[发明专利]一种增强型尼龙6材料的制备方法

说明书

技术领域：本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种增强型尼龙6材料的制备方法。

背景技术：由于玻璃纤维性能优越，五十年代开始了玻璃纤维增强尼龙6材料的开发应用，日本东丽公司引进Fiberfill公司的长纤维(粗纱)添加技术开始生产玻璃纤维增强尼龙6材料，并得到广泛应用。玻璃纤维的比强度和杨氏模量比尼龙6大10～20倍，线膨胀系数为尼龙6的1/20，吸水率接近于零，具有耐热和耐药品好的特性。玻璃纤维与尼龙6配合，强度高，有可能代替金属使用，一般使用长玻璃纤维与短玻璃纤维对尼龙6进行增强改性，因为长玻璃纤维增强尼龙6在强度、模量、耐冲击性、耐蠕变性、耐热性等性能有所提高，所以长玻璃纤维增强尼龙6应用较广。

由于玻璃纤维增强尼龙6的应用范围不断扩大，其加工技术也得到充分发展，出现了许多新的改性技术，反应挤出加工技术就是在这样的环境下出现的，它将螺杆挤出机作为连续反应器用于聚合、聚合物改性、聚合物共混料的增容等工艺过程，并在经济性和效率两方面显示出它的优越性。

在反应挤出技术方面，美国专利US5298594就是利用反应挤出加工技术进行反应挤出尼龙6催化剂研究，主要包括异氰酸酯类、碳酸酯类等催化剂，在双螺杆挤出机中进行反应挤出，并得到相对粘度为3.5尼龙6。中国专利CN1354201A中叙述了一种聚酰胺纳米复合材料的制备方法，它采用反应挤出技术在双螺杆挤出机中一步得到聚酰胺纳米复合材料，其中涉及到反应原料的前处理工艺条件，催化剂的使用，以及双螺杆挤出机挤出工艺条件等。

在玻璃纤维增强尼龙6方面，中国CN1022189C中叙述了长纤维增强的聚酰胺型复合材料的制法，它是将长纤维用聚酰胺的预聚物或低聚物进行浸涂，再将之加热以便在拉出前进行聚合反应，以使聚合物链增长，然后通过拉出进行成型。在预聚物或低聚物分子链的每个末端上具有一个易进行反应的活性官能团，能使预聚物或低聚物的一个分子与另一个分子进行反应。

上述相关文献报道的是利用反应挤出技术，在双螺杆挤出机中，由己内酰胺单体直接制备高粘度尼龙6及纳米尼龙6复合材料方法与过程；其它专利文献报道的则是由聚酰胺添加玻璃纤维及其它物质，在双螺杆挤出机中共混挤出制备组合物或复合材料，有些方法或混合物存在着聚合物在进行二次加工时的降解等，造成聚合物基体材料的性能下降，从而影响玻璃纤维增强尼龙6材料的综合性能。

发明内容：本发明目的是提出一种新的将玻璃纤维用于增强尼龙6材料的制备方法。从而得到玻璃纤维增强尼龙6材料。所得材料具有良好的性能。

因为本发明是从己内酰胺单体开始一步得到的玻璃纤维增强尼龙6材料，减少了一般工艺方法中尼龙6在二次加工时的性能下降等缺陷，因此与普通尼龙6玻璃纤维增强改性材料相比较，在强度、模量和热性能方面有明显提高，作为性能优良的工程塑料，在机械、电器、汽车、纺织及建筑等行业上有广泛应用。

本发明提供的方法即采用双螺杆反应挤出机作为聚合反应及增强改性设备，包括如下步骤：将己内酰胺单体100份与催化剂0.1～15份加入反应釜进行反应后，进入双螺杆反应挤出机，计量加入助剂0.15～20份，并在双螺杆反应挤出机后半段加入玻璃纤维进行反应挤出增强改性，同时抽真空脱除未反应完的己内酰胺单体，从而得到玻璃纤维增强尼龙6材料。

本发明提供方法即将己内酰胺与催化剂在反应釜中进行反应，工艺条件是：反应压力范围-0.1～0.2Mpa，反应温度90～170℃，反应时间为1～5hr。，在反应釜中，己内酰胺在催化剂存在下发生开环反应，形成活性料，尔后将反应充分活性料计量进入双螺杆挤出机，同时计量加入助剂和经处理的长玻璃纤维，活性料在双螺杆反应挤出机中与助剂快速反应，不断进行链增长反应，并与长玻璃纤维表面形成牢固结合。由于聚合反应及增强改性时间短，聚合物分子量高且易控制，从而制得高性能的玻璃纤维增强尼龙6材料。

本发明采用双螺杆反应挤出机的长径比(25～60)∶1，共分9～15段，温度范围为150～320℃，转速在50～500转/分钟，筒体为双金属材料，并留有多个排气及加料口，其中螺纹块中有反螺纹组合块。反应挤出增强改性工艺条件是：双螺杆反应挤出机各段温度范围为200～280℃，反应挤出增强改性时间为1～20min。