子量硅酮粉)攪拌混合均勻，再由精密計量的喂料器送入雙螺桿擠出機，然后將增強組分(表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維)從精密計量喂料器加入雙螺桿擠出機，充分塑化、熔融、復合后經(jīng)擠出、拉條、水冷卻、切粒和烘干，制得聚酰胺復合材料；其中，雙螺桿擠出機的長徑比為40 1，雙螺桿擠出機從進料段到機頭的第一溫度段至第九溫度段的溫度為245 士 5°C，245 士 5°C，245 士 5°C，235 士 5°C， 235士5°C，225士5°C，225士5°C，225士5°C，215士5°C，模頭的溫度為 235士5°C。實施例2采用以下重量的原料PA6低粘(臺灣集勝公司，型號TP4205，相對粘度2. 45)27kg ；PA6中粘(浙江華健尼龍有限公司生產(chǎn)，型號M52800，相對粘度2. 8) 12kg；SEBS-g-GMA (美國科騰熱塑性彈性體，型號陽1901)17kg ；二硫化鉬(道康寧，型號Molykote P1000)2. 5kg ；碘化亞銅復合穩(wěn)定劑(美國領先化學組成銅鹽(碘化亞銅)，鹵素化合物(碘化鉀)和硬脂酸鋅鹽的混合物成份，其中，銅的質(zhì)量百分含量為3.0% ) 0. 3kg ；熱穩(wěn)定劑(亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯；瑞士汽巴精細化工，型號168) 0. 2kg ；熱穩(wěn)定劑(N，N'-雙-[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；鵠己二胺；瑞士汽巴精細化工，型號1098)0.2kg;潤滑劑(茂金屬處理改性的聚乙烯蠟；科萊恩化工有限公司，型號PEMA 4221) 0. 8kg ；表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司，型號EC S5301HP) 40kg ；聚酰胺復合材料的制備方法除了采用本實施例原料，雙螺桿擠出機的長徑比為 36 1之外，其余操作同實施例1，制得聚酰胺復合材料。
實施例3
采用以下重量的原料
PA6低粘(臺灣集勝公司，型號TP4205，相對粘度2. 45)34kg ； PA6中粘(浙江華健尼龍有限公司生產(chǎn)，型號M52800，相對粘度2. 8)
SEBS-g-GMA (美國科騰熱塑性彈性體，型號rei901)8kg ；
EPDM-g-MAH(上海日之升新技術發(fā)展公司，型號CMG-9802)7. 8kg ；
二硫化鉬(道康寧，型號Molykote P 1000)1. Okg ； 聚四氟乙烯(Lanpoly化學公司生產(chǎn)，型號FW4300，平均粒徑12um)
16kg ； 1. Okg ；碘化亞銅復合穩(wěn)定劑(美國領先化學組成銅鹽(碘化亞銅)，鹵素化合物(碘化鉀)和硬脂酸鎂鹽的混合物成份，其中，銅的質(zhì)量百分含量為3.0% ) 0. 2kg ；
熱穩(wěn)定劑(亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯；瑞士汽巴精細化工，型號168) 0. 6kg ；熱穩(wěn)定劑(N，N'-雙-[3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；鵠己二胺；瑞士汽巴精細化工，型號1098)0.6kg;潤滑劑(茂金屬處理改性的聚乙烯蠟，含重量百分含量3%的MAH ；科萊恩化工有限公司，型號PEMA4221)0.8kg;表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司，型號EC S3014B) 30kg ；聚酰胺復合材料的制備方法除了采用本實施例原料其余同實施例1，制得聚酰胺復合材料。實施例4采用以下重量的原料PA6低粘(廣東新會美達錦綸股份有限公司，型號為M12400，相對粘度2. 4) 30. 5kg ；PA6中粘(岳陽巴陵石化化工化纖有限公司生產(chǎn)，型號YH800，相對粘度2. 8) IOkg ； POE-g-MAH (杜邦公司，型號493D)20kg ；二硫化鉬(道康寧，型號=Molykote P 1000)1. 5kg ；聚四氟乙烯(Lanpoly化學公司，型號FW4300，平均粒徑12um) 1. 5kg ；碘化亞銅復合穩(wěn)定劑(組成碘化亞銅鹽、鹵素化合物和硬脂酸鹽的混合物；德國布呂格曼化工公司，型號H3373，其中，銅的重量含量為IOOppm) 0. 5kg ；超高分子量硅酮粉(道康寧公司，型號DC-500/800)1. Okg ；表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司，型號EC S3014B) 35kg ；聚酰胺復合材料的制備方法除了采用本實施例原料，雙螺桿擠出機的長徑比為 55 1，其余操作同實施例1，制得聚酰胺復合材料。對比列1(澆注尼龍)把現(xiàn)有的澆注好的電纜導輪樣品冷凍、粉碎，然后在注塑機上成型各種測試樣條。對上述實施例1-4制得的聚酰胺復合材料和對比例1中的測試樣條進行性能測試，測試方法和測試結(jié)果詳見表1 (材料物性指標)表 權利要求
