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    產品應用

    F-2 潤滑劑TAF在尼龍增強改性加工中的應用

    2015-11-19 00:00:00 來源:未知 作者:admin 點擊:

     潤滑劑TAF在尼龍增強改性加工中的應用         編號:F-2

    The application of TAF in process of reinforced nylon

    郭恒杰1   孫寅2

    1.平頂山神馬工程塑料有限責任公司,平頂山   467000;2.蘇州興泰國光化學助劑有限公司,蘇州  215132

    摘要:研究了防玻纖外漏劑TAF對尼龍材料流動性、力學性能、加工性能、外觀質量等方面的影響,概括了TAF對注塑制品外觀缺陷的改善。

    關鍵詞:防玻纖外漏劑  熔體流動速率  拉伸強度  沖擊強度

    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

    尼龍作為5大工程塑料之一,有著優異的力學性能、電性能和尺寸穩定性,有優良的耐腐蝕性、耐磨性、耐候性等優點。在加工過程中,由于尼龍分子結構中酰胺基的存在,使其在添加填充物、玻璃纖維等材料時,流動性降低、加工扭矩增大、加工性及制品外觀都受到一定程度的影響。隨著國民經濟的快速發展,我國對化工新材料的需求進入高速成長期,同時對產品的質量要求也達到一個新的高度。如何提高產品內在及外觀質量、節能降耗是擺在行業面前的一個技術問題。因此,在加工過程中助劑的選擇至關重要,而加快助劑產業的發展更是迫在眉睫。要改變尼龍加工前后的缺陷,離不開助劑的優化配置。潤滑劑TAF作為一種高效的加工助劑,在改性過程中對共混材料的擠出、注塑成型都起到較好的優化效果。

    潤滑劑TAF結構特征與作用機理

      潤滑劑TAF是以乙撐雙脂肪酸酰胺(EBS)為基料,在催化劑的作用下,含有極性基團的反應性單體與EBS反應形成BAB型共聚物。這種共聚物既保持了EBS的潤滑特性,又具有能與玻璃纖維、無機填料表面部分極性基團相結合的極性基團結構。在玻璃纖維增強或無機填充PA6、PA66、PBT等復合體系中,TAF在玻璃纖維、無機填料與基體樹脂之間形成了極性分子層。改善了玻璃纖維、無機填料與基體樹脂的粘結狀態。進而改善了玻璃纖維、無機填料在基體樹脂中的分散性。同時,潤滑劑TAF又具有潤滑特性,改進復合材料的加工流動性,提高復合材料的表面光潔度。

    潤滑劑TAF系列產品的基本特性如表1所示。

     

     

    實驗部分

    1.1 主要原材料                                 

    尼龍66:       河南神馬集團;

    TAF:          蘇州興泰國光化學助劑有限公司;

    短玻璃纖維:    浙江巨石集團;

    復合抗氧劑:    上海金海雅寶精細化工有限公司。

    1.2 設備、儀器

    高速混合機:  SHR10A張家港白熊集團;    

    雙螺桿擠出機:∮65,(SHJ-65A)南京科亞機械有限公司;

    注塑機:     (HB1200-FB3)寧波海波機械有限公司;

    熔體指數儀:  (XRL-400)承德精密試驗機有限公司;

    萬能試驗機:  (CMT6000)美特斯工業系統(中國)有限公司;

    沖擊試驗機:  (JC-15)承德精密試驗機有限公司。

    1.3 試樣制備

    尼龍增強材料的配方如表2所示。

     

    1.4 測試標準

    拉伸強度:     ISO527

    斷裂伸長率:   ISO527

    沖擊強度:      ISO179

    熔體流動速率:  ISO1133

    2 結果與討論

    2.1 TAF的加入對增強尼龍材料力學性能的影響

    3示出TAF對增強尼龍材料力學性能的影響。由表3可知,TAF的加入對增強尼龍材料拉伸強度、斷裂伸長率、缺口及無缺口沖擊強度影響不大,從0組分到1.1%的添加量對增強尼龍材料的拉伸強度造成較小的波動,從數值分析來看,加入0.7%組分的TAF比沒有加入TAF的材料各項力學指標都優異,盡管提高的幅度很小,但是從側面說明,TAF作為尼龍的內外潤滑劑,適當的添加能夠保留尼龍增強材料原有力學特性。配方4、配方5中添加量0.9%1.1%,從測試數據分析,其拉伸強度,斷裂伸長率及沖擊強度都略微下降,可能是TAF隨著添加量的增加,達到一定比例后,由于殘余量過剩使尼龍分子鏈之間產生滑移,造成材料剛性及韌性有不同程度下降。因此TAF適量的添加比例對材料力學性能有補強效果,而過量的添加TAF會降低材料的力學指標。

