專利名稱：一種pa6/eva/ommt超韌阻尼防震材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于有機(jī)高分子化合物、其制備和化學(xué)加工領(lǐng)域，具體講涉及一種用于變電站支架類設(shè)備的PA6/EVA/0MMT超韌阻尼防震材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前變電站電力設(shè)備在地震災(zāi)害中的破壞情況較為嚴(yán)重，國內(nèi)主要采用兩種抗震措施，第一是傳統(tǒng)的加強(qiáng)建筑物和其他電力設(shè)施自身的強(qiáng)度、剛度來抵抗地震，第二是逐漸受到重視的一種抗震措施，即采用隔震減震措施，通過減震裝置在地震作用下率先進(jìn)入消能或耗能狀態(tài)，消耗掉大量的地震能量，從而避免電力設(shè)施的破壞。變電站支架類設(shè)備在要求強(qiáng)度、剛度滿足標(biāo)準(zhǔn)的前提下，其對阻尼防震性能的要求也日益提高。PA6廣泛用于變電站支架類設(shè)備，其機(jī)械強(qiáng)度高，耐磨性、自潤滑性及耐磨性好，但其抗沖擊強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性差。EVA柔韌性、回彈性好，可用于阻尼材料，但其強(qiáng)度低。因此，PA6與EVA材料在性能方面具有較好的互補(bǔ)性，如果二者的共混體系相容，那么EVA可以提高PA6的抗沖擊性能，PA6與EVA共混即可保持PA6與EVA的原有性能，又改進(jìn)了各自聚合物的不足，從而引起人們的重視。PA6屬于強(qiáng)極性樹脂，EVA屬于非極性樹脂，兩者相容性很差，兩種樹脂間因界面張力大，界面粘結(jié)力弱，導(dǎo)致分散狀況不好，共混物的力學(xué)性能差。多年來人們一直在探索改善PA6、EVA相容性的方式，其中采用增溶劑增容不失為有效方式。因此采用反應(yīng)性增容不相容體系成為近年來的熱點(diǎn)。這種反應(yīng)性增容能在共混過程中與組分物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而原位生成嵌段或接枝共聚物，增容效果較好。但經(jīng)EVA增韌后的PA6，力學(xué)強(qiáng)度下降很大，難以用于變電站支架類設(shè)備。OMMT原料易得、價格低廉，可使材料基體保持其原有韌性的情況下增強(qiáng)其強(qiáng)度。 但PA6和EVA為極性相差很大的材料，若直接將OMMT與其共混物熔融擠出，不能使OMMT剝離，從而導(dǎo)致材料力學(xué)性能不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種PA6/EVA/0MMT超韌阻尼防震材料及其制造方法，所要解決的主要問題是改善PA6、EVA的界面相容性，并有效剝離0ΜΜΤ，獲得總體協(xié)同效應(yīng)，并同時獲得高強(qiáng)度和高韌性的阻尼防震材料。本發(fā)明所述的制備方法采用母料二次共混法制備PA6/ EVA/0MMT復(fù)合材料，可以使OMMT有效剝離，從而制備出用于變電站支架類設(shè)備的高強(qiáng)度、 高韌性的阻尼防震材料。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種PA6/EVA/0MMT超韌阻尼防震材料，其改進(jìn)之處在于所述材料各組分按重量分?jǐn)?shù)計配比為100份PA6/H-0MMT母料、(50-100)份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、(0-3) 份甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA ；所述PA6/H-0MMT母料的各組分按重量分?jǐn)?shù)計配比為100 份PA6、(0-3)份端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 Η-0ΜΜΤ。
本發(fā)明的另一優(yōu)選技術(shù)方案為所述乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA中VA的重量分?jǐn)?shù)為 10% -24%。本發(fā)明的另一優(yōu)選技術(shù)方案為所述PA6/H-0MMT母料的各組分按重量分?jǐn)?shù)計配比為50份PA6、(0. 8-1. 2)份端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 Η-0ΜΜΤ。本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為所述材料各組分按重量分?jǐn)?shù)計配比為50份PA6/ H-OMMT母料、(30-50)份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、(0. 8-1. 2)份甲基丙烯酸縮水甘油酯 GMA。 