CN106433111A - 一种pa/as基树脂复合物及其制备方法 - Google Patents

一种pa/as基树脂复合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种PA/AS基树脂复合物，包括PA树脂30‑70份、AS基树脂5‑60份、颜料0.1‑2份、相容剂2‑10份、抗氧剂0.05‑0.5份、成核剂0.1‑0.6份；所述颜料为炭黑，所述炭黑中含有的金属元素的质量占所述炭黑质量的0.001‑1％。本发明还公开了一种PA/AS基树脂复合物的制备方法。与现有技术相比，本发明PA/AS基树脂复合物的具有良好的耐候性能，且其不会因为炭黑耐候老化析出而使得外观颜色出现较大变化。

Description

一种PA/AS基树脂复合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种PA/AS基树脂复合物及其制备方法。
背景技术
聚酰胺(PA)具有优异的机械性能、自润滑性、耐化学品性、易加工性、耐热氧老化性能，使它们常用于对工作环境要求比较苛刻的机械、电子电器、机动车行业，但也有许多缺点，比如吸水性大、尺寸稳定性差、干态和低温冲击强度低的缺陷，而且其熔体粘度大，注塑成型时易造成流涎。而将PA与AS基树脂混合制备复合物，既获得PA高耐热、高强度、高刚性、与耐化学品的特性，又可通过AS基树脂提高PA的韧性、尺寸稳定性，该种复合物材料适用于机械、电子电器、电动工具、机动车、建筑等行业。
但是目前为了增强PA/AS基树脂复合物的耐候性能，通常的做法是加入炭黑以起到屏蔽紫外线光能，但是这种屏蔽作用仅对材料内部起到保护作用，并不能保护材料外观不受紫外光辐射影响。同时，炭黑的杂质含量及炭黑在材料中的浓度越高，当材料表面受氧化降解发生粉化之后，裸露的炭黑含量就越高，材料外观的颜色变化以及灰度的变化就越大。这样的材料不适用于对外观要求高的材料应用，如户外工具、汽车零件、暴露户外的建筑材料等。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述问题而提供了一种PA/AS基树脂复合物,该复合物的具有良好的耐候性能，且其不会因为炭黑的加入而使得外观颜色出现较大变化。
本发明的另一个目的还在于提供了一种PA/AS基树脂复合物的制备方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案实施如下：
一种PA/AS基树脂复合物，包括以下组分及其重量份：
所述颜料为炭黑，所述炭黑中含有的金属元素的质量占所述炭黑质量的0.001-1％。
优选的，所述金属元素为铝、硼、钴、铜、锰、镍、锡、锌和铁中的至少一种。
优选的，所述金属元素的质量占所述炭黑质量的0.001-0.1％。
优选的，所述PA树脂为PA6树脂；所述PA6树脂的相对粘度为2.0-3.0，且所述PA6树脂中氨基的摩尔浓度高于羧基的摩尔浓度。粘度大于3.0，不利于PA6与AS基树脂实现良好的分散，相容剂通过与PA6的端基反应形成PA6接枝共聚物，降低PA6与AS基树脂的界面张力，实现两种树脂的功能互补，因此PA6端基的浓度影响相容作用，因此选用相对较低粘度的PA6有利于提高相容作用。
优选的，所述AS基树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、和苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物中的至少一种。更优选的，所述的AS基树脂为苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物。其中，所述苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物及苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物，具有不低于10％的橡胶相，优选的，橡胶相含量为30-70％。
优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝的苯乙烯-丙烯腈共聚物AS-g-MAH、马来酸酐接枝的苯乙烯-丙烯腈-丁二烯ABS-g-MAH、和苯乙烯-马来酰亚胺共聚物中的至少一种。
优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂和多芳香胺类抗氧剂中的至少一种。
更优选的，所述受阻酚为1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷(CAS：1843-03-4)、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸(CAS：27676-62-6)、4,4'-亚丁基双(6-叔丁基间甲酚)(CAS：85-60-9)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(CAS：2082-79-3)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(CAS：6683-19-8)、3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷(CAS：90498-90-1)、和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯(CAS：1709-70-2)中的至少一种；所述亚磷酸酯为双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯(CAS：3806-34-6)、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(CAS：80693-00-1)、2-2’-亚甲基双(4，6-二丁基-苄基)-2-乙基己基亚磷酸酯(CAS:126050-54-2)、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS:31570-04-4)、亚磷酸三壬基苯酯(CAS：26523-78-4)、和4,4'-对开异丙基二苯基C12-15-醇亚磷酸酯(CAS:96152-48-6)中的至少一种；所述硫酯为季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)(CAS:29598-76-3)；所述多芳香胺为4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺(CAS:10081-67-1)。
