CN103214830A - 一种高强度高韧性聚酰胺/聚酯合金的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度高韧性聚酰胺/聚酯合金的制备方法，其是用苯甲酸钠处理PET得到高端羧基PET；用聚烯烃接枝马来酸酐处理聚酰胺得到端羧基聚酰胺；用双官能团环氧化合物与端羧基PET和端羧基聚酰胺反应形成PET与聚酰胺的共聚物，对PET与聚酰胺进行增容，扩链，得到高强度高韧性聚酰胺/聚酯合金。本发明使用聚烯烃接枝马来酸酐，在熔融状态下，酸酐基团与端氨基反应接枝，所得产物端羧基含量高，引入的接枝物大大提高产物韧性；使用双官能团环氧化合物，使该共聚物材料具有改性聚酰胺的高韧性及伴随分子量增大而增大的机械强度；所用原料组分来源广泛价格便宜、易于工业化。

Description

一种高强度高韧性聚酰胺/聚酯合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度高韧性聚酰胺/聚酯合金的制备方法，属于高分子材料技术领域。
背景技术
聚酰胺PA6及聚酯PET作为重要的工程塑料，各自拥有明显的优缺点。PA6由于其结构的高度规整性、高结晶性及优良的综合力学性能，而广泛的应用于机械、汽车等行业。但其存在着尺寸稳定性差、高吸水性、价格昂贵等缺点。PET结构高度对称，耐候性、尺寸稳定性较好具有很好的成膜性且价格低廉。但最为工程塑料因其玻璃化转变温度较高，在通常加工模温下结晶速度慢，成型周期长，表面粗糙，容易变形，注塑成型塑件呈脆性，很难应用于大型的机械部件等缺点，限制了它的广泛应用。
近年来探究PA6/PET复合材料的报道比较多，其中大多探讨的是复合体系的纺丝成膜性能，如文献“PA6/PET中空橘瓣型双组分纺粘超细纤维的制备”，作者赵义侠等利用管式牵伸制备16瓣PA6/PET（40/60）的中空橘瓣型双组分超细纤维制品，通过对含水量、DSC、干燥工艺及熔融纺丝工艺分析，表明了PA6/PET橘瓣型双组分超细纤维制品的截面结构受熔体压力和纺丝温度的影响。
专利CN1749314A报道了一种PA/PET高分子合金材料的制备方法，将PET、PA与SEBS真空干燥后，在高速混合机中混合，加入MDI扩链剂、抗氧剂（DPN/DLTP）继续混合10分钟后投入双螺杆挤出机反应挤出。专利CN102850781A报道了将PET、尼龙、抗氧剂、阻燃剂、润滑剂在高速混合器中干混后与玻璃纤维在双螺杆挤出机中混合挤出制备复合材料。专利CN1749314A中合金的冲击性能达到了60kJ/m2，拉伸强度为56MPa，弯曲强度为63 MPa，虽然较好的提高了冲击性能，但是拉伸强度及弯曲强度不足，限制了其应用领域，比如发动机箱盖。专利CN102850781A中复合材料的冲击性能为10kJ/m2，弯曲强度为102MPa，拉伸强度为99 MPa，但冲击性能较低，且由于加入了玻纤，导致制备的材料表面粗糙且吸湿性大，不能很好应用于精密机械部件。本专利制品材料表面光滑且强度高韧性大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高韧性高机械强度的聚酰胺/聚酯合金的制备方法。
本发明的高强度高韧性聚酰胺/聚酯合金的制备方法，包括下述步骤：
1）将PET与苯甲酸钠按质量比100:1-3投入高速混合机，混合后通过双螺杆挤出机挤出，得端羧基的PET；
2）将聚酰胺与聚烯烃接枝马来酸酐按质量比100:5-20投入高速混合机，混合后通过双螺杆挤出机挤出，得端羧基的聚酰胺；
3）将端羧基的PET、端羧基的聚酰胺、双官能团环氧化合物及添加剂按质量比25-40:60-75:0.5-1:5-10投入高速混合机混合后经双螺杆挤出机挤出，得高强度高韧性聚酰胺/聚酯合金。
步骤1）所述的PET特性粘度优选为0.6~1.0dl/g。
步骤1）所述螺杆温度为190℃~270℃，螺杆转速200~400r/min。
步骤2）所述的聚酰胺优选为PA6或PA66或PA1010。
步骤2）所述的聚烯烃接枝马来酸酐优选为PP-g-MAH或PE-g-MAH或POE-g-MAH。
步骤2）所述螺杆温度为160℃~240℃，螺杆转速为200~400r/min。
步骤3）所述的双官能团环氧化合物为  1，4-丁二醇二缩水甘油醚或1，6-己二醇二缩水甘油醚。
步骤3）所述的添加剂为滑石粉或石墨或二硫化钼。
步骤3）所述螺杆温度为160℃~270℃，螺杆转速为200~400r/min。
