一种PA6改性材料及其制备方法与流程

一种pa6改性材料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及pa6材料技术领域，具体涉及一种pa6改性材料及其制备方法。


背景技术：

2.pa6是一种综合性能较好的工程塑料，具有热塑性、轻质、韧性好、耐化学品和耐久性好等特性，一般用于汽车零部件、机械部件、电子电器产品、工程配件等产品。pa6纤维是合成纤维中性能优异、用途广泛的品种之一，不仅具有合成纤维耐腐蚀、耐霉烂、吸湿率低等共性，而且断裂强度高、耐磨性和弹性好。
3.在现有技术中制备出的pa6纤维通常会出现pa6纤维分子之间较为稀疏的情况，导致pa6纤维的强度与韧性较差，在pa6纤维使用的过程中，容易出现施加力较小，pa6纤维会出现断裂的情况，对pa6纤维的使用造成影响。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种pa6改性材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.本发明解决技术问题采用如下技术方案：
6.本发明提供了一种pa6改性材料，包括以下原料：
7.pa6树脂、改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐、抗氧化剂、偶联剂；
8.其具体配方包括以下原料：pa6树脂100-200份、改性纳米微晶纤维素30-50份、poe接枝马来酸酐20-30份、抗氧化剂5-10份、偶联剂5-8份。
9.优选地，所述一种pa6改性材料包括以下原料：
10.pa6树脂160份、改性纳米微晶纤维素40份、poe接枝马来酸酐25份、抗氧化剂8份、偶联剂7份。
11.纳米微晶纤维素的制备方法包括如下步骤：
12.s1、将剑麻纤维置于酸性溶液中对剑麻纤维进行水解反应1-2h，反应完毕后离心或超声震荡提纯后得到剑麻纤维素溶液；
13.s2、将热塑性聚合物纤维加入到醇水混合溶剂中，采用分散机将热塑性聚合物纤维打散，得到分散均匀的热塑性聚合物纤维素溶液；
14.s3、将剑麻纤维素溶液与热塑性聚合物纤维素溶液混合并分散均匀，得到混合悬浮液；
15.s4、在混合悬浮液中加水沉淀，然后进行透析直至ph稳定为止，最后离心和干燥后获得改性纳米微晶纤维素。
16.优选地，所述剑麻纤维的制备方法包括如下步骤：
17.p1、将剑麻截成0.5-0.8cm的小段，然后投入粉碎机中粉碎成剑麻颗粒备用；
18.p2、将粉碎的剑麻颗粒放入碱性氧化吗啉中加热处理，经洗涤、干燥后获得剑麻纤维。
19.优选地，所述酸性溶液为60-80％的硫酸溶液，所述剑麻纤维素与酸性溶液的质量比为1:6-8，所述酸性溶液水解反应温度为50-60℃，时间为30-50min。
20.优选地，所述热塑性聚合物纤维为聚酰胺纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯醇-乙烯共聚物纤维中的一种或多种，所述热塑性聚合物纤维素溶液的质量百分浓度为2-3％。
21.优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，偶联剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯。
22.本发明还提供了一种pa6改性材料的制备方法，包括以下步骤：
23.步骤一、将pa6树脂投入反应釜的内部，并对pa6树脂进行加热使其完全熔化，然后向反应釜的内部投入改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐，同时进行搅拌均匀；
24.步骤二、待反应釜内部的原料搅拌均匀后，向反应釜的内部依次加入抗氧化剂和偶联剂；
25.步骤三、待反应釜内部的原料完全搅拌均匀后，停止加热使其自然冷却至室温，然后通过切割机将原料切割为碎块，最后将碎块投入双螺杆挤出机的内部将其挤出；
26.步骤四、挤出后通过冷却设备对其进行水冷降温成型，待其成型完毕后即为pa6改性材料。
27.优选地，所述步骤一中加热温度为130-150℃，搅拌机转速为1000-1300r/min。
