CN101469127B - 一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法 - Google Patents

一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，该方法是先在反应器中将功能化单体与内酰胺进行反应，制备酰化内酰胺；然后用螺杆挤出机，在转速为10-600转/分钟，温度为30-500℃下，将聚烯烃10-90重量份、内酰胺10-90重量份、酰化内酰胺0.05-4重量份、自由基引发剂0.01-1重量份和阴离子引发剂0.1-6重量份一起反应挤出并造粒制得聚烯烃尼龙原位合金，所述的聚烯烃和内酰胺总重量份为100重量份；酰化内酰胺和阴离子引发剂的重量比为1∶10-10∶1。与现有技术相比，本发明具有工艺简单、性能稳定等优点。

Description

一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料，尤其涉及一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法。
背景技术
在尼龙中掺混其他聚合物以改善尼龙的某些缺陷或提高某些性能，满足不同用途的需要，是制备高性能尼龙工程塑料的主要途径。聚烯烃作为成本相对低廉的树脂，将其加入到尼龙中能够改善尼龙的吸水性，尺寸稳定性等。但由于聚烯烃与尼龙分子间极性相差较大，将二者直接共混会导致相分离，因此需要加入相容剂，才能制备出相容性较好的聚烯烃/尼龙合金。
目前，制备聚烯烃/尼龙合金的主要方法是将聚烯烃、尼龙、聚烯烃的极性功能化单体接枝物进行熔融共混制得。然而由于聚烯烃的极性功能化单体接枝物的制备过程中往往会有单体残留，这会导致聚烯烃/尼龙合金性能的下降。本发明所述的聚烯烃/尼龙原位合金的制备方法是一步法合成接枝物和尼龙，这种方法不仅能有效避免单体残留问题，提高制品稳定性，而且能降低成本，简化工艺。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单、性能稳定的聚烯烃尼龙原位合金的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，其特征在于，该方法是先在反应器中将功能化单体与内酰胺进行反应，制备酰化内酰胺；然后用螺杆挤出机，在转速为10-600转/分钟，温度为30-500℃下，将聚烯烃10-90重量份、内酰胺10-90重量份、酰化内酰胺0.05-4重量份、自由基引发剂0.01-1重量份和阴离子引发剂0.1-6重量份一起反应挤出并造粒制得聚烯烃尼龙原位合金，所述的聚烯烃和内酰胺总重量份为100重量份；酰化内酰胺和阴离子引发剂的重量比为1∶10-10∶1。
所述的聚烯烃尼龙原位合金的原料中还包括抗氧剂、稳定剂、增韧剂、着色剂0.5-10重量份。
所述的螺杆挤出机包括单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机；挤出机的长径比在15-100范围内，采用多个加料口，附加侧向喂料装置，液体定量加料装置，真空排气装置。
所述的功能化单体含有碳碳双键，且同时含有酸酐、酰氯、异氰酸酯、酯基中的一个或几个基团。
所述的功能化单体包括马来酸酐、丙烯酸酰氯、3-异丙烯基-a，a’-二甲基苄基-异氰酸酯、(甲基)丙烯酸甲酯。
所述的内酰胺包括己内酰胺、辛内酰胺、十二内酰胺。
所述的聚烯烃为聚烯烃塑料。
所述的聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯。
所述的自由基引发剂包括异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯；优选过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酸叔丁酯。
所述的阴离子引发剂是具有内酰胺阴离子结构的化合物，包括己内酰胺钠、十二内酰胺钠、己内酰胺溴化镁。
与现有技术相比，本发明通过功能化单体与内酰胺进行反应制得酰化内酰胺；然后运用挤出机将聚烯烃、内酰胺、酰化内酰胺、自由基引发剂及其阴离子引发剂一起反应挤出并造粒制得聚烯烃/尼龙原位合金。
本发明所述的聚烯烃/尼龙原位合金的制备方法是在挤出过程中，使酰化内酰胺上的两种基团发生反应，一个是酰化内酰胺上的碳碳双键在自由基引发剂的作用下，将酰化内酰胺接枝到聚烯烃上，另一个是酰化内酰胺上的酰化基团与阴离子引发剂作用引发内酰胺聚合。这样接枝到聚烯烃上的酰化内酰胺引发内酰胺聚合后就生成了尼龙接枝聚烯烃，而没接枝到聚烯烃上的酰化内酰胺引发内酰胺聚合后就生成了尼龙均聚物，从而制备得聚烯烃/尼龙原位合金。
本发明所述的聚烯烃/尼龙原位合金的制备方法，其特点在于将功能化单体接枝聚烯烃工艺和尼龙阴离子开环聚合的工艺结合起来，采用一步法制备聚烯烃/尼龙原位合金。该制备方法的优点在于工艺简单、性能稳定。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1～5
以聚乙烯/尼龙6原位合金的制备为例，说明本发明的聚烯烃/尼龙原位合金的制备方法与性能。
(1)酰化内酰胺的制备
取49g马来酸酐加入到80g己内酰胺热溶液中，在氮气保护下，160℃加热搅拌4h。在140℃下通过减压蒸馏，去除未反应的马来酸酐和己内酰胺，然后将制得的酰化内酰胺冷却粉碎后备用。
(2)螺杆挤出机
所采用的螺杆挤出机是同向旋转积木式啮合型双螺杆挤出机，螺杆直径为35mm，长径比为60，变频调速，采用十四段加热控温，在挤出机的第九段和第十四段进行真空排气。
(3)聚乙烯/尼龙6原位合金的制备
将聚乙烯、己内酰胺、酰化内酰胺、过氧化二异丙苯、己内酰胺钠经过初步混合后，加入挤出机的喂料装置中。挤出机的进料量设定为5kg/h，主机转速为150r/min，机筒温度设定为160-240℃，机头温度设定为240℃。原料配方及产品性能见表1。
表1聚烯烃/尼龙原位合金的配料及性能
  实施例   1   2   3   4   5
  聚乙烯(kg)   10   30   50   70   90
  己内酰胺(kg)   90   70   50   30   10
  酰化内酰胺(kg)   2   2   1   1   0.5
  过氧化二异丙苯(kg)   0.02   0.05   0.05   0.1   0.1
  己内酰胺钠(kg)   3   3   2   2   1
  拉伸强度(MPa)   59.7   48.4   40.6   31.9   19.2
  断裂伸长率(％)   102   127   156   181   204
  弯曲强度(MPa)   77.3   60.5   45.3   32.6   15.1
  弯曲模量(MPa)   2013   1505   1186   729   293
  悬臂梁缺口冲击强度(25℃)/(J/m) 118 262 394 490 632
实施例6
一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，先在反应器中将马来酸酐与己内酰胺进行反应，制备酰化内酰胺；然后用单螺杆挤出机，在转速为10转/分钟，温度为30℃下，将聚乙烯10kg、己内酰胺90kg、酰化内酰胺0.05kg、过氧化二异丙苯0.01kg、己内酰胺钠0.5kg和抗氧剂、稳定剂0.5kg一起反应挤出并造粒制得聚烯烃尼龙原位合金。
实施例7
一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，先在反应器中将丙烯酸酰氯与辛内酰胺进行反应，制备酰化内酰胺；然后用多螺杆挤出机，采用多个加料口，附加侧向喂料装置，液体定量加料装置，真空排气装置，在转速为600转/分钟，温度为500℃下，将聚丙烯90kg、辛内酰胺10kg、酰化内酰胺0.6kg、过氧化二叔丁基1kg、十二内酰胺钠6kg和抗氧剂、稳定剂、增韧剂、着色剂0.5kg一起反应挤出并造粒制得聚烯烃尼龙原位合金。