本发明与现有技术相比的创新点和改进效果如下：（1）本发明使用苯甲酸钠可提高PET端羧基含量，且可作为PET结晶成核剂；（2）本发明使用聚烯烃接枝马来酸酐，在熔融状态下，酸酐基团与端氨基反应接枝，强极性基团的引入使两者相容性提高，所得产物端羧基含量高，引入的接枝物也大大提高产物的韧性。（3）本发明使用双官能团环氧化合物，与高韧性端羧基的聚酰胺及端羧基的聚酯原位形成PET与聚酰胺的共聚物，对PET与聚酰胺进行增容，并对PET、聚酰胺进行扩链，分子量增加，形成无规长链共聚结构，使该共聚物材料同时具有改性聚酰胺的较高的韧性及伴随分子量增大而增大的机械强度，同时，本发明所用各原料组分来源广泛价格便宜、易于工业化。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明实质内容进行更进一步的说明。如无特别说明，所述份数均为质量份。
实施例1
将100份PET与1份苯甲酸钠放入高速混合机75℃混合5min后投入双螺杆挤出机挤出，得端羧基的PET，螺杆温度为190℃~270℃，螺杆转速200~400r/min。将100份PA6、10份PP-g-MAH加入高速混合机混合，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出的高韧性端羧基的PA6，螺杆温度为160℃~240℃，螺杆转速200~400r/min。取上述60份高韧性端羧基的PA6及40份端羧基的PET、0.5份1,4-丁二醇二缩水甘油醚及5份石墨加入高速混合机75℃加热高混10min，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为160℃~270℃，螺杆转速为200~400r/min。所得聚酰胺/聚酯合金的拉伸强度81 MPa、弯曲强度101 MPa、简支梁缺口冲击强度25 kJ/m2。
实施例2
将100份PET与1份苯甲酸钠放入高速混合机75℃混合5min后投入双螺杆挤出机挤出，得端羧基的PET，螺杆温度为240~270℃，螺杆转速200~400r/min。将100份PA6、5份PP-g-MAH加入高速混合机混合，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出的高韧性端羧基的PA6，螺杆温度为160℃~240℃，螺杆转速为200~400r/min。取上述60份高韧性端羧基的PA6及40份端羧基的PET、0.5份1,6-己二醇二缩水甘油醚及5份滑石粉加入高速混合机75℃加热高混10min，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为160℃~270℃，螺杆转速为200~400r/min。所得聚酰胺/聚酯合金的拉伸强度85 MPa、弯曲强度108 MPa、简支梁缺口冲击强度31 kJ/m2。
实施例3
将100份PET与3份苯甲酸钠放入高速混合机75℃混合5min后投入双螺杆挤出机挤出，得端羧基的PET，螺杆温度为240~270℃，螺杆转速200~400r/min。将100份PA66、10份PE-g-MAH加入高速混合机混合，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出得高韧性端羧基的PA66，螺杆温度为160℃~240℃，螺杆转速为200~400r/min。取上述70份改性PA66及30份端羧基的PET、0.5份1,4-丁二醇二缩水甘油醚及7.5份滑石粉加入高速混合机75℃加热高混10min，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为160℃~270℃，螺杆转速为200~400r/min。所得聚酰胺/聚酯合金的拉伸强度80MPa、弯曲强度97 MPa、简支梁缺口冲击强度24 kJ /m2。
实施例4
将100份PET与1份苯甲酸钠放入高速混合机75℃混合5min后投入双螺杆挤出机挤出，得端羧基的PET，螺杆温度为240~270℃，螺杆转速200~400r/min。将100份PA66、5份PE-g-MAH加入高速混合机混合，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出的高韧性端羧基的PA66，螺杆温度为160℃~240℃，螺杆转速为200~400r/min。取上述60份高韧性端羧基的PA66及40份端羧基的PET、0.5份1,6-己二醇二缩水甘油醚及5份滑石粉加入高速混合机75℃加热高混10min，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为160℃~270℃，螺杆转速为200~400r/min。所得聚酰胺/聚酯合金的拉伸强度87 MPa、弯曲强度112 MPa、简支梁缺口冲击强度34 kJ/m2。
实施例5