28.优选地，所述步骤三中双螺杆挤出机的加工温度为250-300℃，所述双螺杆挤出机的螺杆的转速为300-400r/min。
29.本发明制备的pa6改性材料及其制备方法，通过在pa6树脂中添加poe接枝马来酸酐，可起到让pa6树脂分子紧密相接的效果，进而可增加pa6材料的强度与韧性，同时对挤出的pa6材料进行全方位冷却，提高pa6材料的性能。
30.与现有与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
31.本发明通过在pa6树脂中添加改性纳米微晶纤维素作为增强材料，采用湿法改性，将改性纳米微晶纤维素更好的分散于pa6树脂中，改性纳米微晶纤维素在重新挤出的作用下沿纤维轴向规整排列，在纤维内部形成类似于高结晶、高取向的结构，能够显著提高pa6材料的力学性能，承受高倍牵伸，避免出现断裂的情况。
具体实施方式
32.下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.本实施例的本发明提供了一种pa6改性材料，包括以下原料：
34.pa6树脂、改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐、抗氧化剂、偶联剂；
35.其具体配方包括以下原料：pa6树脂100-200份、改性纳米微晶纤维素30-50份、poe接枝马来酸酐20-30份、抗氧化剂5-10份、偶联剂5-8份。
36.本实施例的pa6改性材料包括以下原料：
37.pa6树脂160份、改性纳米微晶纤维素40份、poe接枝马来酸酐25份、抗氧化剂8份、偶联剂7份。
38.本实施例的纳米微晶纤维素的制备方法包括如下步骤：
39.s1、将剑麻纤维置于酸性溶液中对剑麻纤维进行水解反应1-2h，反应完毕后离心或超声震荡提纯后得到剑麻纤维素溶液；
40.s2、将热塑性聚合物纤维加入到醇水混合溶剂中，采用分散机将热塑性聚合物纤维打散，得到分散均匀的热塑性聚合物纤维素溶液；
41.s3、将剑麻纤维素溶液与热塑性聚合物纤维素溶液混合并分散均匀，得到混合悬浮液；
42.s4、在混合悬浮液中加水沉淀，然后进行透析直至ph稳定为止，最后离心和干燥后获得改性纳米微晶纤维素。
43.本实施例的剑麻纤维的制备方法包括如下步骤：
44.p1、将剑麻截成0.5-0.8cm的小段，然后投入粉碎机中粉碎成剑麻颗粒备用；
45.p2、将粉碎的剑麻颗粒放入碱性氧化吗啉中加热处理，经洗涤、干燥后获得剑麻纤维。
46.本实施例的酸性溶液为60-80％的硫酸溶液，剑麻纤维素与酸性溶液的质量比为1:6-8，酸性溶液水解反应温度为50-60℃，时间为30-50min。
47.本实施例的热塑性聚合物纤维为聚酰胺纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯醇-乙烯共聚物纤维中的一种或多种，热塑性聚合物纤维素溶液的质量百分浓度为2-3％。
48.本实施例的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，偶联剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯。
49.本实施例的一种pa6改性材料的制备方法，包括以下步骤：
50.步骤一、将pa6树脂投入反应釜的内部，并对pa6树脂进行加热使其完全熔化，然后向反应釜的内部投入改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐，同时进行搅拌均匀；
51.步骤二、待反应釜内部的原料搅拌均匀后，向反应釜的内部依次加入抗氧化剂和偶联剂；
52.步骤三、待反应釜内部的原料完全搅拌均匀后，停止加热使其自然冷却至室温，然后通过切割机将原料切割为碎块，最后将碎块投入双螺杆挤出机的内部将其挤出；
53.步骤四、挤出后通过冷却设备对其进行水冷降温成型，待其成型完毕后即为pa6改性材料。
54.本实施例的步骤一中加热温度为130-150℃，搅拌机转速为1000-1300r/min。
55.本实施例的步骤三中双螺杆挤出机的加工温度为250-300℃，双螺杆挤出机的螺杆的转速为300-400r/min。
56.实施例1.
