CN101760009A - 一种可直接注塑粘接tpe的增强尼龙合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种可直接注塑粘接tpe的增强尼龙合金材料及其制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料及其制备方法，属于合金材料的改性和加工领域。按重量份计，该合金材料组成包括：尼龙6切片40～70份、聚烯烃5～25份、相容剂5～20份、玻璃纤维10～35份、硫酸钙晶须5～25份、其他添加剂0.2～5份。本发明的优点是加工简便，粘接性强，制件外表美观，性能优异，且能有效的降低成本，可用于制造汽车天窗折板材料。

Description

一种可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种复合增强尼龙合金材料及其制备方法，具体为一种可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料及其制备方法。属于合金材料的改性和加工领域。
背景技术
尼龙6(PA6)工程塑料具有高韧性、耐磨性、自润滑、自熄性、耐油和耐腐蚀等良好的综合性能，产量居五大工程塑料之首，被广泛应用于汽车、电子电气、机械、铁路、兵器和建筑等领域。
由于尼龙PA6与热塑性弹性体TPE极性和结构上的差异，导致两种材料的相容性差，如若不对PA6或TPE进行相应改性以提高二者的相容性，会直接影响到产品的性能。比如TPE二次注塑粘接增强PA6，未改性的两种材料界面作用力弱，易剥落，影响制件的功能性和使用性。
在PA6基体中混入一定量的聚烯烃，并以马来酸酐接枝弹性体对两种聚合物进行增容，所形成的PA6/聚烯烃合金可明显改善上述TPE与PA6的粘接效果。PA6/聚烯烃合金包括PA6/PP、PA6/PE、PA6/EPDM、PA6/POE等。
对于玻纤增强PA6/PP合金，已有人作了相关研究并进行了报道。中国专利CN 101195707A，公开日2008年6月11日，该发明专利申请的名称为“一种玻璃纤维增强尼龙6-聚丙烯合金材料”。该合金材料其组成成分的重量配比为：尼龙6树脂55～70份，聚丙烯2～10份，玻璃纤维10～35份，增韧剂1～10份，抗氧剂0.1～0.5份。该发明的优点是合金材料成本低廉，具有良好的冲击性能，并且其他力学性能基本保持不变。该发明专利也公开了其产品的制作方法，将基体树脂、增韧剂、抗氧剂等均匀混合后进入双螺杆挤出机，同时从双螺杆挤出机专用的玻璃纤维口处添加玻璃纤维，共混挤出后冷却、风干、切粒后即得成品。
本发明在前者玻纤增强的基础上引入硫酸钙晶须，并与玻璃纤维形成协同作用，对PA6/聚烯烃合金树脂复合增强改性。由本法制得的合金材料并加工成型的制件不仅性能优异，外表美观，而且对二次注塑TPE具有较强的粘接作用，生产成本也得到了有效降低，有很大的实用性和商业价值。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种可直接注塑粘接TPE的复合增强尼龙合金材料。其无须添加粘接剂，解决了TPE  次注塑粘接增强PA6易剥离的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。
一种可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料，按重量份计，其组成和配比为：
尼龙6切片            40～70份
聚烯烃               5～25份
相容剂               5～20份
玻璃纤维             10～35份
硫酸钙晶须           5～25份
其他添加剂           0.2～5份
所述的尼龙6切片的数均分子量在5000～30000。
所述的聚烯烃为聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，乙烯-辛烯共聚物(POE)，乙烯-丙烯共聚物(EPDM)，苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)和苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)中的一种或几种组合物；
所述的相容剂为马来酸酐接枝的聚丙烯(PP)，低密度聚乙烯(LDPE)，乙烯-辛烯共聚物(POE)，苯乙烯-氢化丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)和苯乙烯-丁二烯共聚物(SBS)弹性体中的一种。
所述的玻璃纤维为无碱、中碱、高强度玻纤，玻纤直径为5～20μm。
