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    F-2 润滑剂TAF在尼龙增强改性加工中的应用

    2015-11-19 00:00:00 来源:未知 作者:admin 点击:

     润滑剂TAF在尼龙增强改性加工中的应用         编号:F-2

    The application of TAF in process of reinforced nylon

    郭恒杰1   孙寅2

    1.平顶山神马工程塑料有限责任公司,平顶山   467000;2.苏州兴泰国光化学助剂有限公司,苏州  215132

    摘要:研究了防玻纤外漏剂TAF对尼龙材料流动性、力学性能、加工性能、外观质量等方面的影响,概括了TAF对注塑制品外观缺陷的改善。

    关键词:防玻纤外漏剂  熔体流动速率  拉伸强度  冲击强度

    AbstractIt researches the effect of Fiberglass Anti-Protruding Agent on fluid, process property,surface quality and etc. of nylon materials.

    Key Words: Fiberglass Anti-Protruding Agent;MFR;Tensile Strength;Impact Strength

    尼龙作为5大工程塑料之一,有着优异的力学性能、电性能和尺寸稳定性,有优良的耐腐蚀性、耐磨性、耐候性等优点。在加工过程中,由于尼龙分子结构中酰胺基的存在,使其在添加填充物、玻璃纤维等材料时,流动性降低、加工扭矩增大、加工性及制品外观都受到一定程度的影响。随着国民经济的快速发展,我国对化工新材料的需求进入高速成长期,同时对产品的质量要求也达到一个新的高度。如何提高产品内在及外观质量、节能降耗是摆在行业面前的一个技术问题。因此,在加工过程中助剂的选择至关重要,而加快助剂产业的发展更是迫在眉睫。要改变尼龙加工前后的缺陷,离不开助剂的优化配置。润滑剂TAF作为一种高效的加工助剂,在改性过程中对共混材料的挤出、注塑成型都起到较好的优化效果。

    润滑剂TAF结构特征与作用机理

      润滑剂TAF是以乙撑双脂肪酸酰胺(EBS)为基料,在催化剂的作用下,含有极性基团的反应性单体与EBS反应形成BAB型共聚物。这种共聚物既保持了EBS的润滑特性,又具有能与玻璃纤维、无机填料表面部分极性基团相结合的极性基团结构。在玻璃纤维增强或无机填充PA6、PA66、PBT等复合体系中,TAF在玻璃纤维、无机填料与基体树脂之间形成了极性分子层。改善了玻璃纤维、无机填料与基体树脂的粘结状态。进而改善了玻璃纤维、无机填料在基体树脂中的分散性。同时,润滑剂TAF又具有润滑特性,改进复合材料的加工流动性,提高复合材料的表面光洁度。

    润滑剂TAF系列产品的基本特性如表1所示。

     

     

    实验部分

    1.1 主要原材料                                 

    尼龙66:       河南神马集团;

    TAF:          苏州兴泰国光化学助剂有限公司;

    短玻璃纤维:    浙江巨石集团;

    复合抗氧剂:    上海金海雅宝精细化工有限公司。

    1.2 设备、仪器

    高速混合机:  SHR10A张家港白熊集团;    

    双螺杆挤出机:∮65,(SHJ-65A)南京科亚机械有限公司;

    注塑机:     (HB1200-FB3)宁波海波机械有限公司;

    熔体指数仪:  (XRL-400)承德精密试验机有限公司;

    万能试验机:  (CMT6000)美特斯工业系统(中国)有限公司;

    冲击试验机:  (JC-15)承德精密试验机有限公司。

    1.3 试样制备

    尼龙增强材料的配方如表2所示。

     

    1.4 测试标准

    拉伸强度:     ISO527

    断裂伸长率:   ISO527

    冲击强度:      ISO179

    熔体流动速率:  ISO1133

    2 结果与讨论

    2.1 TAF的加入对增强尼龙材料力学性能的影响

    3示出TAF对增强尼龙材料力学性能的影响。由表3可知,TAF的加入对增强尼龙材料拉伸强度、断裂伸长率、缺口及无缺口冲击强度影响不大,从0组分到1.1%的添加量对增强尼龙材料的拉伸强度造成较小的波动,从数值分析来看,加入0.7%组分的TAF比没有加入TAF的材料各项力学指标都优异,尽管提高的幅度很小,但是从侧面说明,TAF作为尼龙的内外润滑剂,适当的添加能够保留尼龙增强材料原有力学特性。配方4、配方5中添加量0.9%1.1%,从测试数据分析,其拉伸强度,断裂伸长率及冲击强度都略微下降,可能是TAF随着添加量的增加,达到一定比例后,由于残余量过剩使尼龙分子链之间产生滑移,造成材料刚性及韧性有不同程度下降。因此TAF适量的添加比例对材料力学性能有补强效果,而过量的添加TAF会降低材料的力学指标。

