CN105968801A - 一种高性能改性聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高性能改性聚酰胺复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高性能改性聚酰胺复合材料，以重量百分比计，由8‑12%的尼龙6；30%的玻璃纤维；10‑20%的聚苯硫醚；0.5‑4%的填充物；1‑5%的相容剂；0.1‑1.5%的加工助剂、余量的尼龙66组成。本发明还提供了上述高性能改性聚酰胺复合材料的制备方法。可广泛应用于机械、仪器仪表、汽车部件、电子电气、铁路、家电、通讯、纺机、体育休闲用品、油管、油箱及一些精密工程制品。

Description

一种高性能改性聚酰胺复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料学领域，涉及一种聚酰胺树脂材料，具体来说是一种高性能改性聚酰胺复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺树脂，英文名称为polyamide，简称PA。俗称尼龙(Nylon)，它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。聚酰胺具高抗张强度；耐韧、耐冲击性特优；自润性、耐磨性佳、耐药品性优；低温特性佳；具自熄性。由于尼龙PA塑胶原料具有很多的特性，因此，广泛应用于机械、仪器仪表、汽车部件、电子电气、铁路、家电、通讯、纺机、体育休闲用品、油管、油箱及一些精密工程制品。
但聚酰胺也因为易吸水，尺寸稳定性差，而且耐低温能力不足等缺点限制了其应用领域。
纤维增强和无机填料填充改性PA工程塑料的技术比较成熟，经过玻璃纤维增强后，其力学性能能够得到大大提高。但是过高的GF(玻璃纤维)含量对设备的磨损严重，且注塑成型加工也较困难，特别是薄壁制品难以充满模腔。这是由于GF的加入使MFR(溶体流动速率)下降，对形状复杂及薄壁制品来说很难成型。
PPS(聚苯硫醚)是一种综合性能优异的热塑性特种工程塑料，其突出特点是耐高温，耐腐蚀，耐辐射，机械性能和电性能优良。PPS的吸水性和吸油性都很小，成型收缩率及线性膨胀系数小，其制品尺寸稳定，翘曲小，即使在一些潮湿，油污和腐蚀性气体的环境中，PPS仍能保持其尺寸稳定性。将聚苯硫醚与聚酰胺相配，能够综合这两种塑料的性能，但是2种材料的相容性较差。
发明内容
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种高性能改性聚酰胺复合材料及其制备方法
本发明提供了一种高性能改性聚酰胺复合材料，以重量百分比计，其原料组成如下：
具体的，以重量百分比计，其原料组成如下：
进一步的，所述的尼龙66树脂的特征粘数为2.4-2.9(具体的，可以采用罗迪亚的27AE1B)；
进一步的，所述的尼龙6树脂的特征粘数为2.4-3.0(具体的，可以采用集盛的4407)；
进一步的，所述的玻璃纤维是直径为10-20微米的无碱玻璃纤维；
进一步的，所述的聚苯硫醚为直链型、结晶度≥60的热塑性材料(具体的，可以采用德阳的PPS-HB)。
进一步的，所述的填充剂选自：玻璃微珠，高岭土，滑石粉，MoS2，硅灰石，云母中的任意一种或两种以上的组合。
进一步的，所述的相容剂采用POE接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝级SEBS中的一种或者两种以上的组合(具体的，可以采用科腾的FG1901)。
进一步的，所述的加工助剂由抗氧剂、润滑剂和流动改性剂组成。
具体的，所述的抗氧剂为β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯；四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；双(2.4-二叔丁基苯基)季戊四醇；2，6-二叔丁基-4-4甲酚；三(2，4－二叔丁基苯基)亚磷酸酯；硫代三丙酸二月桂酯；或硫代二丙酸双硬脂醇酯中的任意一种或两种以上的组合。
具体的，所述的润滑剂为E蜡、硬脂酸钙、硅酮母粒或者PETS中的任意一种或两种以上的组合。
具体的，所述的流动改性剂为VTECNSF 600。
本发明还提供了上述一种高性能改性聚酰胺复合材料的制备方法，按照重量比称取各反应原料，然后将原料加入高混机高速搅拌混合，再加入到挤出机的主喂料器，然后加入到双螺杆挤出机中进行基础造粒，挤出机温度分布如下：挤出机温度依次为260℃、285℃、290℃、290℃、290℃、285℃、275℃、265℃、250℃、270℃；螺杆转数为420r/min，喂料转速为20HZ，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装。
本发明将PA66和PA6复配使用，以PA66为主，PA6为分散相，用玻璃纤维增强时，产品的弯曲强度略低于玻璃纤维增强纯PA66，但其抗冲击强度高出10％，加工流动性得到改善，拓宽了加工温度。本发明选用直径为10-20微米的无碱玻璃纤维。如果玻璃纤维直径太粗，与PA的粘结性较差，引起产品力学性能下降；如果玻璃纤维太细时，易被螺杆剪切成细微粉末，因而失去纤维的作用。
本发明通过调节螺杆组合及转速去控制玻璃纤维的长度在2-3mm。保证产品的性能和外观。本发明加入PPS，其优异的机械性能和化学性能弥补了聚酰胺的不足，提供其增强材料的拉伸，弯曲和热变形。流动改性剂采用VTECNSF600，VTECNSF600是一种基于纳米技术，专为尼龙开发的新一代超级流动改性剂，能提高尼龙产品的流动性，将尼龙材料的熔融指数提高一倍或数倍，同时改善或消除增强型尼龙制品的表面浮纤，提高制品光泽度、改善外观。MoS2不仅有很好的抗磨作用，还有一定的增强作用，可以有效的改善聚酰胺的摩擦磨耗特性，MoS2对聚酰胺有成核作用，能促进PA66的结晶细微化，提高PA66的刚性和硬度。FG1901为马来酸酐接枝级SEBS具有较强的抗冲击性和抗撕裂性，可提高材料的韧性，SEBS可通过共混于增韧尼龙(PA6)、PC、PPO、聚脂(PET、PBT)、PP，作塑料共混的相容剂，也是一种相容增韧剂。
本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明的材料具有优异的机械性能、高流动，良好的外观质量以及优异的成型加工性能，可广泛应用于机械、仪器仪表、汽车部件、电子电气、铁路、家电、通讯、纺机、体育休闲用品、油管、油箱及一些精密工程制品。
具体实施方式
下面结合实例对本发明作进一步说明。
对比例1
各原材料重量份数见表1
将PA树脂与GF、FG、(各种助剂)加入高混机高速搅拌2分钟，加入到挤出机的主喂料器，然后加入到双螺杆挤出机中进行基础造粒。该挤出机温度分布如下：挤出机温度依次为260℃、285℃、290℃、290℃、290℃、285℃、275℃、265℃、250℃、270℃；螺杆转数为420r/min，喂料转速为20HZ，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装。粒料在鼓风干燥箱，120℃干燥6小时，然后由注塑机制备测试样条。
实施例1～4
各原料重量份数见表1，按照对比例1中的工艺加工并制备测试样条。(下述的原料均为市售原料)
表1 实施例1～4的原料重量百分数配比
表2 实施例及对比例中组合物性能测试结果
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
拉伸强度 136 142 146 134 140
弯曲强度 235 245 249 230 240
缺口冲击强度 11 9.5 8.5 10.3 10
热变形 242 248 253 241 240
熔融指数 18 18 16 20 11
实施例1和对比例1比较，可以看出PA6的加入可以提高材料的冲击强度。实施例2和对比例1比较，可以看出PPS的加入可以提高材料的热变形和拉伸，弯曲强度。实施例3和实施例2比较，可以看出随着PPS的增加材料的拉伸弯曲随之增加，冲击强度有所下降。实施例4和对比例1比较，可以看出VTECNSF600的加入可以提高材料的流动速率，力学性能会有所下降，热学性能不受影响。本发明的最优配方为实施例2。