所述的硫酸钙晶须平均直径为0.2～8μm，平均长度为10～200μm。
所述的其他添加剂包括抗氧剂，耐光照助剂，阻燃剂，各种颜色添加剂，各种酯类或脂肪酸类润滑剂等；
上述可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料的制备方法，其具体步骤为：
(1)按上述重量配比称取原料。
(2)将尼龙6、聚烯烃、相容剂、玻璃纤维、硫酸钙晶须、抗氧剂、耐光照助剂和其他添加剂均匀混和后进入双螺杆挤出机，在专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，加工工艺如下：一区温度190～210℃，二区温度220～240℃，三区温度220～240℃，四区温度220～240℃，五区温度220～250℃，主机转速250～400转/分钟。
(3)挤出后冷却、干燥、切粒即得复合增强尼龙合金改性料。
(4)用复合增强尼龙合金改性料先一次注塑成成品件，再以成品件作为嵌件，二次注塑TPE，实现两种材料的粘接。
首先，在树脂基体中采用了聚烯烃及马来酸酐接枝弹性体作为相容剂以提高尼龙6与TPE的界面粘接作用，解决了TPE二次注塑粘接增强PA6易剥离的问题，也使加工成型工序更加简易快捷，此外合金材料能有效的降低成本，提高了其实用性和商业价值。
其次，配方中采用玻璃纤维和硫酸钙晶须复合增强PA6/PP合金基材。通过玻璃纤维和晶须的协同作用，表现出十分显著的增强效果。在一定的添加量和添加比例下，两者复合增强效果可超过纯玻纤。不仅提升了复合材料的强度、模量、耐高温性、尺寸稳定性、表面光洁度，而且由于硫酸钙晶须自身的价格优势，可进一步降低生产成本。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明。
在实施例及对比例合金材料配方中，尼龙6牌号为PA6-YH800，岳阳石化生产。
所述的聚烯烃PP牌号为M1200HS(熔指约10g/10min)，中石化提供；聚烯烃POE为杜邦公司产的线形乙烯-辛烯共聚物，密度为0.88～0.90g/cm3，熔融指数为1～50g/10min。
所述的相容剂马来酸酐接枝PP牌号为Bondyram 1001，Polyram以色列生产，接枝率为1％；马来酸酐接枝POE牌号为Bondyram 7003，Polyram以色列生产，接枝率为0.7％。
所述的玻纤为巨石集团生产，牌号为ER13-2000-988A。
所述的硫酸钙晶须由洛阳亮东非金属材料科技开发有限公司生产，平均直径为1～4μm，平均长度为50～200μm。
所述的其他添加剂为抗氧剂1098和168(1∶1)。其中抗氧剂1098为Ciba公司生产，商品牌号为Irganox 1098，化学名称为N，N-双-[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基]己二胺。抗氧剂168为Ciba公司生产，商品牌号为Irgafos 168，化学名称为三(2，4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
树脂和各种添加剂在高速混合器中干混3～5分钟，再在双螺杆挤出机中经熔融挤出，造粒，其工艺为：一区温度190～210℃，二区温度220～240℃，三区温度220～240℃，四区温度220～240℃，五区温度220～250℃，主机转速250～400转/分钟。
产品性能测试方法：
拉伸性能，按ISO527方法，拉伸速度为50mm/min，样条尺寸为150*10*4mm。
弯曲性能，按ISO178方法，试验速度为2mm/min，样条尺寸为80*10*4mm，跨距64mm。
缺口Charpy冲击强度，按ISO179方法，样条尺寸为80*10*4mm，缺口深度为试样厚度的五分之一。
实施例1～实施例5及对比例1～对比例3的组分重量配比见下表：
  材料名称  实施例1  实施例2  实施例3  实施例4  实施例5  对比例1  对比例2  对比例3
  尼龙6  55  55  60  50  50  55  60  50
PP - 10 5 5 5 10 5 5
  马来酸酐接枝PP   -   10   5   5   5   10   5   5
  POE   10   -   -   -   -   -   -   -
  马来酸酐接枝POE   10   -   -   -   -   -   -   -
  玻璃纤维   15   15   15   20   35   25   30   40
  硫酸钙晶须   10   10   15   20   5   -   -   -