将100份PET与1份苯甲酸钠放入高速混合机75℃混合5min后投入双螺杆挤出机挤出，得端羧基的PET，螺杆温度为240~270℃，螺杆转速200~400r/min。将100份PA1010、10份POE-g-MAH加入高速混合机混合，将混合物料投入双螺杆挤出机得高韧性端羧基的PA1010，螺杆温度为160℃~240℃，螺杆转速为200~400r/min。取上述75份高韧性端羧基的PA1010及25份端羧基的PET、0.5份1,4-丁二醇二缩水甘油醚及5份二硫化钼加入高速混合机75℃加热高混10min，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为160℃~270℃，螺杆转速为200~400r/min。所得聚酰胺/聚酯合金的拉伸强度82MPa、弯曲强度93 MPa、简支梁缺口冲击强度40 kJ/m2。
实施例6
将100份PET与1份苯甲酸钠放入高速混合机75℃混合5min后投入双螺杆挤出机挤出，得端羧基的PET，螺杆温度为240~270℃，螺杆转速200~400r/min。将100份PA1010、5份POE-g-MAH加入高速混合机混合，将混合物料投入双螺杆挤出机得高韧性端羧基的PA1010，螺杆温度为160℃~240℃，螺杆转速为200~400r/min。取上述60份高韧性端羧基的PA1010及40份端羧基的PET、0.5份1,6-己二醇二缩水甘油醚及5份二硫化钼加入高速混合机75℃加热高混10min，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为160℃~270℃，螺杆转速为200~400r/min。所得聚酰胺/聚酯合金的拉伸强度85 MPa、弯曲强度104 MPa、简支梁缺口冲击强度28 kJ/m2。
实施例7
将100份PET与1份苯甲酸钠放入高速混合机75℃混合5min后投入双螺杆挤出机挤出，得端羧基的PET，螺杆温度为240~270℃，螺杆转速200~400r/min。将100份PA1010、20份PE-g-MAH加入高速混合机混合，将混合物料投入双螺杆挤出机得高韧性端羧基的PA1010，螺杆温度为160℃~240℃，螺杆转速为200~400r/min。取上述60份高韧性端羧基的PA1010及40份端羧基的PET、1份1,6-己二醇二缩水甘油醚及10份二硫化钼加入高速混合机75℃加热高混10min，将混合物料投入双螺杆挤出机挤出造粒，螺杆温度为160℃~270℃，螺杆转速为200~400r/min。所得聚酰胺/聚酯合金的拉伸强度83 MPa、弯曲强度97 MPa、简支梁缺口冲击强度38 kJ/m2。

Claims (9)

1.一种高强度高韧性聚酰胺/聚酯合金的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
1）将PET与苯甲酸钠按质量比100:1-3投入高速混合机，混合后通过双螺杆挤出机挤出，得端羧基的PET；
2）将聚酰胺与聚烯烃接枝马来酸酐按质量比100:5-20投入高速混合机，混合后通过双螺杆挤出机挤出，得端羧基的聚酰胺；
3）将端羧基的PET、端羧基的聚酰胺、双官能团环氧化合物及添加剂按质量比25-40:60-75:0.5-1:5-10投入高速混合机混合后经双螺杆挤出机挤出，得高强度高韧性聚酰胺/聚酯合金。
2.根据权利要求1所述聚酰胺/聚酯合金的制备方法，其特征在于，步骤1）所述的PET特性粘度为0.6~1.0dl/g。
3.根据权利要求1所述聚酰胺/聚酯合金的制备方法，其特征在于，步骤1）所述螺杆温度为190℃~270℃，螺杆转速200~400r/min。
4.根据权利要求1所述聚酰胺/聚酯合金的制备方法，其特征在于，步骤2）所述的聚酰胺为PA6或PA66或PA1010。
5.根据权利要求1所述聚酰胺/聚酯合金的制备方法，其特征在于，步骤2）所述的聚烯烃接枝马来酸酐为PP-g-MAH或PE-g-MAH或POE-g-MAH。
6.根据权利要求1所述聚酰胺/聚酯合金的制备方法，其特征在于，步骤2）所述螺杆温度为160℃~240℃，螺杆转速为200~400r/min。
7.根据权利要求1所述聚酰胺/聚酯合金的制备方法，其特征在于，步骤3）所述的双官能团环氧化合物为    1，4-丁二醇二缩水甘油醚或1，6-己二醇二缩水甘油醚。
8.根据权利要求1所述聚酰胺/聚酯合金的制备方法，其特征在于，步骤3）所述的添加剂为滑石粉或石墨或二硫化钼。
9.根据权利要求1所述聚酰胺/聚酯合金的制备方法，其特征在于，步骤3）所述螺杆温度为160℃~270℃，螺杆转速为200~400r/min。
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