一種用于鋁合金門窗的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍隔熱條及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及塑料加工領(lǐng)域的一種玻璃纖維增強(qiáng)尼龍隔熱條，更進(jìn)一步說(shuō)，涉及一 種用于鋁合金門窗的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍隔熱條及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著現(xiàn)代社會(huì)中環(huán)境污染和能源消耗的不斷加重，人們對(duì)節(jié)能減排的要求逐漸提 高，建筑行業(yè)中的鋁合金門窗同樣也面臨著這個(gè)問(wèn)題。鋁合金門窗具有輕便、易于加工、阻 燃性好、可循環(huán)使用、美觀等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于建筑行業(yè)，但是其熱傳導(dǎo)系數(shù)高，保溫效 果差的缺陷卻與節(jié)能減排的理念背道而馳，一度限制了它的應(yīng)用。斷橋冷熱技術(shù)的出現(xiàn)很 好的解決了鋁合金門窗的節(jié)能問(wèn)題。
[0003] 所謂斷熱冷橋技術(shù)，就是將鋁合金門窗框分成三部分，外部鋁合金框、內(nèi)部鋁合金 框以及連接內(nèi)外鋁框的中間芯子部分，而中間芯子部分即隔熱條便稱為〃斷熱冷橋〃。作為 鋁合金門窗隔熱條，要求具備較小的導(dǎo)熱系數(shù)，優(yōu)異的力學(xué)性能，尤其是橫向抗拉性能，并 具有高光澤度、尺寸穩(wěn)定性好、耐熱性能高等特性。尼龍66是應(yīng)用最廣的工程塑料之一，具 有耐熱性高，耐磨耐溶劑等優(yōu)異性能，使用玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍導(dǎo)熱系數(shù)小，可以很好的起 到阻隔熱量傳導(dǎo)的作用，已經(jīng)被證明可以用作隔熱條，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于門窗型材的 隔熱處理過(guò)程中。但是目前隔熱條的生產(chǎn)仍然存在問(wèn)題，最突出的一個(gè)就是在共混擠出成 隔熱條的時(shí)候玻纖基本都沿隔熱條的縱向分布，沿橫向分布的玻纖很少使得隔熱條的核心 性能之一橫向抗拉性能較差。為了使部分玻纖能夠沿橫向分布增強(qiáng)隔熱條的橫向抗拉伸性 能，生產(chǎn)廠家不得不在生產(chǎn)工藝上投入更多成本進(jìn)行諸多改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于鋁合金門窗的玻璃纖 維增強(qiáng)尼龍隔熱條及其制備方法。這種隔熱條可以通過(guò)普通的擠出設(shè)備直接生產(chǎn)，不必進(jìn) 行額外的工藝改進(jìn)，其不僅可以很好的起到阻隔熱傳導(dǎo)的作用，而且具有優(yōu)異的力學(xué)性能， 尤其是橫向拉伸性能得到了顯著提高，為隔熱條的制作提供了一種更加可靠的選擇。
[0005] 本發(fā)明目的之一是提供一種用于鋁合金門窗的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍隔熱條，包含有 以重量份數(shù)計(jì)的以下組分：
[0006]
[0007] 其中，所述玻璃纖維可經(jīng)偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理；所述玻璃纖維與偶聯(lián)劑的用量為 (25~50) : (1~5)，優(yōu)選為（30~40) : (2~4)。該表面處理為本領(lǐng)域常規(guī)處理方法。具 體可為將偶聯(lián)劑配成偶聯(lián)劑重量比為3~10%的無(wú)水乙醇溶液，再加入玻璃纖維，混合均 勻后浸泡約30~60min，取出后在烘箱中100~120°C烘干30~60min。
[0008] 所述尼龍66可選本領(lǐng)域常用的尼龍66,其相對(duì)粘度可以優(yōu)選為2. 0~5. OPa · s。
[0009] 所述玻璃纖維可為無(wú)堿短玻纖，玻纖長(zhǎng)度3~10mm，優(yōu)選3~6mm。
[0010] 所述增容劑可為聚丁二烯接枝馬來(lái)酸酐（PB-g-MAH)，其數(shù)均分子量為2000~ 4000,馬來(lái)酸酐接枝率為5~10%。