     

    2.2  TAF的加入对增强尼龙材料熔体流动速率的影响

    4示出TAF对增强尼龙材料熔体流动速率的影响。从表4可以看出,随着TAF添加量的增加,尼龙增强材料的熔体指数呈上升趋势,至于添加量增加到多少,熔体指数能保持稳定,值得进一步探讨。不过由于在配方4中当组分到0.9%时,拉伸强度有下降趋势,因此笔者对此没做进一步的研究。

     

    2.3 TAF的加入对增强尼龙材料加工性能的影响

    在样条制备过程中,配方1中没有添加TAF,随着共混材料产量的增加电流攀升速度较快,当产量达到230 Kg/h左右,主机电流达到极限。同时挤出的料条速度有间歇性的浮动,机头压力变化较大,可能是物料受传送速率的影响,造成熔融物料流动速率发生变化。配方2中,加入了0.5%TAF,在加工过程中主机电流有明显下降,说明螺杆在输送过程中,随着TAF的加入主机受到的传动扭矩阻力减小。当产量标定为230 kg时,电流显示为正常电流,在该组分下,生产的顺车性良好,而且随着TAF添加量的增加,在同一产量下,电流一直呈下降趋势。

    2.4 TAF的加入对增强尼龙材料外观的影响

     

    1  TAF的加入对增强尼龙材料外观的影响

    图中所示为TAF加入增强尼龙材料的制品表面照片。图中的制件是加入TAF后的玻纤增强尼龙的注塑样条及制件,图1所示的黑色制件是尼龙线夹,该制件结构相对样条有较为复杂的结构,在模腔中,由于厚度不均匀,使得熔体流动时受到的阻力不同。厚截面处流动空间大,阻力小,流动速率快,薄截面处流动空间小,阻力大,流动速率小,成型时由于熔体受力,玻纤迁移到表面造成产品漏纤。同时,正是这种流动速率的差别,是来自不同壁厚的熔体,以不同的速率汇合,最终在汇合处形成了明显的熔接痕[1]。在加入TAF后注塑压力有较大幅度的下降,熔融物料的加工流动性得到明显提高。熔体与模具的摩擦力降低,相对于玻纤迁移速度,熔体在模腔中流动速率加快,使漏纤现象大幅度减少。制品表面浮纤得到较大的改善,制品的光洁度也有大幅度提高。TAF的加入,对于像线夹等较难成型,壁厚不均的制件,几乎看不到漏纤现象,同时,对制件外观易出现的波纹、流痕、熔接痕都有较强的改善。

    改性增强PA66的应用

    由于PA66改性后优异的综合性能,使其在很多领域得到广泛的应用。尽管尼龙相对于多种工程塑料有较好的流动性,但是在实际应用过程中,尼龙66的流动性、玻纤增强后的成型性等大大制约了它的应用空间。在后续加工应用过程中,TAF结构中酰胺基结构的存在加大了助剂与聚酰胺的相容性。产品在挤出与注塑过程中,极少有析出现象。在制件要求高光泽,高致密的尼龙复合材料中,TAF有极大的推广价值。比如在尼龙齿轮,尼龙6棒材,尼龙载体色母粒都有提高光泽,加强致密性的效果。TAF能大幅度提高复合材料的流动性,使其能够在薄壁制件、不规则壁厚制件中得以推广,如PA66链条、PA66链条罩盖、PA66汽车进气系统、PA6汽车门把手等。

     

    TAF优异的耐高温性能,使其在高温零部件的加工应用中受到客户的青睐,越来越多的应用在耐高温工程塑料中,目前在聚酰胺、聚酯合金改性加工中已得到大量推广。

    结论

    (1) 加入0.5-0.7%组分的TAFPA66力学性能具有补强作用。

    (2) 在尼龙复合材料中随着TAF添加比例的增加,流动性呈上升趋势。

    (3) TAF能大幅度的降低螺杆主机电流及传动扭矩

    (4) TAF能大幅度改善尼龙加纤材料的漏纤现象。

    (5) TAF已成功应用于尼龙合金、复合材料及多种注塑结构件。

    参考文献:【1】钱欣等 塑料注射制品缺陷与CAE分析  化学工业出版社

     

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