本發(fā)明的又一優(yōu)選技術(shù)方案為所述PA6/EVA/0MMT超韌阻尼防震材料的制備方法包含以下步驟1)將PA6、端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 H-OMMT在真空烘箱中于80°C 干燥IOh ；2)將步驟1中經(jīng)干燥的反應(yīng)物按配比混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒，作為母料；其中擠出溫度為220-260°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50-100r/min，擠出物的冷卻方式為水冷；3)將乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA在真空烘箱中于60°C干燥6h，將步驟2得到的母料在真空烘箱中于80°C干燥IOh ；4)將甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA、步驟3中經(jīng)干燥的乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA 和母料按配比混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒；其中擠出溫度為220-260°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 50-100r/min，擠出物的冷卻方式為水冷。由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為1、本發(fā)明在PA6中加入Η-0ΜΜΤ，提高其強(qiáng)度有機(jī)化蒙脫土 H-OMMT的端基為極性的十二烷基雙羥乙基，容易與尼龍6上端氨基作用形成氫鍵，PA6中加入蒙脫土后，尼龍分子插入到MMT硅酸鹽片層之間，部分片層結(jié)構(gòu)發(fā)生剝離，剝離后的納米片層被均勻地分散在基體中，類似剛性棒狀分子對尼龍起到增強(qiáng)作用的結(jié)果，使拉伸和彎曲強(qiáng)度提高；本發(fā)明所述材料的抗拉強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到 46MPa和57MPa，斷裂伸長率為300%，有機(jī)化蒙脫土(OMMT)的加入，保持材料原有的韌性的同時增強(qiáng)材料強(qiáng)度，達(dá)到材料韌性與強(qiáng)度良好的匹配；2、本發(fā)明在PA6/H-0MMT基礎(chǔ)上加入EVA和GMA，在提高其強(qiáng)度的同時改善其界面相容性采用GMA增容，使PA6和EVA兩種樹脂在共混過程中有良好的分散性；EVA作為 PA6/蒙脫土的增韌劑，使材料韌性提高；從而提高材料的綜合力學(xué)性能；3、本發(fā)明所述的制備方法采用母料二次共混法制備PA6/EVA/0MMT復(fù)合材料，可以使OMMT有效剝離本發(fā)明通過對材料制備工藝的改善，從而獲得適用于變電站支架類設(shè)備的高強(qiáng)度、高韌性的阻尼防震材料。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是PA6/EVA/0MMT超韌阻尼防震材料的制造工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。本 發(fā)明是在0MMT、GMA增強(qiáng)增韌PA6/EVA的基礎(chǔ)上制造高強(qiáng)度、高韌性的阻尼防震材料。通過所加入增溶劑的最佳用量的篩選和配方各組分的最佳匹配，改善制備工藝的加工方式，獲得卓越的綜合理學(xué)性能，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。該材料可以應(yīng)用于變電站支架類設(shè)備，其良好的耐磨性、耐沖擊性和回彈性可使金屬構(gòu)件牢固、穩(wěn)定的與其配合，并通過彈性形變吸收能量，從而減輕震動對金屬構(gòu)件的傷害。其中PA6為尼龍6，真空烘箱的真空度為小于0. IMPa0實(shí)施例1 采用本發(fā)明所述材料及其制備方法制備材料1，具體步驟如下1)將PA6、端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 H-OMMT在真空烘箱中于80°C 干燥IOh ；2)將步驟1中經(jīng)干燥的反應(yīng)物按PA6 端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 H-OMMT =100 1配比混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒，作為母料；其中擠出溫度為 220°C，螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min，擠出物的冷卻方式為水冷；3)將乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA在真空烘箱中于60°C干燥6h，將步驟2中得到的母料在真空烘箱中于80°C干燥IOh ；4)將甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA、步驟3中經(jīng)干燥的乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA 和母料按PA6/H-0MMT母料乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA 甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA =100 50 1配比混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒；其中擠出溫度為220°C，螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min，擠出物的冷卻方式為水冷。