F-2 潤滑劑TAF在尼龍增強改性加工中的應用
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
Abstract：It 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(yōu)異的力學性能、電性能和尺寸穩(wěn)定性，有優(yōu)良的耐腐蝕性、耐磨性、耐候性等優(yōu)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(fā)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(jié)能降耗是擺在行業(yè)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(yè)的發(fā)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(yōu)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(yōu)化效果。
1 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(tài)。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。
1 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(shù)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(yè)系統(tǒng)（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
表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(shù)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(yōu)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?shù)奶砑幽軌虮Ａ裟猃堅鰪姴牧显辛W特性。配方4、配方5中添加量0.9%～1.1%,從測試數(shù)據(jù)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
表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(shù)呈上升趨勢，至于添加量增加到多少，熔體指數(shù)能保持穩(wěn)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(fā)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
圖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(xiàn)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(xiàn)象，同時，對制件外觀易出現(xiàn)的波紋、流痕、熔接痕都有較強的改善。
3 改性增強PA66的應用
由于PA66改性后優(yōu)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(xù)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(xiàn)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(guī)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(tǒng)、PA6汽車門把手等。
TAF優(yōu)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。
4 結論
(1) 加入0.5-0.7%組分的TAF對PA66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(xiàn)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(yè)出版社