[0011] 所述偶聯(lián)劑可為硅烷偶聯(lián)劑和/或鈦酸酯偶聯(lián)劑。其中硅烷偶聯(lián)劑具體可選自： Y-氨丙基三乙氧基硅烷（A-1100)、N-P-氨乙基卞氨丙基三甲基硅烷（A-1120)、KH550、 KH560、KH570中的至少一種；鈦酸酯偶聯(lián)劑具體可選自異丙基三（硬脂?；┾佀狨?(101)、異丙基三（羥基十八碳烯-9-?；┾佀狨ィ?02)中的至少一種。
[0012] 所述抗氧劑可以采用現(xiàn)有技術(shù)中聚乙烯領(lǐng)域常用的抗氧劑，用量也采用常規(guī)用 量。優(yōu)選為受阻酚類抗氧劑和磷酸酯類抗氧劑的混合物，或市售的受阻酚類抗氧劑和磷酸 酯類抗氧劑的復(fù)配抗氧劑，比如巴斯夫股份公司的抗氧劑B225。
[0013] 當(dāng)抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑和磷酸酯類抗氧劑的混合物時(shí)，受阻酚類抗氧劑和 磷酸酯類抗氧劑的重量比優(yōu)選為1: (1~3)，更優(yōu)選為1: (1. 5~2. 5)。
[0014] 所述受阻酚類抗氧劑更優(yōu)選自四[β _(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸]季戊 四醇酯、β - (3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酸正十八碳醇酯、Ν，Ν' -雙-(3- (3, 5-二叔丁 基-4-羥基苯基）丙?；┘憾?、1，3, 5-三（3, 5-二叔丁基-4-羥基芐基）異氰尿酸中 的至少一種；所述磷酸酯類抗氧劑更優(yōu)選自三（2,4_二叔丁基苯基）亞磷酸酯、雙（2, 4-二 叔丁基苯酚）季戊四醇二亞磷酸酯中的至少一種。
[0015] 所述色母料可以為任何尼龍66的色母料，優(yōu)選尼龍66炭黑母粒。
[0016] 本發(fā)明目的之二是提供一種用于鋁合金門窗的玻璃纖維增強(qiáng)尼龍隔熱條的制備 方法，包括以下步驟：
[0017] 1)將增容劑與高抗沖聚苯乙烯（HIPS)攪拌混合后開煉共混；具體可為將增容劑 與高抗沖聚苯乙烯攪拌混合后用開煉機(jī)于150~190°C下開煉共混（一般為15~25分鐘 左右）。
[0018] 2)將步驟1)得到的開煉產(chǎn)物切粒后與尼龍66、色母料及抗氧劑進(jìn)行混合；（一般 為3~5分鐘）具體的混合設(shè)備可用本領(lǐng)域常用的混合設(shè)備，如高混機(jī)等。
[0019] 3)將步驟2)得到的混合原料及玻璃纖維熔融共混擠出造粒，得到玻纖增強(qiáng)尼龍 隔熱條的粒料；具體可將混合原料從主喂料口加入，表面處理過(guò)的玻纖從側(cè)喂料口加入。具 體可用本領(lǐng)域常用的熔融共混擠出造粒設(shè)備，如螺桿擠出機(jī)。
[0020] 步驟2)中尼龍66在使用前經(jīng)干燥處理；所述干燥處理包括在80~100°C下干燥 3~5小時(shí)。具體可為真空烘箱中80°C干燥3h，或者鼓風(fēng)烘箱KKTC干燥5h。
[0021] 4)將步驟3)得到的粒料烘干后熔融擠出，在牽引機(jī)的牽引下通過(guò)模具定型，即 得。具體可用本領(lǐng)域常用的熔融擠出設(shè)備，如單螺桿擠出機(jī)。
[0022] 其中，所述玻璃纖維優(yōu)選在使用前，先使用偶聯(lián)劑對(duì)玻璃纖維進(jìn)行表面處理；該表 面處理為本領(lǐng)域常規(guī)處理方法，所述玻璃纖維與偶聯(lián)劑的用量可為（25~50) : (1~5)， 優(yōu)選為（30~40) : (2~4)。該表面處理為本領(lǐng)域常規(guī)處理方法。具體可為將偶聯(lián)劑配成 3~10% (wt)的無(wú)水乙醇溶液，再加入玻璃纖維，混合均勻后浸泡約30~60min，取出后在 烘箱中100~120°C烘干30~60min。
[0023] 隔熱條使用的高分子一般是尼龍66,但是因?yàn)閺?qiáng)度不夠所以加了玻璃纖維來(lái)增 強(qiáng)。因?yàn)椴ＡЮw維與尼龍66熱力學(xué)不相容，直接共混界面作用力會(huì)很差所以加了偶聯(lián)劑來(lái) 對(duì)玻纖進(jìn)行表面處理。隔熱條一般都做成黑色的來(lái)防紫外老化，所以優(yōu)選加炭黑母粒。