57.本实施例的本发明提供了一种pa6改性材料，包括以下原料：
58.pa6树脂、改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐、抗氧化剂、偶联剂；
59.其具体配方包括以下原料：pa6树脂100份、改性纳米微晶纤维素30份、poe接枝马来酸酐20份、抗氧化剂5份、偶联剂5份。
60.本实施例的纳米微晶纤维素的制备方法包括如下步骤：
61.s1、将剑麻纤维置于酸性溶液中对剑麻纤维进行水解反应1-2h，反应完毕后离心或超声震荡提纯后得到剑麻纤维素溶液；
62.s2、将热塑性聚合物纤维加入到醇水混合溶剂中，采用分散机将热塑性聚合物纤维打散，得到分散均匀的热塑性聚合物纤维素溶液；
63.s3、将剑麻纤维素溶液与热塑性聚合物纤维素溶液混合并分散均匀，得到混合悬浮液；
64.s4、在混合悬浮液中加水沉淀，然后进行透析直至ph稳定为止，最后离心和干燥后获得改性纳米微晶纤维素。
65.本实施例的剑麻纤维的制备方法包括如下步骤：
66.p1、将剑麻截成0.5cm的小段，然后投入粉碎机中粉碎成剑麻颗粒备用；
67.p2、将粉碎的剑麻颗粒放入碱性氧化吗啉中加热处理，经洗涤、干燥后获得剑麻纤维。
68.本实施例的酸性溶液为60％的硫酸溶液，剑麻纤维素与酸性溶液的质量比为1:6，酸性溶液水解反应温度为50℃，时间为30min。
69.本实施例的热塑性聚合物纤维为聚酰胺纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯醇-乙烯共聚物纤维中的一种或多种，热塑性聚合物纤维素溶液的质量百分浓度为2％。
70.本实施例的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，偶联剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯。
71.本实施例的一种pa6改性材料的制备方法，包括以下步骤：
72.步骤一、将pa6树脂投入反应釜的内部，并对pa6树脂进行加热使其完全熔化，然后向反应釜的内部投入改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐，同时进行搅拌均匀；
73.步骤二、待反应釜内部的原料搅拌均匀后，向反应釜的内部依次加入抗氧化剂和偶联剂；
74.步骤三、待反应釜内部的原料完全搅拌均匀后，停止加热使其自然冷却至室温，然后通过切割机将原料切割为碎块，最后将碎块投入双螺杆挤出机的内部将其挤出；
75.步骤四、挤出后通过冷却设备对其进行水冷降温成型，待其成型完毕后即为pa6改性材料。
76.本实施例的步骤一中加热温度为130℃，搅拌机转速为1000r/min。
77.本实施例的步骤三中双螺杆挤出机的加工温度为250℃，双螺杆挤出机的螺杆的转速为300r/min。
78.实施例2.
79.本实施例的本发明提供了一种pa6改性材料，包括以下原料：
80.pa6树脂、改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐、抗氧化剂、偶联剂；
81.其具体配方包括以下原料：pa6树脂150份、改性纳米微晶纤维素40份、poe接枝马来酸酐25份、抗氧化剂8份、偶联剂7份。
82.本实施例的纳米微晶纤维素的制备方法包括如下步骤：
83.s1、将剑麻纤维置于酸性溶液中对剑麻纤维进行水解反应1.5h，反应完毕后离心或超声震荡提纯后得到剑麻纤维素溶液；
84.s2、将热塑性聚合物纤维加入到醇水混合溶剂中，采用分散机将热塑性聚合物纤维打散，得到分散均匀的热塑性聚合物纤维素溶液；
85.s3、将剑麻纤维素溶液与热塑性聚合物纤维素溶液混合并分散均匀，得到混合悬浮液；
86.s4、在混合悬浮液中加水沉淀，然后进行透析直至ph稳定为止，最后离心和干燥后获得改性纳米微晶纤维素。
87.本实施例的剑麻纤维的制备方法包括如下步骤：
88.p1、将剑麻截成0.7cm的小段，然后投入粉碎机中粉碎成剑麻颗粒备用；
89.p2、将粉碎的剑麻颗粒放入碱性氧化吗啉中加热处理，经洗涤、干燥后获得剑麻纤维。
90.本实施例的酸性溶液为70％的硫酸溶液，剑麻纤维素与酸性溶液的质量比为1:7，酸性溶液水解反应温度为55℃，时间为40min。
91.本实施例的热塑性聚合物纤维为聚酰胺纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯醇-乙烯共聚物纤维中的一种或多种，热塑性聚合物纤维素溶液的质量百分浓度为2.5％。
92.本实施例的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，偶联剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯。
93.本实施例的一种pa6改性材料的制备方法，包括以下步骤：
94.步骤一、将pa6树脂投入反应釜的内部，并对pa6树脂进行加热使其完全熔化，然后向反应釜的内部投入改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐，同时进行搅拌均匀；
95.步骤二、待反应釜内部的原料搅拌均匀后，向反应釜的内部依次加入抗氧化剂和偶联剂；
96.步骤三、待反应釜内部的原料完全搅拌均匀后，停止加热使其自然冷却至室温，然后通过切割机将原料切割为碎块，最后将碎块投入双螺杆挤出机的内部将其挤出；
97.步骤四、挤出后通过冷却设备对其进行水冷降温成型，待其成型完毕后即为pa6改性材料。
98.本实施例的步骤一中加热温度为140℃，搅拌机转速为1200r/min。
99.本实施例的步骤三中双螺杆挤出机的加工温度为280℃，双螺杆挤出机的螺杆的转速为350r/min。
100.实施例3.