Claims (8)

1.一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，其特征在于，该方法是先在反应器中将功能化单体与内酰胺进行反应，制备酰化内酰胺；然后用螺杆挤出机，在转速为10-600转/分钟，温度为30-500℃下，将聚烯烃10-90重量份、内酰胺10-90重量份、酰化内酰胺0.05-4重量份、自由基引发剂0.01-1重量份和阴离子引发剂0.1-6重量份一起反应挤出并造粒制得聚烯烃尼龙原位合金，所述的聚烯烃和内酰胺总重量份为100重量份；酰化内酰胺和阴离子引发剂的重量比为1∶10-10∶1；
所述的功能化单体含有碳碳双键，且同时含有酸酐、酰氯、异氰酸酯、酯基中的一个或几个基团，包括马来酸酐、丙烯酸酰氯、3-异丙烯基-a，a-二甲基苄基-异氰酸酯、(甲基)丙烯酸甲酯。
2.根据权利要求1所述的一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，其特征在于，所述的聚烯烃尼龙原位合金的原料中还包括抗氧剂、稳定剂、增韧剂、着色剂0.5-10重量份。
3.根据权利要求1所述的一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，其特征在于，所述的螺杆挤出机包括单螺杆挤出机、双螺杆挤出机、多螺杆挤出机；挤出机的长径比在15-100范围内，采用多个加料口，附加侧向喂料装置，液体定量加料装置，真空排气装置。
4.根据权利要求1所述的一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，其特征在于，所述的内酰胺包括己内酰胺、辛内酰胺、十二内酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，其特征在于，所述的聚烯烃为聚烯烃塑料。
6.根据权利要求1所述的一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，其特征在于，所述的聚烯烃包括聚乙烯、聚丙烯。
7.根据权利要求1所述的一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，其特征在于，所述的自由基引发剂包括异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基、过氧化二苯甲酰、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化叔戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯。
8.根据权利要求1所述的一种聚烯烃尼龙原位合金的制备方法，其特征在于，所述的阴离子引发剂是具有内酰胺阴离子结构的化合物，包括己内酰胺钠、十二内酰胺钠、己内酰胺溴化镁。
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