一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条及其制备方法

摘要

本发明公开了一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条及其制备方法，属于隔热条技术领域。它包括如下重量份数的组分：90份PA66、30份改性玻璃纤维、15份丁基橡胶、5份增韧剂、4份增容剂、4润滑剂、1份抗老化剂、1份偶联剂，改性玻璃纤维包括如下重量份数的组分：90份玻璃纤维原料、15份氧化硅、10份氧化铝，增韧剂为纳米碳酸钙，增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，润滑剂为聚乙烯蜡，抗老化剂为受阻酚抗氧剂，偶联剂为钛酸酯偶联剂。本发明提供的隔热条尺寸稳定性好，不易吸水，饱和吸湿吸水率小于1.5％，不易产生形变，同时具有高强度、高抗老化性能，且制备方法简单，生产成本低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条及其制备方法，属于隔热条技术领域。

背景技术

为了实现节能的目的，在20世纪90年代我国铝合金门窗采用了断热冷桥技术，就是将铝合金门窗框分成三部分,即外部铝合金框、内部铝合金框以及连接内外铝框的中间芯子部分，而中间芯子部分即隔热条便称为“断热冷桥”，隔热条作为门窗型材中的连接部件，在铝合金型材和钢型材门窗中起到力学传递的作用，现在市面上常见的隔热条均为尼龙材质，具有较高的机械强度、耐疲劳性和耐磨性能，但是因为尼龙含亲水基团——酰氨基团，它导致尼龙容易吸水，吸水后材料刚性大幅度下降，材料尺寸稳定性差，在使用过程中容易产生形变，并且在使用过程中，易受到光氧、热氧等环境因素的影响，造成材料老化，从而降低隔热条和铝合金之间的密封性，继而使得型材的隔热、隔音节能和防尘等方面性能下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条及其制备方法，它解决了现有的尼龙隔热条尺寸稳定性差的问题。

本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条，包括如下重量份数的组分：90～110份PA66、30～40份改性玻璃纤维、15～20份丁基橡胶、5～8份增韧剂、4～7份增容剂、4～7份润滑剂、1～4份抗老化剂、1～4份偶联剂、0.5～2份碳黑，所述改性玻璃纤维包括如下重量份数的组分：90～110份玻璃纤维原料、15～35份氧化硅、10～20份氧化铝。

作为优选实例，所述增韧剂为纳米碳酸钙、氯化聚乙烯、纳米碳酸钙中的任意一种。

作为优选实例，所述增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸乙酯、乙烯基硅烷中的任意一种。

作为优选实例，所述润滑剂为聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任意一种。

作为优选实例，所述抗老化剂为受阻酚抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的任意一种或两种。

作为优选实例，所述偶联剂为钛酸酯偶联剂、锆类偶联剂、硅烷偶联剂中的任意一种。

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条的制备方法，包括以下步骤：

S1:称取90～110份PA66、5～8份增韧剂、4～7份增容剂放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为10～20分钟，反应釜内温度为35～50摄氏度，混合完毕后得到第一混料；

S2：称取15～20份丁基橡胶、4～7份润滑剂、1～4份抗老化剂和1～4份偶联剂放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为20～30分钟，反应釜内温度为120～150摄氏度，混合完毕后得到第二混料；

S3：将30～40份改性玻璃纤维、第一混料和第二混料共同放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为25～30分钟，反应釜内温度为180～200摄氏度，混合完毕后，将反应釜内的物料冷却至室温；

S4：将冷却后的物料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机各区的温度控制在240～270摄氏度，主机的转速为400～600r/min，挤出的母粒放入烘箱内2～3小时，烘箱温度为100～120摄氏度；

S5：母粒通过挤出机及对应的精密模具挤出成型，温度控制在260～280摄氏度，挤出机转速为40～50r/min；

S6：成型后的隔热条冷却至室温后，将其放入加热锅中，并加入纯净水进行水煮，水煮温度为90～100摄氏度，时间为2～3小时，水煮完毕后清理干净隔热条上的水分，并自然冷却至室温，最后进行打包。