實(shí)施例2 采用本發(fā)明所述材料及其制備方法制備材料2，具體步驟如下1)將PA6、端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 H-OMMT在真空烘箱中于80°C 干燥IOh ；2)將步驟1中經(jīng)干燥的反應(yīng)物按PA6 端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 H-OMMT= 100 2配比混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒，作為母料；其中擠出溫度為 240°C，螺桿轉(zhuǎn)速為70r/min，擠出物的冷卻方式為水冷；3)將乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA在真空烘箱中于60°C干燥6h，將步驟2中得到的母料在真空烘箱中于80°C干燥IOh ；4)將甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA、步驟3中經(jīng)干燥的乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA 和母料按PA6/H-0MMT母料乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA 甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA =100 80 2配比混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒；其中擠出溫度為240°C，螺桿轉(zhuǎn)速為70r/min，擠出物的冷卻方式為水冷。實(shí)施例3 采用本發(fā)明所述材料及其制備方法制備材料3，具體步驟如下1)將PA6、端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 H-OMMT在真空烘箱中于80°C 干燥IOh ；2)將步驟1中經(jīng)干燥的反應(yīng)物按PA6 端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 H-OMMT= 100 3配比混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒，作為母料；其中擠出溫度為 260°C，螺桿轉(zhuǎn)速為80r/min，擠出物的冷卻方式為水冷；3)將乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA在真空烘箱中于60°C干燥6h，將步驟2中得到的母料在真空烘箱中于80°C干燥IOh ；4)將甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA、步驟3中經(jīng)干燥的乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA 和母料按PA6/H-0MMT母料乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA 甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA =100 100 3配比混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒；其中擠出溫度為260°C，螺桿轉(zhuǎn)速為80r/min，擠出物的冷卻方式為水冷。實(shí)施例4 為與現(xiàn)有材料進(jìn)行對比，本實(shí)施例給出對比例1，其材料組分及制備工藝如下純PA6，在真空烘箱中于80°C干燥IOh ；用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒，擠出溫度為 2400C，螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min，擠出物的冷卻方式為水冷。實(shí)施例5 為與現(xiàn)有材料進(jìn)行對比，本實(shí)施例給出對比例2，其材料組分及制備工藝如下含有EVA和GMA的PA6，在真空烘箱中于80°C干燥IOh ；其中按重量分?jǐn)?shù)計將 GMA EVA PA6 = 1 100 100混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒，擠出溫度為240°C， 螺桿轉(zhuǎn)速為60r/min，擠出物的冷卻方式為水冷。上述材料1、材料2、材料3、對比例1和對比例2的產(chǎn)品性能測試結(jié)果見表1，其中拉伸性能由深圳市新三思材料檢測有限公司生產(chǎn)的SANS微機(jī)控制萬能力學(xué)測試試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試，標(biāo)準(zhǔn)采用ISO 527-2 1993，拉伸速度為50mm/min。彎曲性能也是由深圳市新三思材料檢測有限公司生產(chǎn)的SANS微機(jī)控制萬能力學(xué)測試試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測試，標(biāo)準(zhǔn)采用ISO 179-1982。表 1