     

    2.2  TAF的加入對增強尼龍材料熔體流動速率的影響

    4示出TAF對增強尼龍材料熔體流動速率的影響。從表4可以看出,隨著TAF添加量的增加,尼龍增強材料的熔體指數呈上升趨勢,至于添加量增加到多少,熔體指數能保持穩定,值得進一步探討。不過由于在配方4中當組分到0.9%時,拉伸強度有下降趨勢,因此筆者對此沒做進一步的研究。

     

    2.3 TAF的加入對增強尼龍材料加工性能的影響

    在樣條制備過程中,配方1中沒有添加TAF,隨著共混材料產量的增加電流攀升速度較快,當產量達到230 Kg/h左右,主機電流達到極限。同時擠出的料條速度有間歇性的浮動,機頭壓力變化較大,可能是物料受傳送速率的影響,造成熔融物料流動速率發生變化。配方2中,加入了0.5%TAF,在加工過程中主機電流有明顯下降,說明螺桿在輸送過程中,隨著TAF的加入主機受到的傳動扭矩阻力減小。當產量標定為230 kg時,電流顯示為正常電流,在該組分下,生產的順車性良好,而且隨著TAF添加量的增加,在同一產量下,電流一直呈下降趨勢。

    2.4 TAF的加入對增強尼龍材料外觀的影響

     

    1  TAF的加入對增強尼龍材料外觀的影響

    圖中所示為TAF加入增強尼龍材料的制品表面照片。圖中的制件是加入TAF后的玻纖增強尼龍的注塑樣條及制件,圖1所示的黑色制件是尼龍線夾,該制件結構相對樣條有較為復雜的結構,在模腔中,由于厚度不均勻,使得熔體流動時受到的阻力不同。厚截面處流動空間大,阻力小,流動速率快,薄截面處流動空間小,阻力大,流動速率小,成型時由于熔體受力,玻纖遷移到表面造成產品漏纖。同時,正是這種流動速率的差別,是來自不同壁厚的熔體,以不同的速率匯合,最終在匯合處形成了明顯的熔接痕[1]。在加入TAF后注塑壓力有較大幅度的下降,熔融物料的加工流動性得到明顯提高。熔體與模具的摩擦力降低,相對于玻纖遷移速度,熔體在模腔中流動速率加快,使漏纖現象大幅度減少。制品表面浮纖得到較大的改善,制品的光潔度也有大幅度提高。TAF的加入,對于像線夾等較難成型,壁厚不均的制件,幾乎看不到漏纖現象,同時,對制件外觀易出現的波紋、流痕、熔接痕都有較強的改善。

    改性增強PA66的應用

    由于PA66改性后優異的綜合性能,使其在很多領域得到廣泛的應用。盡管尼龍相對于多種工程塑料有較好的流動性,但是在實際應用過程中,尼龍66的流動性、玻纖增強后的成型性等大大制約了它的應用空間。在后續加工應用過程中,TAF結構中酰胺基結構的存在加大了助劑與聚酰胺的相容性。產品在擠出與注塑過程中,極少有析出現象。在制件要求高光澤,高致密的尼龍復合材料中,TAF有極大的推廣價值。比如在尼龍齒輪,尼龍6棒材,尼龍載體色母粒都有提高光澤,加強致密性的效果。TAF能大幅度提高復合材料的流動性,使其能夠在薄壁制件、不規則壁厚制件中得以推廣,如PA66鏈條、PA66鏈條罩蓋、PA66汽車進氣系統、PA6汽車門把手等。

     

    TAF優異的耐高溫性能,使其在高溫零部件的加工應用中受到客戶的青睞,越來越多的應用在耐高溫工程塑料中,目前在聚酰胺、聚酯合金改性加工中已得到大量推廣。

    結論

    (1) 加入0.5-0.7%組分的TAFPA66力學性能具有補強作用。

    (2) 在尼龍復合材料中隨著TAF添加比例的增加,流動性呈上升趨勢。

    (3) TAF能大幅度的降低螺桿主機電流及傳動扭矩

    (4) TAF能大幅度改善尼龍加纖材料的漏纖現象。

    (5) TAF已成功應用于尼龍合金、復合材料及多種注塑結構件。

    參考文獻:【1】錢欣等 塑料注射制品缺陷與CAE分析  化學工業出版社

     

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