作为优选实例，所述改性玻璃纤维制备方法为：将90～110份玻璃纤维原料、15～35份氧化硅、10～20份氧化铝在窑炉中以1600～1700摄氏度高温熔制成玻璃溶液，排除气泡后高速拉制成玻纤原丝，玻纤原丝在活性润滑剂中进行浸渍处理后干燥得到改性玻璃纤维。

作为优选实例，所述S4中烘干后的母粒表面含水率≤0.5％。

本发明的有益效果是：本发明提供的隔热条尺寸稳定性好，不易吸水，饱和吸湿吸水率小于1.5％，不易产生形变，同时具有高强度、高抗老化性能，且制备方法简单，生产成本低。

具体实施方式

为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条，包括如下重量份数的组分：90份PA66、30份改性玻璃纤维、15份丁基橡胶、5份增韧剂、4份增容剂、4份润滑剂、1份抗老化剂、1份偶联剂、0.5份碳黑，改性玻璃纤维包括如下重量份数的组分：90份玻璃纤维原料、15份氧化硅、10份氧化铝，增韧剂为纳米碳酸钙，增容剂为马来酸酐接枝聚丙烯，润滑剂为聚乙烯蜡，抗老化剂为受阻酚抗氧剂，偶联剂为钛酸酯偶联剂。

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条的制备方法，包括以下步骤：

S1:称取90份PA66、5份增韧剂、4份增容剂放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为10分钟，反应釜内温度为35摄氏度，混合完毕后得到第一混料；

S2：称取15份丁基橡胶、4份润滑剂、1份抗老化剂、1份偶联剂和0.5份碳黑放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为20分钟，反应釜内温度为120摄氏度，混合完毕后得到第二混料；

S3：将30份改性玻璃纤维、第一混料和第二混料共同放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为25分钟，反应釜内温度为180摄氏度，混合完毕后，将反应釜内的物料冷却至室温；

S4：将冷却后的物料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机各区的温度控制在240摄氏度，主机的转速为400r/min，挤出的母粒放入烘箱内2小时，烘箱温度为100摄氏度，烘干后的母粒表面含水率≤0.5％；

S5：母粒通过挤出机及对应的精密模具挤出成型，温度控制在260摄氏度，挤出机转速为40r/min；

S6：成型后的隔热条冷却至室温后，将其放入加热锅中，并加入纯净水进行水煮，水煮温度为90摄氏度，时间为2小时，水煮完毕后清理干净隔热条上的水分，并自然冷却至室温，最后进行打包。

改性玻璃纤维制备方法为：将90份玻璃纤维原料、15份氧化硅、10份氧化铝在窑炉中以1600摄氏度高温熔制成玻璃溶液，排除气泡后高速拉制成玻纤原丝，玻纤原丝在活性润滑剂中进行浸渍处理后干燥得到改性玻璃纤维。

实施例2

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条，包括如下重量份数的组分：100份PA66、35份改性玻璃纤维、17份丁基橡胶、7份增韧剂、6份增容剂、5份润滑剂、3份抗老化剂、2份偶联剂、1份碳黑，改性玻璃纤维包括如下重量份数的组分：100份玻璃纤维原料、20份氧化硅、15份氧化铝，增韧剂为氯化聚乙烯，增容剂为丙烯酸乙酯，润滑剂为硬脂酸钙，抗老化剂为受阻酚抗氧剂，偶联剂为锆类偶联剂。

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条的制备方法，包括以下步骤：

S1:称取100份PA66、7份增韧剂、6份增容剂放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为15分钟，反应釜内温度为40摄氏度，混合完毕后得到第一混料；

S2：称取17份丁基橡胶、5份润滑剂、3份抗老化剂、2份偶联剂和1份碳黑放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为25分钟，反应釜内温度为130摄氏度，混合完毕后得到第二混料；

S3：将35份改性玻璃纤维、第一混料和第二混料共同放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为25分钟，反应釜内温度为180摄氏度，混合完毕后，将反应釜内的物料冷却至室温；

S4：将冷却后的物料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机各区的温度控制在250摄氏度，主机的转速为500r/min，挤出的母粒放入烘箱内2小时，烘箱温度为100摄氏度，烘干后的母粒表面含水率≤0.5％；