Claims (10)

1.一种高性能改性聚酰胺复合材料，其特征在于以重量百分比计，其原料组成如下：
尼龙6 8-12%；
玻璃纤维 30%；
聚苯硫醚 10-20%；
填充物 0.5-4%；
相容剂 1-5%；
加工助剂 0.1-1.5%；
尼龙66 余量。
2.一种高性能改性聚酰胺复合材料，其特征在于以重量百分比计，其原料组成如下：
尼龙66 43%；
尼龙6 10%；
玻璃纤维 30%；
聚苯硫醚 10%；
填充物 2%；
相容剂 4%；
加工助剂 1%。
3.根据权利要求1所述的一种高性能改性聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的尼龙66树脂的特征粘数为2.4-2.9，所述的尼龙6树脂的特征粘数为2.4-3.0。
4.根据权利要求1所述的一种高性能改性聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维是直径为10-20微米的无碱玻璃纤维。
5.根据权利要求1所述的一种高性能改性聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的聚苯硫醚为直链型、结晶度≥60的热塑性材料。
6.根据权利要求1所述的一种高性能改性聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的填充剂选自：玻璃微珠，高岭土，滑石粉，MoS2 ，硅灰石，云母中的任意一种或两种以上的组合。
7.根据权利要求1所述的一种高性能改性聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的相容剂采用POE接枝马来酸酐、聚乙烯接枝马来酸酐、乙烯丙烯酸丁酯、乙烯丙烯酸共聚物、马来酸酐接枝级SEBS中的一种或者两种以上的组合。
8.根据权利要求1所述的一种高性能改性聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的加工助剂由抗氧剂、润滑剂和流动改性剂组成。
9.根据权利要求8所述的一种高性能改性聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯；四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯；双（2.4-二叔丁基苯基）季戊四醇；2，6-二叔丁基-4-4甲酚；三(2，4－二叔丁基苯基)亚磷酸酯；硫代三丙酸二月桂酯；或硫代二丙酸双硬脂醇酯中的任意一种或两种以上的组合；所述的润滑剂为E蜡、硬脂酸钙、硅酮母粒或者PETS中的任意一种或两种以上的组合；所述的流动改性剂为VTECNSF 600。
10.权利要求1所述的一种高性能改性聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：按照重量比称取各反应原料，然后将原料加入高混机高速搅拌混合，再加入到挤出机的主喂料器，然后加入到双螺杆挤出机中进行基础造粒，挤出机温度分布如下：挤出机温度依次为260℃、285℃、290℃、290℃、290℃、285℃、275℃、265℃、250℃、270℃；螺杆转数为420r/min，喂料转速为20HZ，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装。
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