CN107513262A - 聚酮组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚酮组合物，其由下述重量份的组份制成：聚酮树脂90~100份，石墨烯0.1~1份，抗氧剂0~0.5份，液体助剂0.2~1份，稳定剂0~1份，润滑剂0~0.5份。本发明提供了一种改善聚酮树脂抗UV降解的新途径；拓宽了石墨烯的应用范围；本发明具有设计简单、易于实现，并可以增加一些组分的比例做成母粒的形式直接和聚酮树脂批混进行注塑成制品。

Description

聚酮组合物
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及含抗UV光降解作用的稳定剂的聚酮聚合物组合物。
背景技术
聚酮(POK)是由一氧化碳、丙烯等单体聚合得到的共聚物，最早由英国shell公司开始进行工业化生产，据报道与尼龙相比，聚酮的抗冲击力要强3倍，对化学物质的稳定性也要强1.4～2.5倍”，“它比现在最硬的材料聚甲醛(POM)还要硬14倍以上。聚酮也具有极好的耐热性、耐化学性、耐冲击性和耐磨性等性能。因其具有很多优点，被应用到多个工业领域中，但因酮基的存在使其具有比较差的耐光老化性能，从而限制了其使用范围，故人们对其抗光老化方面进行了许多的研究，如专利CN1181771A提出的在聚酮中添加2-(羟芳基)-1，3，5-三嗪来提高聚酮抗UV性能，还有专利US-A-4954584提出优选炭黑和二苯胺稳定剂的混合物以及专利US-A-5149733提出使用炭黑和位阻硫代双酚稳定剂的混合物都是提高聚酮抗UV性能的方法，这些方法有利于提高聚酮聚合物的抗UV性能，使聚酮的使用范围进一步扩大。
石墨烯是一种新型的纳米材料，它具有很多优异的性能，如最强的强度，因而认为可以应用在很多领域；同是人们也不断在研究其新的特性，以期望可以应用更多的领域，如云南大学的李妹明研究了不同结构的石墨烯光学性质时候，发现石墨烯在紫外和可见光波段有很强的吸收与反射，并在紫外光波段有较强的吸收，以期望可以应用在太阳能电池和其他材料中。
发明内容
本发明的目的在于利用石墨烯光学特性，制备一种改进聚酮聚合物抗UV性能的组合物，并增加石墨烯的应用范围。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
该组合物由下述重量份的组分制成：：
所述的聚酮树脂在240℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为6～200g/10min。
石墨烯分很多多种，如氧化石墨烯、增强石墨烯和导电石墨烯一种或者多种，本专利优选氧化石墨烯。
所述的抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(Irganox1010)、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)‐1,3‐苯二甲酰胺(S‐EED)，N,N'‐双‐(3‐(3,5‐二叔丁基‐4‐羟基苯基)丙酰基)己二胺(1098)中的一种或者多种，优选S-EED。
所述的液体助剂为丙二醇、甘油、山梨糖醇和甘露糖醇一种或者多种，本专利优选山梨糖醇。液体助剂主要方便石墨烯混合到聚酮树脂，因为石墨烯是纳米材料，粒径很小，简单的共混不易加到聚酮树脂中；选用液体助剂另也有一个目的就是能够通过它与其他助剂共同改善聚酮树脂的熔融加工稳定性。
所述的稳定剂为磷酸铝、硼酸铝和硅酸铝一种或者多种，优选磷酸铝。
所述的润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硅酮、聚乙烯蜡或季戊四醇硬脂酸脂中的一种或者多种，优选乙撑双硬脂酰胺。
该组合物制备步骤如下：
称取聚酮树脂加入到高混机中，边搅拌边加入液体助剂，加完后，再搅拌30秒，然后将抗氧剂、润滑剂和稳定剂依次加入到高混机中，再混料1‐2分钟后停止，然后将混好的聚酮混合物加到挤出机的料斗中；通过双螺杆挤出机，在220-245℃下挤出，以线料形式排出后通过造粒机造粒，将造好的粒料在110℃烘箱中干燥4小时后，分别通过注塑机制成根据ASTM D 638和ASTM D 6110规定的标准样条。
所述双螺杆挤出机的双螺杆直径为35mm，长径比为35。
本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明在聚酮树脂中添加石墨烯改善了聚酮树脂抗UV降解性能；