S5：母粒通过挤出机及对应的精密模具挤出成型，温度控制在270摄氏度，挤出机转速为40r/min；

S6：成型后的隔热条冷却至室温后，将其放入加热锅中，并加入纯净水进行水煮，水煮温度为100摄氏度，时间为2.5小时，水煮完毕后清理干净隔热条上的水分，并自然冷却至室温，最后进行打包。

改性玻璃纤维制备方法为：将100份玻璃纤维原料、20份氧化硅、15份氧化铝在窑炉中以1600摄氏度高温熔制成玻璃溶液，排除气泡后高速拉制成玻纤原丝，玻纤原丝在活性润滑剂中进行浸渍处理后干燥得到改性玻璃纤维。

实施例3

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条，包括如下重量份数的组分：95份PA66、33份改性玻璃纤维、16份丁基橡胶、6份增韧剂、5份增容剂、5份润滑剂、2份抗老化剂、2份偶联剂、0.8份碳黑，改性玻璃纤维包括如下重量份数的组分：95份玻璃纤维原料、27份氧化硅、13份氧化铝，增韧剂为氯化聚乙烯，增容剂为丙烯酸乙酯，润滑剂为硬脂酸钙，抗老化剂为受阻酚抗氧剂，偶联剂为硅烷偶联剂。

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条的制备方法，包括以下步骤：

S1:称取95份PA66、6份增韧剂、5份增容剂放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为15分钟，反应釜内温度为40摄氏度，混合完毕后得到第一混料；

S2：称取16份丁基橡胶、5份润滑剂、2份抗老化剂、2份偶联剂和0.8份碳黑放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为25分钟，反应釜内温度为130摄氏度，混合完毕后得到第二混料；

S3：将35份改性玻璃纤维、第一混料和第二混料共同放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为25分钟，反应釜内温度为180摄氏度，混合完毕后，将反应釜内的物料冷却至室温；

S4：将冷却后的物料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机各区的温度控制在250摄氏度，主机的转速为500r/min，挤出的母粒放入烘箱内2小时，烘箱温度为100摄氏度，烘干后的母粒表面含水率≤0.5％；

S5：母粒通过挤出机及对应的精密模具挤出成型，温度控制在270摄氏度，挤出机转速为40r/min；

S6：成型后的隔热条冷却至室温后，将其放入加热锅中，并加入纯净水进行水煮，水煮温度为100摄氏度，时间为2.5小时，水煮完毕后清理干净隔热条上的水分，并自然冷却至室温，最后进行打包。

改性玻璃纤维制备方法为：将95份玻璃纤维原料、27份氧化硅、13份氧化铝在窑炉中以1600摄氏度高温熔制成玻璃溶液，排除气泡后高速拉制成玻纤原丝，玻纤原丝在活性润滑剂中进行浸渍处理后干燥得到改性玻璃纤维。

实施例4

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条，包括如下重量份数的组分：105份PA66、38份改性玻璃纤维、18份丁基橡胶、7份增韧剂、6份增容剂、6份润滑剂、3份抗老化剂、3份偶联剂、1.8份碳黑，改性玻璃纤维包括如下重量份数的组分：105份玻璃纤维原料、32份氧化硅、18份氧化铝，增韧剂为纳米碳酸钙，增容剂为乙烯基硅烷，润滑剂为硬脂酸锌，抗老化剂为亚磷酸酯抗氧剂，偶联剂为硅烷偶联剂。

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条的制备方法，包括以下步骤：

S1:称取105份PA66、7份增韧剂、6份增容剂放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为20分钟，反应釜内温度为40摄氏度，混合完毕后得到第一混料；

S2：称取18份丁基橡胶、6份润滑剂、3份抗老化剂、3份偶联剂和1.8份碳黑放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为25分钟，反应釜内温度为130摄氏度，混合完毕后得到第二混料；

S3：将105份改性玻璃纤维、第一混料和第二混料共同放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为25分钟，反应釜内温度为180摄氏度，混合完毕后，将反应釜内的物料冷却至室温；

S4：将冷却后的物料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机各区的温度控制在250摄氏度，主机的转速为500r/min，挤出的母粒放入烘箱内2小时，烘箱温度为100摄氏度，烘干后的母粒表面含水率≤0.5％；

