一种用于密封圈的高流动性尼龙材料及其制备方法与流程

1.本技术涉及尼龙材料技术领域，尤其是涉及一种用于密封圈的高流动性尼龙材料及其制备方法。


背景技术：

2.密封圈是碱锰电池封口结构中至关重要的配件，不仅影响电池的安全性能，更是碱锰电池漏液性能的关键部位，碱锰电池密封圈一般使用聚丙烯或聚酰胺两种材料，聚丙烯材料因软化温度以及强度降低，防漏性能较差，而碱性电池内部是化学活性物质，含有高浓度的氢氧化钾，导致安全方面存在一定缺陷，因此，聚丙烯材料逐渐被聚酰胺材料取代，即尼龙材料的应用越来越广泛。
3.目前，密封圈的材料主要有尼龙612、尼龙610、尼龙66，尼龙具有相对密度小、更低的吸收率、尺寸稳定性好的优点。其中，尼龙612材料具有较低的吸湿性和优异的耐碱性，自身较脆，加入增强力学性能的材料后，可使尼龙材料的力学性能提高，但是，流动性明显变差，导致加工难度提高。


技术实现要素：

4.为了提高尼龙材料的流动性，本技术提供一种用于密封圈的高流动性尼龙材料及其制备方法。
5.第一方面，本技术提供一种用于密封圈的高流动性尼龙材料，采用如下技术方案：一种用于密封圈的高流动性尼龙材料，其包括以下重量份的原料：尼龙612 60-80份、增韧剂8-15份、分散剂1-5份、多壁碳纳米管5-12份、复合物6-16份，其中，复合物为母盐溶液和己内酰胺复合而成。
6.通过采用上述技术方案，本技术的用于密封圈的高流动性尼龙材料，通过各原料之间的协同作用，不仅使尼龙材料保持了优良的力学性能，还提高了尼龙材料的流动性，其中，熔融指数为1.71-2.02g/min，缺口冲击强度为16.3-19.9kj/m2，拉伸强度为66.1-70.3mpa，弯曲强度为53.9-57.8mpa。
7.尼龙612为基础原料，增韧剂能够提高尼龙材料的韧性和强度，分散剂应用在尼龙材料的原料中，能够使各原料分布的更加均匀，便于各原料更好的发挥作用。多壁碳纳米管中存在许多c＝c共价键，是自然界最稳定的化学键，因此多壁碳纳米管具有十分优异的力学性能，具有极高的强度和极大的韧性，应用到尼龙材料的原料中，能够提高多壁碳纳米管的强度。
8.复合物为母盐溶液和己内酰胺复配而成，母盐溶液与己内酰胺聚合形成复合物，母盐溶液具有更好的热稳定性，母盐溶液中含有树枝单元，能够削弱尼龙612基体中分子间的氢键作用，是n-h伸缩振动产生差异造成的，但是不会造成尼龙材料力学性能的下降，从而能够提高尼龙材料的熔融指数，能够提高尼龙材料的流动性。
9.作为优选：其包括以下重量份的原料：尼龙612 65-72份、增韧剂10-12份、分散剂
2-4份、多壁碳纳米管8-10份、复合物8-14份。
10.通过采用上述技术方案，通过对尼龙612、增韧剂、分散剂、多壁碳纳米管、复合物的添加量进行优化，有助于使各原料发挥作用，便于在保持尼龙材料良好的力学性能的同时，还提高尼龙材料的流动性。
11.作为优选：所述复合物采用以下方法制备：将己内酰胺、母盐溶液、冰醋酸放入水中，在氮气保护下加压，升温，反应一段时间，减压至常压，切粒，萃取，烘干后得到复合物。
12.进一步的，所述复合物采用以下方法制备：将己内酰胺、母盐溶液、冰醋酸放入水中，在氮气保护下加压至0.2-0.3mpa，升温至70-80℃，不断搅拌，25-35min后，升温至200-210℃，加压至0.4-0.5mpa，反应20-30min，再升温至245-250℃，加压至0.6-0.7mpa，反应30-60min，减压至常压，切粒，用沸水萃取，烘干后得到复合物；其中，每1g己内酰胺中冰醋酸的添加量为4-6ml，每1g己内酰胺中水的添加量为8-10ml。
13.通过采用上述技术方案，利用上述制备方法对复合物进行制备，便于复合物的制备，便于复合物更好的发挥作用，从而进一步提高尼龙材料的流动性。
14.作为优选：所述己内酰胺和母盐溶液的重量配比为1：(0.4-0.6)。
15.母盐溶液的添加量较少，不能与己内酰胺更好的发生聚合反应，不能更优的形成复合物；母盐溶液的添加量较多，会对己内酰胺的性能造成影响，也不能较优的与己内酰胺发生聚合反应。通过采用上述技术方案，当母盐溶液的添加量在上述范围内使，能够更好的与己内酰胺生成复合物，在保持尼龙材料优良的力学性能的同时，便于提高尼龙材料的流动性。
16.作为优选：所述母盐溶液采用以下方法制备：将乙二胺放入甲醇中，混合均匀，加入丙烯酸甲酯，反应一段时间，升温，在真空条件下减压蒸馏，得到中间产物；将中间产物放入水中，混合均匀，得到混合物，将对苯二甲酸放入水中，边搅拌边加入混合物，升温，反应一段时间，得到母盐溶液。