1. 一種聚酰胺復合材料，由如下量百分比的原料組成聚酰胺6低粘20. 0% -40. 0% ；聚酰胺6中粘10. 0% -30. 0% ；極性低溫沖擊改善劑5. 0% -20. 0% ；耐磨劑1. 0% -8. 0% ；熱穩(wěn)定劑0. 2% -5. 0% ；潤滑劑0. 5% -5. 0% ；增強組份20. 0% -45. 0%。
2.根據(jù)權利要求1所述的聚酰胺復合材料，其特征在于，由如下重量百分比的原料組聚酰胺6低粘27% -34% ；聚酰胺6中粘10. 0% -16% ；極性低溫沖擊改善劑15. 8% -20% ；耐磨劑2% -3% ；熱穩(wěn)定劑0. 4% -1. 4% ；潤滑劑0. 8% -1% ；增強組份30% -40%。
3.根據(jù)權利要求1所述的聚酰胺復合材料，其特征在于，所述的聚酰胺6低粘的相對粘度為 2. 2-2. 45 ；或者，所述的聚酰胺6中粘的相對粘度為2. 6-3. 0。
4.根據(jù)權利要求1所述的聚酰胺復合材料，其特征在于，所述的極性低溫沖擊改善劑選自聚丙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙烯接枝馬來酸酐、聚乙烯接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、氫化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚乙烯-丙烯-丁二烯共聚物接枝馬來酸酐、聚乙烯-丙烯-丁二烯共聚物接枝甲基丙烯酸縮水甘油酯、乙烯-辛烯共聚物接枝馬來酸酐、三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐中的一種或兩種以上。
5.根據(jù)權利要求1所述的聚酰胺復合材料，其特征在于，所述的耐磨劑選自二硫化鉬、 石墨、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、硅油中的一種或兩種以上。
6.根據(jù)權利要求1所述的聚酰胺復合材料，其特征在于，所述的熱穩(wěn)定劑選自鹵化亞銅復合穩(wěn)定劑、含二苯甲酮官能團化合物的穩(wěn)定劑、受阻酚穩(wěn)定劑、亞磷酸酯穩(wěn)定劑、受阻胺穩(wěn)定劑中的一種或兩種以上。
7.根據(jù)權利要求1所述的聚酰胺復合材料，其特征在于，所述的潤滑劑選自硬脂酸鹽、 聚酯型潤滑劑、極性烯烴蠟、平均分子量60萬以上的超高分子量硅酮粉中的一種或兩種以上。
8.根據(jù)權利要求1所述的聚酰胺復合材料，其特征在于，所述的增強組份為無堿玻璃纖維、表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的無堿玻璃纖維中的一種或兩種。
9.根據(jù)權利要求1至8任一項所述的聚酰胺復合材料的制備方法，包括步驟將聚酰胺6低粘、聚酰胺6中粘、極性低溫沖擊改善劑、耐磨劑、熱穩(wěn)定劑和潤滑劑攪拌混合均勻，加入雙螺桿擠出機，再將增強組份加入雙螺桿擠出機，充分塑化、熔融、復合后經(jīng)擠出、拉條、冷卻、切粒和烘干，制得聚酰胺復合材料；所述的雙螺桿擠出機的長徑比彡36 1，各段螺桿溫度為210°C-250°C。
10.根據(jù)權利要求1至8任一項所述的聚酰胺復合材料在制備電網(wǎng)工程電纜導輪中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚酰胺復合材料，由如下重量百分比20.0％-40.0％聚酰胺6低粘、10.0％-30.0％聚酰胺6中粘、5.0％-20.0％極性低溫沖擊改善劑、1.0％-8.0％耐磨劑、0.2％-5.0％熱穩(wěn)定劑、0.5％-5.0％潤滑劑和20.0％-45.0％增強組份的原料組成，該材料具有優(yōu)異的性能，特別適用于制備電纜導輪。本發(fā)明還公開了一種聚酰胺復合材料的制備方法，將聚酰胺6低粘、聚酰胺6中粘、低溫沖擊改善劑、耐磨劑、熱穩(wěn)定劑和潤滑劑攪拌混合均勻，加入雙螺桿擠出機，再將增強組份加入雙螺桿擠出機，制得聚酰胺復合材料；具有操作簡單、適于工業(yè)化生產(chǎn)優(yōu)點。
文檔編號C08L77/02GK102408704SQ20111026031
公開日2012年4月11日 申請日期2011年9月5日 優(yōu)先權日2011年9月5日
發(fā)明者周淑芬, 李俊, 田際波, 黃志杰 申請人:上?？栃虏牧嫌邢薰? 浙江俊爾新材料有限公司