S5：母粒通过挤出机及对应的精密模具挤出成型，温度控制在270摄氏度，挤出机转速为40r/min；

S6：成型后的隔热条冷却至室温后，将其放入加热锅中，并加入纯净水进行水煮，水煮温度为100摄氏度，时间为3小时，水煮完毕后清理干净隔热条上的水分，并自然冷却至室温，最后进行打包。

改性玻璃纤维制备方法为：将105份玻璃纤维原料、32份氧化硅、18份氧化铝在窑炉中以1600摄氏度高温熔制成玻璃溶液，排除气泡后高速拉制成玻纤原丝，玻纤原丝在活性润滑剂中进行浸渍处理后干燥得到改性玻璃纤维。

实施例5

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条，包括如下重量份数的组分：110份PA66、40份改性玻璃纤维、20份丁基橡胶、8份增韧剂、7份增容剂、7份润滑剂、4份抗老化剂、4份偶联剂、2份碳黑，改性玻璃纤维包括如下重量份数的组分：110份玻璃纤维原料、35份氧化硅、20份氧化铝，增韧剂为纳米碳酸钙，增容剂为乙烯基硅烷，润滑剂为硬脂酸锌，抗老化剂为亚磷酸酯抗氧剂，偶联剂为硅烷偶联剂。

炭黑对紫外线的防护作用，取决于炭黑的粒径，结构和表面化学性。炭黑粒径表小，表面积变大，吸收光能力增加，防紫外线作用增强，因此粒径选用20-25nm，增强该尼龙隔热条的耐候性。

一种铝合金门窗用高稳定性尼龙隔热条的制备方法，包括以下步骤：

S1:称取110份PA66、8份增韧剂、7份增容剂放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为20分钟，反应釜内温度为40摄氏度，混合完毕后得到第一混料；

S2：称取20份丁基橡胶、7份润滑剂、4份抗老化剂、4份偶联剂和2份碳黑放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为25分钟，反应釜内温度为130摄氏度，混合完毕后得到第二混料；

S3：将40份改性玻璃纤维、第一混料和第二混料共同放入反应釜内进行加热混合搅拌，搅拌时间为25分钟，反应釜内温度为180摄氏度，混合完毕后，将反应釜内的物料冷却至室温；

S4：将冷却后的物料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机各区的温度控制在250摄氏度，主机的转速为500r/min，挤出的母粒放入烘箱内2小时，烘箱温度为100摄氏度，烘干后的母粒表面含水率≤0.5％；

S5：母粒通过挤出机及对应的精密模具挤出成型，温度控制在270摄氏度，挤出机转速为40r/min；

S6：成型后的隔热条冷却至室温后，将其放入加热锅中，并加入纯净水进行水煮，水煮温度为100摄氏度，时间为3小时，水煮完毕后清理干净隔热条上的水分，并自然冷却至室温，最后进行打包。

该尼龙隔热条在一定的水温中浸泡，吸收一定的水分后，有助于其内部大分子的取向和结晶运动，让其内部的大分子尽量的趋于自然取向和达到内部的结晶与解晶的平衡，从而消除其内部应力，表现在外面就是：尼龙隔热条的韧性大大增强，脆性基本消除，稳定性大大地提高。

改性玻璃纤维制备方法为：将110份玻璃纤维原料、35份氧化硅、20份氧化铝在窑炉中以1600摄氏度高温熔制成玻璃溶液，排除气泡后高速拉制成玻纤原丝，玻纤原丝在活性润滑剂中进行浸渍处理后干燥得到改性玻璃纤维。

对比例

采用市售的尼龙隔热条。

将上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和对比例制得的隔热条进行相关性能测试，测试标准依据JG/T 174-2014，测试结果见表1：

表1

由表1可知，实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5和对比例所制得的隔热条，在拉伸强度、热导率、断裂伸长率、热变形温度等的测试数据说明，本发明制得的尼龙隔热条综合性能明显优于对比例的尼龙隔热条，并且结合表1上相关数据，说明本发明的隔热条吸水后强度基本不变、机械性能更加稳定、不易产生形变。

综上所述，本发明的尼龙隔热条，具有强度高、耐温等级高、隔热效果好、机械性能稳定、吸水后强度变化小、不易产生形变的有点，并且其制备方法简单、生产成本低。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。