17.进一步的，所述母盐溶液采用以下方法制备：将乙二胺放入甲醇中，混合均匀，加入丙烯酸甲酯，反应22-26h，升温至45-55℃，在真空度为0.1mpa的条件下减压蒸馏，得到中间产物；将中间产物放入水中，混合均匀，得到混合物，将对苯二甲酸放入水中，边搅拌边加入混合物，升温至70-90℃，反应40-50min，得到母盐溶液；其中，每1g乙二胺中甲醇的添加量为3-5ml，乙二胺和丙烯酸甲酯的重量配比为1：(7-8)，每1g中乙二胺中水的添加量为3-4ml，乙二胺和对苯二甲酸的重量配比为1：(0.4-0.6)，每1g对苯二甲酸中水的添加量为5-7ml。
18.通过采用上述技术方案，利用上述制备方法对母盐溶液进行制备，利用含有多个端胺官能团的树枝形结构与含有两个羧基端的对苯二甲酸进行成盐反应，得到母盐溶液，便于母盐溶液更好的发挥作用，从而进一步提高尼龙材料的高流动性。
19.作为优选：所述尼龙材料中还包括1-5重量份的油酸。
20.通过采用上述技术方案，熔融温度的高低与聚合物体系的结晶程度以及聚合物分子链的运动能力有密切的关系，一般来说，聚合物基体中晶体的尺寸越大，结晶程度越完善，聚合物分子链运动能力低，则熔融温度就越高，相反，熔融温度就越低。尼龙材料中加入油酸后，能够降低复合材料的熔融温度，表明油酸的加入降低了尼龙材料的结晶程度，提高
了分子链的运动能力，从而提高了尼龙材料的流动性。
21.作为优选：所述增韧剂为马来酸酐接枝poe、sebs中的一种或多种。
22.作为优选：所述分散剂为硬脂酸、聚乙烯蜡、液体石蜡中的一种或多种。
23.通过采用上述技术方案，对增韧剂和分散剂进行限定，便于提高尼龙材料的流动性。
24.第二方面，本技术提供一种用于密封圈的高流动性尼龙材料的制备方法，采用如下技术方案：一种用于密封圈的高流动性尼龙材料的制备方法，包括如下步骤：将尼龙612、增韧剂、分散剂、多壁碳纳米管、复合物混合，熔融挤出，冷却造粒，得到用于密封圈的高流动性尼龙材料。
25.进一步，一种用于密封圈的高流动性尼龙材料的制备方法，包括如下步骤：将尼龙612、增韧剂、分散剂、多壁碳纳米管、复合物混合，在220-230℃的温度下熔融挤出，冷却造粒，得到用于密封圈的高流动性尼龙材料。
26.作为优选：在加入复合物时，一并加入油酸。
27.通过采用上述技术方案，将各原料混合均匀，便于各原料发挥作用，便于提高尼龙材料的流动性。
28.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1、由于本技术中采用母盐溶液与己内酰胺聚合形成复合物，母盐溶液具有更好的热稳定性，母盐溶液中含有树枝单元，能够削弱尼龙612基体中分子间的氢键作用，且不会造成尼龙材料力学性能的下降，从而提高了尼龙材料的熔融指数，提高了尼龙材料的流动性，可使熔融指数达到2.02g/min，缺口冲击强度达到19.9kj/m2，拉伸强度达到70.3mpa，弯曲强度达到57.8mpa。
29.2、本技术中优选油酸应用到尼龙材料的原料中，能够降低复合材料的熔融温度，熔融温度的高低与聚合物体系的结晶程度以及聚合物分子链的运动能力有密切的关系，一般来说，聚合物基体中晶体的尺寸越大，结晶程度越完善，聚合物分子链运动能力低，则熔融温度就越高，相反，熔融温度就越低。表明油酸的加入降低了尼龙材料的结晶程度，提高了分子链的运动能力，从而提高了尼龙材料的流动性。
具体实施方式
30.以下结合具体内容对本技术作进一步详细说明。
31.原料增韧剂为马来酸酐接枝poe；分散剂为硬脂酸。
32.制备例制备例1一种母盐溶液，其采用以下方法制备：将2kg乙二胺放入8l甲醇中，混合均匀，加入丙烯酸甲酯，反应24h，升温至50℃，在真空度为0.1mpa的条件下减压蒸馏，得到中间产物；将中间产物放入7l水中，混合均匀，得到混合物，将1kg对苯二甲酸放入6l水中，边搅拌边加入混合物，升温至80℃，反应45min，得到母盐溶液。
33.制备例2一种复合物，其采用以下方法制备：将2kg己内酰胺、0.8kg采用制备例1制备得到的母盐溶液、10l冰醋酸放入18l水中，在氮气保护下加压至0.25mpa，升温至75℃，不断搅拌30min后，升温至205℃，加压至0.45mpa，反应25min，再升温至247℃，加压至0.65mpa，反应45min，减压至常压，切粒，用沸水萃取，烘干后得到复合物。
34.制备例3一种复合物，其和制备例2的区别之处在于，母盐溶液的添加量不同，制备例3中的母盐溶液的添加量为1kg。