  1098/168(1∶1)   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4   0.4
各配方的测试结果如下
  测试项目   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   对比例1   对比例2   对比例3
  拉伸强度(MPa)   93   130   136   167   184   117   124   190
  断裂伸长率(％)   5.3   4.4   5.6   6.7   4.2   3.6   5.3   4.6
  弯曲强度(MPa)   134   165   208   224   257   148   192   264
  弯曲模量(MPa)   5132   6464   7177   8864   11085   6157   6423   11269
  Charpy缺口冲击(KJ/m2)   17.2   8.4   13.7   14.8   14.3   6.2   12.3   15.6
  Charpy冲击(KJ/m2)   54   46   57   73   74   45   64   77
由实施例2～实施例5与对比例1～对比例3的对比可以看出，硫酸钙晶须与玻纤的复合增强效果显著。当填充量在30份左右，硫酸钙晶须与玻纤添加比例相等时，硫酸钙晶须与玻纤对基体树脂的复合增强效果优于纯玻纤。可能是由于晶须的强度大，在螺杆中长径比易得到保持而不被剪切，从而对树脂具有较好的增强效果，此外与玻纤产生协同效应，使增强效果更为突出。
按照实施例1～实施例5与对比例1～对比例3的配方制备的复合增强尼龙合金材料用于TPE二次注塑粘接增强PA6，8种合金材料对TPE都具有一定的粘接效果，但从粘接作用力及外表光洁度来看，实施例2配方最佳。

Claims (8)

1.一种可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料，按重量份计，其组成和配比为：
尼龙6切片                40～70份
聚烯烃                   5～25份
相容剂                   5～20份
玻璃纤维                 10～35份
硫酸钙晶须               5～25份
其他添加剂               0.2～5份。
2.根据权利1要求所述的一种可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料，其特征在于：所述的尼龙6切片的数均分子量为5000～30000。
3.根据权利1要求所述的一种可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料，其特征在于：所述的聚烯烃为PP、PE、POE、EPDM、SEBS和SBS中的一种或几种组合物。
4.根据权利1要求所述的可直接注塑粘接TPE的复合增强尼龙合金材料，其特征在于：所述的相容剂为PP、LDPE、POE、SEBS和SBS弹性体中的一种。
5.根据权利1要求所述的一种可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为无碱、中碱和高强度玻纤中的一种，玻纤直径为5～20μm。
6.根据权利1要求所述的一种可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料，其特征在于：硫酸钙晶须的平均直径为0.2～8μm，平均长度为10～200μm。
7.根据权利1要求所述的一种可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料，其特征在于：其他添加剂包括抗氧剂，耐光照助剂，阻燃剂，各种颜色添加剂和各种酯类、脂肪酸类润滑剂。
8.一种制备权利1要求所述的可直接注塑粘接TPE的增强尼龙合金材料的方法，其具体步骤为：
(1)按权利要求1重量份配比称取原料；
(2)将尼龙6、聚烯烃、玻璃纤维、硫酸钙晶须、相容剂和其它添加剂均匀混和后进入双螺杆挤出机，在专用玻璃纤维口处添加玻璃纤维，加工工艺如下：一区温度190～210℃，二区温度220～240℃，三区温度220～240℃，四区温度220～240℃，五区温度220～250℃，主机转速250～400转/分钟；
(3)挤出后冷却、干燥、切粒即得增强尼龙合金改性料；
(4)用挤出的增强尼龙合金改性料先注塑成成品件，再以成品件作为嵌件，直接注塑TPE，实现两种材料的粘接。
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