[0024] 高抗沖聚苯乙烯（HIPS)的加入主要用來(lái)改善玻璃纖維在尼龍66中的分布，增大 玻璃纖維橫向分布的比例。尼龍66與高抗沖聚苯乙烯的熱力學(xué)不相容，增容劑的加入有利 于改善兩者的相容性。增容劑（PB-g-MAH)通過(guò)與高抗沖聚苯乙烯中的聚丁二烯鏈段的鏈 纏結(jié)以及在熔融擠出共混過(guò)程中與尼龍66端胺基的原位接枝反應(yīng)穩(wěn)定的存在于界面處， 起到增容作用。通過(guò)攪拌和開煉過(guò)程，增容劑進(jìn)入高抗沖聚苯乙烯樹脂的鏈段內(nèi)部與其鏈 段發(fā)生纏結(jié)。在開煉產(chǎn)物與尼龍66熔融共混的過(guò)程中增容劑的ΜΑΗ基團(tuán)與尼龍66的端胺 基發(fā)生接枝反應(yīng)，這樣增容劑存在于界面處降低了兩相間的界面張力，抑制了高抗沖聚苯 乙烯在尼龍66基體中的團(tuán)聚，從而降低了體系中應(yīng)力集中程度，使得高抗沖聚苯乙烯顆粒 在基體中可以均勻分散。由于高抗沖聚苯乙烯以交聯(lián)顆粒的形式均勻的分散在尼龍66基 體中，阻礙了加入的玻璃纖維完全沿熔體流動(dòng)方向分布，而更傾向于各向同性的無(wú)序分布， 從而使得玻璃纖維可以在橫向和縱向均起到良好的增強(qiáng)作用，使得隔熱條的橫縱向抗拉性 能均能得到明顯的改善作用。
[0025] 本發(fā)明的隔熱條具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0026] 1)制備工藝簡(jiǎn)單，僅適用普通共混擠出成條設(shè)備即可。
[0027] 2)力學(xué)性能尤其是抗拉性能好；
[0028] 3)線性膨脹系數(shù)與鋁型材相近，避免隔熱條由于熱脹冷縮作用從金屬型材間脫 落，保證了窗戶的氣密性和水密性能；
[0029] 4)較小的導(dǎo)熱系數(shù)，可以有效的隔斷熱傳導(dǎo)，節(jié)能減排；
[0030] 5)尺寸穩(wěn)定性好，不易變形；
[0031 ] 6)耐高溫，耐溶劑，耐老化性能好。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0033] 件能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)及所用儀器:
[0034] 拉伸性能：按GB/T 23615. 1-2009標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)試儀器為德國(guó)Zwick公司Z020型 拉伸試驗(yàn)機(jī)；
[0035] 線性膨脹系數(shù)：按GB/T 23615. 1-2009標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)試儀器為北京網(wǎng)橋電子技術(shù) 有限公司GW-1500型線性膨脹系數(shù)測(cè)量?jī)x；
[0036] 負(fù)荷（0. 45MPa)變形溫度：按GB/T 23615. 1-2009標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)試儀器為日本安田 精機(jī)制作所熱變形測(cè)試儀；
[0037] 無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度：按GB/T 23615. 1-2009標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試，測(cè)試儀器為德國(guó)Zwick公司 HIT50P型擺錘沖擊試驗(yàn)機(jī)。
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 1)使用50g硅烷偶聯(lián)劑（上海冠都實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)，Y-氨丙基三乙氧基硅烷， Α-1100;)對(duì)500g玻璃纖維（東莞市榮泰玻纖科技有限公司生產(chǎn)，無(wú)堿短玻纖，玻纖長(zhǎng)度 4.5mm)進(jìn)行表面處理；該表面處理為：將所述硅烷偶聯(lián)劑配成3% (wt)的無(wú)水乙醇溶液， 再加入玻璃纖維，混合均勻后浸泡約30min，取出后在烘箱中120°C烘干30min。
[0040] 稱量干燥處理（鼓風(fēng)烘箱100°C干燥5h)后的1000g尼龍66(杜邦公司生產(chǎn)， 101-L);上述500g表面處理過(guò)的玻璃纖維，250g高抗沖聚苯乙烯（揚(yáng)子巴斯夫，466F)， 50g聚丁二烯接枝馬來(lái)酸酐（