101.本实施例的本发明提供了一种pa6改性材料，包括以下原料：
102.pa6树脂、改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐、抗氧化剂、偶联剂；
103.其具体配方包括以下原料：pa6树脂200份、改性纳米微晶纤维素50份、poe接枝马来酸酐30份、抗氧化剂10份、偶联剂8份。
104.本实施例的纳米微晶纤维素的制备方法包括如下步骤：
105.s1、将剑麻纤维置于酸性溶液中对剑麻纤维进行水解反应2h，反应完毕后离心或超声震荡提纯后得到剑麻纤维素溶液；
106.s2、将热塑性聚合物纤维加入到醇水混合溶剂中，采用分散机将热塑性聚合物纤维打散，得到分散均匀的热塑性聚合物纤维素溶液；
107.s3、将剑麻纤维素溶液与热塑性聚合物纤维素溶液混合并分散均匀，得到混合悬浮液；
108.s4、在混合悬浮液中加水沉淀，然后进行透析直至ph稳定为止，最后离心和干燥后获得改性纳米微晶纤维素。
109.本实施例的剑麻纤维的制备方法包括如下步骤：
110.p1、将剑麻截成0.8cm的小段，然后投入粉碎机中粉碎成剑麻颗粒备用；
111.p2、将粉碎的剑麻颗粒放入碱性氧化吗啉中加热处理，经洗涤、干燥后获得剑麻纤维。
112.本实施例的酸性溶液为80％的硫酸溶液，剑麻纤维素与酸性溶液的质量比为1:8，酸性溶液水解反应温度为60℃，时间为50min。
113.本实施例的热塑性聚合物纤维为聚酰胺纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯醇-乙烯共聚物纤维中的一种或多种，热塑性聚合物纤维素溶液的质量百分浓度为3％。
114.本实施例的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，偶联剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯。
115.本实施例的一种pa6改性材料的制备方法，包括以下步骤：
116.步骤一、将pa6树脂投入反应釜的内部，并对pa6树脂进行加热使其完全熔化，然后向反应釜的内部投入改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐，同时进行搅拌均匀；
117.步骤二、待反应釜内部的原料搅拌均匀后，向反应釜的内部依次加入抗氧化剂和偶联剂；
118.步骤三、待反应釜内部的原料完全搅拌均匀后，停止加热使其自然冷却至室温，然后通过切割机将原料切割为碎块，最后将碎块投入双螺杆挤出机的内部将其挤出；
119.步骤四、挤出后通过冷却设备对其进行水冷降温成型，待其成型完毕后即为pa6改性材料。
120.本实施例的步骤一中加热温度为150℃，搅拌机转速为1300r/min。
121.本实施例的步骤三中双螺杆挤出机的加工温度为300℃，双螺杆挤出机的螺杆的转速为400r/min。
122.对比例1.
123.与实施例3不同的是不添加纳米微晶纤维素。
124.对比例2.
125.与实施例3不同的是不添加poe接枝马来酸酐。
126.对比例3.
127.与实施例3不同的是纳米微晶纤维素在制备过程中不添加热塑性聚合物纤维。
128.将实施例1-3及对比例1-3产品进行性能测试；
129.制作30个pa6材料样品，每组5个共分为6组，每组对应实施例1-3和对比例1-3并进行编号为a/b/c/d/e/f，分别对a/b/c/d/e/f组的pa6材料样品进行力学检测，检测结果如下表。
[0130][0131][0132]
从实施例1-3可看出；使用本发明制成的pa6改性材料及其制备方法能够显著提高pa6材料的力学性能，承受高倍牵伸，避免出现断裂的情况。
[0133]
从对比例1、实施例3可看出，通过在pa6树脂中添加改性纳米微晶纤维素作为增强材料，采用湿法改性，能够在纤维内部形成类似于高结晶、高取向的结构，能够显著提高pa6
材料的抗拉强度和弯曲强度；
[0134]
此外，从对比例2-3发现，在制备pa6改性材料及其制备方法及其制备方法中，在pa6树脂中添加poe接枝马来酸酐，可起到让pa6树脂分子紧密相接的效果，进而可增加pa6材料的强度与韧性。
[0135]
本发明的创新点在于：
[0136]
本发明通过在pa6树脂中添加poe接枝马来酸酐，可起到让pa6树脂分子紧密相接的效果，进而可增加pa6材料的强度与韧性，同时对挤出的pa6材料进行全方位冷却，提高pa6材料的性能，通过在pa6树脂中添加改性纳米微晶纤维素作为增强材料，采用湿法改性，将改性纳米微晶纤维素更好的分散于pa6树脂中，改性纳米微晶纤维素在重新挤出的作用下沿纤维轴向规整排列，在纤维内部形成类似于高结晶、高取向的结构，能够显著提高pa6材料的力学性能，承受高倍牵伸，避免出现断裂的情况。