优选的，所述成核剂为颗粒粒径小于1μm的无机成核剂和有机成核剂中的至少一种；所述无机成核剂为滑石粉、蒙脱土和碳酸钙中的至少一种；所述有机成核剂为苯甲酸钠、山梨醇二苄酯和羧酸钠盐中的至少一种。
本发明还提供了一种PA/AS基树脂复合物的制备方法，包括以下制备步骤：
步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：PA树脂30-70份、AS基树脂5-60份、颜料0.1-2份、相容剂2-10份、抗氧剂0.05-0.5份、成核剂0.1-0.6份；
步骤2：将步骤1中的PA树脂干燥至水分的质量占PA树脂质量的0-0.15％；
步骤3：将步骤2中干燥后的PA树脂，步骤1中的AS基树脂、颜料、相容剂、成核剂、和抗氧剂混合后，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，同时经过冷却和造粒，即获得本发明的PA/AS基树脂复合物；
所述双螺杆挤出机共分为九区，各区温度为：一区温度230℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度245℃，九区温度250℃；主机转速250转/分钟。
本发明的有益效果如下：
本发明的PA/AS基树脂复合物，通过对颜料选择进行了优化，相比传统炭黑及有机黑颜料，明显提高PA/AS基树脂复合物的耐候性能。第一个方面，本发明的颜料炭黑在用量上进行了严格的控制，降低材料表面受氧化降解发生粉化之后材料外观的颜色变化以及灰度的变化。第二个方面，本发明的颜料炭黑中加入了金属元素，这明显提高PA/AS基树脂复合物的耐候性能，同时，金属元素也在一定程度上降低材料表面受氧化降解发生粉化之后材料外观的颜色变化以及灰度的变化。本发明拓宽了PA/AS基树脂复合物的应用，可以将其广泛应用于在传统聚酰胺改性材料的应用领域，尤其是汽车、电子电器、建筑器材、户外工具等行业领域。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明作进一步说明。
对比例和实施例所使用原材料的生产厂家和型号见下表：
注：上表中的乙炔黑、有机黑均不含有金属元素，而型号为N330的炭黑A中金属元素的质量占炭黑A总质量的0.001-1％，型号为Raven M的炭黑B中金属元素的质量占炭黑B总质量的0.001-0.1％。所述金属元素含有铝、硼、钴中的至少一种。
对比例1-3和实施例1-3的的制备方法如下所述，通过这几个实例能进一步说明本发明与现有技术相比，所获得的PA/AS基树脂复合物的机械性能更加优良。
对比例1
步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：62kgPA6、31kgASA、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷；
步骤2：将步骤1中PA6、ASA、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，同时经过冷却和造粒，即获得对比例1的产物。
其中，双螺杆挤出机共分为九区，各区温度为：一区温度230℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度245℃，九区温度250℃；主机转速250转/分钟。
对比例2
步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：83kgPA6、10kgASA、1kg乙炔黑、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷；
步骤2：将步骤1中PA6、ASA、乙炔黑、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，同时经过冷却和造粒，即获得对比例2的产物。
其中，双螺杆挤出机共分为九区，各区温度为：一区温度230℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度245℃，九区温度250℃；主机转速250转/分钟。
对比例3
步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：83kgPA6、10kgASA、1kg有机黑、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷；
步骤2：将步骤1中PA6、ASA、有机黑、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，同时经过冷却和造粒，即获得对比例3的产物。
其中，双螺杆挤出机共分为九区，各区温度为：一区温度230℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度245℃，九区温度250℃；主机转速250转/分钟。
实施例1
步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：62kgPA6、31kgASA、1kg炭黑A、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷；
步骤2：将步骤1中的PA6树脂干燥至水分的质量占PA6树脂质量的0-0.15％；
步骤3：将步骤2中干燥后的PA6，步骤1中的ASA、炭黑A、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，同时经过冷却和造粒，即获得实施例1的产物。
其中，双螺杆挤出机共分为九区，各区温度为：一区温度230℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度245℃，九区温度250℃；主机转速250转/分钟。
实施例2
步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：62kgPA6、31kgASA、1kg炭黑B、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷；
步骤2：将步骤1中的PA6树脂干燥至水分的质量占PA6树脂质量的0-0.15％；