2、拓宽了石墨烯的应用范围；
3、本发明具有设计简单、易于实现，并可以增加一些组分的比例做成母粒的形式直接和聚酮树脂批混进行注塑成制品。
具体实施方式
以下结合所示实施例对本发明作进一步的说明。
A:聚酮树脂：韩国晓星的M‐230A
B:石墨烯：常州第六元素的氧化石墨烯SE2430
C:抗氧剂：S-EED
D:液体助剂：山梨糖醇
E:稳定剂：磷酸铝
F润滑剂：市售EBS
本发明各实施例的聚酮组合物制备方法如下：
称取聚酮树脂加入到高混机中，边搅拌边加入液体助剂，加完后，再搅拌30秒，然后将抗氧剂、润滑剂和稳定剂依次加入到高混机中，再混料1‐2分钟后停止，然后将混好的聚酮混合物加到挤出机的料斗中；通过双螺杆挤出机，在220-245℃下挤出，以线料形式排出后通过造粒机造粒，将造好的粒料在110℃烘箱中干燥4小时后，分别通过注塑机制成根据ASTM D 638和ASTM D 6110规定的标准样条。
实施例中(实施例4为对比例)各组分百分比(重量百分比％)如表1所示：
表1.实施例各组分的用量比例情况
以上各组份比例按照上述组合物制备步骤获得粒料，将这些粒料按照ASTM标准注塑成拉伸样条和缺口冲击样条，将这些测试样条进行加速UV老化；加速老化通过将样条在紫外老化装置中暴露于荧光灯源下进行，用于研究的QUV加速老化试验装置装有UV-340A荧光等，加速老化实验条件采用连续UV暴露，无任何水冷凝阶段，试验黑板温度为50℃。
聚酮聚合物光降解导致聚合物部件的伸长率降低，以及缺口冲击强度的降低，因而稳定效果可以通过测试其相对保留性测定。
表2.暴露于QUV老化之前和之后的断裂伸长率变化情况
表3.暴露于QUV老化之前和之后的缺口冲击强度变化情况
通过表2和表3列出的各样品的性能，聚酮聚合物保持了更好的断裂伸长率和冲击强度，从而可以证明通过本发明稳定剂对聚酮聚合物提供更大的抗UV性能。
按照这种方式形成的稳定聚酮聚合物也用于玻璃纤维增强或矿物填充聚酮聚合物中，也可用于生产给定用的纤维、片材和薄膜等，它们可以通过常规的成型方式进行生产，如挤出、注塑和热压成型等。该组合物适合于最终产品可能直接暴露于紫外线下的用途，如汽车的有光老化要求的内外件。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.聚酮组合物，由下述重量份的组分制成：
聚酮树脂 90~100份，
石墨烯 0.1~1份，
抗氧剂 0~0.5份，
液体助剂 0.2~1份，
稳定剂 0~1份，
润滑剂 0~0.5份。
2.如权利要求1所述聚酮组合物，其特征在于，所述的聚酮树脂在240℃、2.16kg的测试条件下的熔体流动速率为6~200g/10min。
3.如权利要求1所述聚酮组合物，其特征在于，所述石墨烯为氧化石墨烯、增强石墨烯和导电石墨烯中的一种或者多种。
4.如权利要求1所述聚酮组合物，其特征在于，所述抗氧剂选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)-1,3-苯二甲酰胺、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的一种或多种。
5.如权利要求1所述聚酮组合物，其特征在于，所述液体助剂为丙二醇、甘油、山梨糖醇和甘露糖醇一种或者多种。
6.如权利要求1所述聚酮组合物，其特征在于，所述的稳定剂为磷酸铝、硼酸铝和硅酸铝一种或者多种。
7.如权利要求1所述聚酮组合物，其特征在于，所述的润滑剂选自乙撑双硬脂酰胺、硬脂酸钙、硅酮、聚乙烯蜡和季戊四醇硬脂酸脂中的一种或者多种。
8.权利要求1-7任一项所述聚酮组合物的制备方法，其特征在于，步骤如下：
称取聚酮树脂加入到高混机中，边搅拌边加入液体助剂，然后将抗氧剂、润滑剂和稳定剂依次加入到高混机中，再混料1-2分钟后停止，然后将混好的聚酮混合物加到挤出机的料斗中；通过双螺杆挤出机，在220-245℃下挤出，以线料形式排出后通过造粒机造粒，将造好的粒料在110℃烘箱中干燥4小时后，通过注塑机制成样条。
9.如权利要求8所述聚酮组合物的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的双螺杆直径为35mm，长径比为35。
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