[0137]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
[0138]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种pa6改性材料，其特征在于，包括以下原料：pa6树脂、改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐、抗氧化剂、偶联剂；其具体配方包括以下原料：pa6树脂100-200份、改性纳米微晶纤维素30-50份、poe接枝马来酸酐20-30份、抗氧化剂5-10份、偶联剂5-8份。2.根据权利要求1所述的一种pa6改性材料，其特征在于，包括以下原料：pa6树脂160份、改性纳米微晶纤维素40份、poe接枝马来酸酐25份、抗氧化剂8份、偶联剂7份。3.根据权利要求1所述的一种pa6改性材料，其特征在于，所述纳米微晶纤维素的制备方法包括如下步骤：s1、将剑麻纤维置于酸性溶液中对剑麻纤维进行水解反应1-2h，反应完毕后离心或超声震荡提纯后得到剑麻纤维素溶液；s2、将热塑性聚合物纤维加入到醇水混合溶剂中，采用分散机将热塑性聚合物纤维打散，得到分散均匀的热塑性聚合物纤维素溶液；s3、将剑麻纤维素溶液与热塑性聚合物纤维素溶液混合并分散均匀，得到混合悬浮液；s4、在混合悬浮液中加水沉淀，然后进行透析直至ph稳定为止，最后离心和干燥后获得改性纳米微晶纤维素。4.根据权利要求1所述的一种pa6改性材料，其特征在于，所述剑麻纤维的制备方法包括如下步骤：p1、将剑麻截成0.5-0.8cm的小段，然后投入粉碎机中粉碎成剑麻颗粒备用；p2、将粉碎的剑麻颗粒放入碱性氧化吗啉中加热处理，经洗涤、干燥后获得剑麻纤维。5.根据权利要求3所述的一种pa6改性材料，其特征在于，所述酸性溶液为60-80％的硫酸溶液，所述剑麻纤维素与酸性溶液的质量比为1:6-8，所述酸性溶液水解反应温度为50-60℃，时间为30-50min。6.根据权利要求3所述的一种pa6改性材料，其特征在于，所述热塑性聚合物纤维为聚酰胺纤维、聚氨酯纤维、聚乙烯醇-乙烯共聚物纤维中的一种或多种，所述热塑性聚合物纤维素溶液的质量百分浓度为2-3％。7.根据权利要求1所述的一种pa6改性材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，偶联剂为马来酸酐接枝聚苯乙烯。8.根据权利要求1-7任一项所述的pa6改性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将pa6树脂投入反应釜的内部，并对pa6树脂进行加热使其完全熔化，然后向反应釜的内部投入改性纳米微晶纤维素、poe接枝马来酸酐，同时进行搅拌均匀；步骤二、待反应釜内部的原料搅拌均匀后，向反应釜的内部依次加入抗氧化剂和偶联剂；步骤三、待反应釜内部的原料完全搅拌均匀后，停止加热使其自然冷却至室温，然后通过切割机将原料切割为碎块，最后将碎块投入双螺杆挤出机的内部将其挤出；步骤四、挤出后通过冷却设备对其进行水冷降温成型，待其成型完毕后即为pa6改性材料。9.一种如权利要求8所述的一种pa6改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中
加热温度为130-150℃，搅拌机转速为1000-1300r/min。10.根据权利要求8所述的一种pa6改性材料的制备方法，其特征在于，所述步骤三中双螺杆挤出机的加工温度为250-300℃，所述双螺杆挤出机的螺杆的转速为300-400r/min。

技术总结
本发明公开了一种PA6改性材料及其制备方法，包括以下原料：PA6树脂、改性纳米微晶纤维素、POE接枝马来酸酐、抗氧化剂、偶联剂；其具体配方包括以下原料：PA6树脂100-200份、改性纳米微晶纤维素30-50份、POE接枝马来酸酐20-30份、抗氧化剂5-10份、偶联剂5-8份；本发明通过在PA6树脂中添加改性纳米微晶纤维素作为增强材料，采用湿法改性，将改性纳米微晶纤维素更好的分散于PA6树脂中，改性纳米微晶纤维素在重新挤出的作用下沿纤维轴向规整排列，在纤维内部形成类似于高结晶、高取向的结构。高取向的结构。


技术研发人员：张志 李绍全 陶元坤
受保护的技术使用者：上海朗杜新材料有限公司
技术研发日：2023.06.13
技术公布日：2023/8/24