斷裂伸長率(％) I拉伸強(qiáng)度(MPa)~彎曲強(qiáng)度(MPa)~簡支梁沖擊強(qiáng)度(KJ/m2) 材料 1 284.9540.4448.2565. 37
材料 2 300.0346. 3757.0472.92
材料 3 272. 3943.6553. 5660. 35
比較例 1 191. 0263. 9684. 0633. 52
比較例 2 352. 2439. 9843. 4457. 66此處已經(jīng)根據(jù)特定的示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述。對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在不脫離本發(fā)明的范圍下進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶鎿Q或修改將是顯而易見的。示例性的實(shí)施例僅僅是例證性的，而不是對本發(fā)明的范圍的限制，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求定義。
權(quán)利要求
1.一種PA6/EVA/0MMT超韌阻尼防震材料，其特征在于所述材料各組分按重量分?jǐn)?shù)計配比為100份PA6/H-0MMT母料、(50-100)份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA、(0-3)份甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA ；所述PA6/H-OMMT母料的各組分按重量分?jǐn)?shù)計配比為100份PA6、 (0-3)份端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 H-OMMT。
2.如權(quán)利要求1所述的一種PA6/EVA/OMMT超韌阻尼防震材料，其特征在于所述乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA中VA的重量分?jǐn)?shù)為10% -24%。
3.如權(quán)利要求1所述的一種PA6/EVA/OMMT超韌阻尼防震材料，其特征在于所述PA6/ H-OMMT母料的各組分按重量分?jǐn)?shù)計配比為50份PA6、(0. 8-1. 2)份端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土 Η-0ΜΜΤ。
4.如權(quán)利要求1所述的一種PA6/EVA/0MMT超韌阻尼防震材料，其特征在于所述材料各組分按重量分?jǐn)?shù)計配比為50份PA6/H-0MMT母料、(30-50)份乙烯-醋酸乙烯脂共聚物 EVA、(0. 8-1. 2)份甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA。
5.一種制備權(quán)利要求1所述的PA6/EVA/0MMT超韌阻尼防震材料的方法，其特征在于所述制備方法包含以下步驟1)將PA6、端基為12-烷基雙羥乙基的有機(jī)化蒙脫土H-OMMT在真空烘箱中于80°C干燥1Oh ；2)將步驟1中經(jīng)干燥的反應(yīng)物按配比混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒，作為母料；其中擠出溫度為220-260°C，螺桿轉(zhuǎn)速為50-100r/min，擠出物的冷卻方式為水冷；3)將乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA在真空烘箱中于60°C干燥6h，將步驟2得到的母料在真空烘箱中于80°C干燥IOh ；4)將甲基丙烯酸縮水甘油酯GMA、步驟3中經(jīng)干燥的乙烯-醋酸乙烯脂共聚物EVA和母料按配比混合，用螺桿擠出機(jī)熔融擠出造粒；其中擠出溫度為220-260°C，螺桿轉(zhuǎn)速為 50-100r/min，擠出物的冷卻方式為水冷。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種PA6/EVA/OMMT超韌阻尼防震材料及其制造方法，屬于有機(jī)高分子化合物、其制備和化學(xué)加工領(lǐng)域。本發(fā)明以PA6、EVA彈性體為基礎(chǔ)，采用GMA增容、采用OMMT增強(qiáng)，從而提高共混物綜合力學(xué)性能和阻尼防震性能。所述材料制備方法為按重量比PA6∶H-OMMT＝100∶(0-3)的配比熔融擠出造粒，作為母料；按重量比PA6/H-OMMT母料∶EVA∶GMA＝100∶(50-100)∶(0-3)的配比熔融擠出造粒。本發(fā)明所述材料的斷裂伸長率達(dá)到300％，其拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為46Mpa和57Mpa，簡支梁沖擊強(qiáng)度為73KJ/m2，綜合性能優(yōu)異，可用于變電站支架類設(shè)備。
文檔編號C08K13/06GK102190884SQ20111012576
公開日2011年9月21日 申請日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者朱全軍, 李現(xiàn)兵, 楊富堯, 祝志祥, 聶京凱, 陳川, 陳新, 韓鈺, 馬光 申請人:中國電力科學(xué)研究院