步骤3：将步骤2中干燥后的PA6，步骤1中的ASA、炭黑B、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，同时经过冷却和造粒，即获得实施例2的产物。
其中，双螺杆挤出机共分为九区，各区温度为：一区温度230℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度245℃，九区温度250℃；主机转速250转/分钟。
实施例3
步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：62kgPA6、31kgASA、0.5kg炭黑A、0.5kg炭黑B、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷；
步骤2：将步骤1中的PA6树脂干燥至水分的质量占PA6树脂质量的0-0.15％；
步骤3：将步骤2中干燥后的PA6，步骤1中的ASA、炭黑A、炭黑B、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，同时经过冷却和造粒，即获得实施例3的产物。
其中，双螺杆挤出机共分为九区，各区温度为：一区温度230℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度245℃，九区温度250℃；主机转速250转/分钟。
耐候性能评估：
将材料模制成70mm*50mm*3mm的片材，根据美国汽车协会标准SAEJ2527加速模拟户外老化测试评价材料的耐候性能，总辐照时长为1900h；评估老化前后的色差变化，记为ΔE。ΔE值越小，材料的耐候性能越高。灰度采用国际标准I SO105/A03-1993，基本灰卡等级含有1-5共计9档灰卡，在标准光源D65下，判断老化后的片材与老化前的片材的灰度等级，灰度越小，代表外观的变化越严重。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种PA/AS基树脂复合物，其特征在于，包括以下组分及其重量份：
所述颜料为炭黑，所述炭黑中含有的金属元素的质量占所述炭黑质量的0.001-1％。
2.如权利要求1所述的一种PA/AS基树脂复合物，其特征在于，所述金属元素为铝、硼、钴、铜、锰、镍、锡、锌和铁中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种PA/AS基树脂复合物，其特征在于，所述金属元素的质量占所述炭黑质量的0.001-0.1％。
4.如权利要求1所述的一种PA/AS基树脂复合物，其特征在于，所述PA树脂为PA6树脂；所述PA6树脂的相对粘度为2.0-3.0，且所述PA6树脂中氨基的摩尔浓度高于羧基的摩尔浓度。
5.如权利要求1所述的一种PA/AS基树脂复合物，其特征在于，所述AS基树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、和苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种PA/AS基树脂复合物，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝的苯乙烯-丙烯腈共聚物AS-g-MAH、马来酸酐接枝的苯乙烯-丙烯腈-丁二烯ABS-g-MAH、和苯乙烯-马来酰亚胺共聚物中的至少一种。
7.如权利要求1所述的一种PA/AS基树脂复合物，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂和多芳香胺类抗氧剂中的至少一种。
8.如权利要求7所述的一种PA/AS基树脂复合物，其特征在于，所述所述受阻酚类抗氧剂为1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸、4,4'-亚丁基双(6-叔丁基间甲酚)、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、3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷、和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯中的至少一种；所述亚磷酸酯类抗氧剂为双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯、2-2’-亚甲基双(4，6-二丁基-苄基)-2-乙基己基亚磷酸酯、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、亚磷酸三壬基苯酯、和4,4'-对开异丙基二苯基C12-15-醇亚磷酸酯中的至少一种；所述硫酯类抗氧剂为季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)；所述多芳香胺类抗氧剂为4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺。
9.如权利要求1所述的一种PA/AS基树脂复合物，其特征在于，所述成核剂为颗粒粒径小于1μm的无机成核剂和有机成核剂中的至少一种；所述无机成核剂为滑石粉、蒙脱土和碳酸钙中的至少一种；所述有机成核剂为苯甲酸钠、山梨醇二苄酯和羧酸钠盐中的至少一种。
10.一种如权利要求1所述的PA/AS基树脂复合物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
步骤1：按照以下组分及其重量份准备原材料：PA树脂30-70份、AS基树脂5-60份、颜料0.1-2份、相容剂2-10份、抗氧剂0.05-0.5份、成核剂0.1-0.6份；
步骤2：将步骤1中的PA树脂干燥至水分的质量占PA树脂质量的0-0.15％；
步骤3：将步骤2中干燥后的PA树脂，步骤1中的AS基树脂、颜料、相容剂、成核剂、和抗氧剂混合后，投入双螺杆挤出机中，熔融挤出，同时经过冷却和造粒，即获得本发明的PA/AS基树脂复合物；
所述双螺杆挤出机共分为九区，各区温度为：一区温度230℃，二区温度230℃，三区温度230℃，四区温度230℃，五区温度230℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度245℃，九区温度250℃；主机转速250转/分钟。
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