35.制备例4一种复合物，其和制备例2的区别之处在于，母盐溶液的添加量不同，制备例4中的母盐溶液的添加量为1.2kg。实施例
36.实施例1一种用于密封圈的高流动性尼龙材料，其原料配比见表1所示。
37.一种用于密封圈的高流动性尼龙材料的制备方法，包括如下步骤：将尼龙612、增韧剂、分散剂、多壁碳纳米管、采用制备例2制备得到的复合物混合，在225℃的温度下熔融挤出，冷却造粒，得到用于密封圈的高流动性尼龙材料。
38.实施例2-5一种用于密封圈的高流动性尼龙材料，其和实施例1的区别之处在于，尼龙材料的原料配比不同，其原料配比见表1所示。
39.表1实施例1-5尼龙材料中各原料掺量(单位：kg)实施例6-8一种用于密封圈的高流动性尼龙材料，其和实施例5的区别之处在于，尼龙材料的原料配比不同，其原料配比见表2所示。
40.表2实施例6-8尼龙材料中各原料掺量(单位：kg)
实施例9一种用于密封圈的高流动性尼龙材料，其和实施例7的区别之处在于，尼龙材料原料中的复合物的来源不同，其采用制备例3制备得到。
41.实施例10一种用于密封圈的高流动性尼龙材料，其和实施例7的区别之处在于，尼龙材料原料中的复合物的来源不同，其采用制备例4制备得到。
42.实施例11-13一种用于密封圈的高流动性尼龙材料，其和实施例9的区别之处在于，尼龙材料中还加入了油酸，原料配比见表3所示，且制备方法不同，即在加入复合物时，一并加入油酸。
43.表3实施例11-13尼龙材料中各原料掺量(单位：kg)对比例对比例1一种用于密封圈的高流动性尼龙材料，其和实施例1的区别之处在于，尼龙材料的原料中未添加复合物。
44.性能检测试验对实施例1-13和对比例1中的尼龙材料进行下述性能检测：熔融指数：采用熔体流动速率测试仪，在测试温度为230℃，熔体载荷为0.375kg下，计算10min内从毛细管内流出的熔体质量，检测结果如表4所示。
45.缺口冲击强度：依据gb/t1043-2008《塑料简支梁冲击强度的测定》对尼龙材料的缺口冲击强度进行测定，检测结果如表4所示。
46.拉伸强度：依据gb/t1040-1992《塑料拉伸性能试验方法》对尼龙材料的拉伸强度进行测定，检测结果如表4所示。
47.弯曲强度：依据gb/t9314-2008《塑料弯曲性能的测定》对尼龙材料的弯曲强度进行测定，检测结果如表4所示。
48.表4检测结果从表4中可以看出，本技术的用于密封圈的高流动性尼龙材料，通过各原料之间的协同作用，不仅使尼龙材料保持了优良的力学性能，还提高了尼龙材料的流动性，其中，熔融指数为1.71-2.02g/min，缺口冲击强度为16.3-19.9kj/m2，拉伸强度为66.1-70.3mpa，弯曲强度为53.9-57.8mpa。
49.结合实施例1和对比例1可以看出，实施例1中的尼龙材料的熔融指数为1.71g/min，缺口冲击强度为16.3kj/m2，拉伸强度为66.1mpa，弯曲强度为53.9mpa，优于对比例1，表明尼龙材料的原料中加入采用母盐溶液和己内酰胺复配而成的复合物更为合适，不仅使尼龙材料保持了优良的力学性能，还提高了尼龙材料的流动性。
50.结合实施例1-5可以看出，实施例5中的尼龙材料的熔融指数为1.90g/min，缺口冲
击强度为18.6kj/m2，拉伸强度为68.4mpa，弯曲强度为56.2mpa，优于其他实施例，表明实施例5中的复合物的添加量更为合适，能够使尼龙材料保持良好的力学性能，还能够提高尼龙材料的流动性。
51.结合实施例6-8可以看出，尼龙材料的原料中除复合物外，其他原料对尼龙材料的性能影响不大。
52.结合实施例7、实施例9-10可以看出，实施例9中的尼龙材料的熔融指数为1.98g/min，缺口冲击强度为19.5kj/m2，拉伸强度为69.5mpa，弯曲强度为57.0mpa，优于其他实施例，表明复合物采用制备例3制备得到更为合适，能够使尼龙材料保持良好的力学性能，还能够提高尼龙材料的流动性。
53.结合实施例9、实施例11-13可以看出，实施例12中的尼龙材料的熔融指数为2.02g/min，缺口冲击强度为19.9kj/m2，拉伸强度为70.3mpa，弯曲强度为57.8mpa，表明尼龙材料中加入油酸更为合适，且实施例12中油酸的添加量更为合适，不仅使尼龙材料保持了优良的力学性能，还提高了尼龙材料的流动性。
54.上述具体实施方式的实施例均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。