CN102363673A - 一种pa6/asa合金材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PA6/ASA合金材料及其制备方法，该PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：PA6100份、ASA 10-40份、相容剂5-25份、复合阻燃剂10-30份、玻璃纤维10-30份、润滑剂0.1-2份、抗氧剂0.1-2份。本发明制备的PA6/ASA合金材料，ASA材料的结构为丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯，其相对于ABS材料的苯乙烯-丁二烯-丙烯腈，没有不饱和的丁二烯结构，因而具有非常优异的耐候性；同时，ASA材料中的丙烯酸酯结构相对于丁二烯结构，对PA6的相容性更加良好，因而PA/ASA材料相对于PA/ABS具有更加良好的应用前景，可以替代PA/ABS材料。
Description
[技术领域]
本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种PA6/ASA合金材料及其制备方法。
[背景技术]
PA/ABS合金的研发和生产已经有较久的历史，PA属于结晶性、高吸水性材料，与非结晶性材料做成的合金材料，既避免了结晶性材料注塑成型过程中尺寸收缩所带来的尺寸稳定性问题，又降低了PA材料的高吸水性。但是现有技术中的PA/ABS合金中的ABS组分含有不饱和结构：丁二烯，因而在耐候性方面显得不足。
[发明内容]
本发明提供了一种PA6/ASA合金材料及其制备方法，该合金的耐候性好，且ASA的丙烯酸酯结构相对于丁二烯结构，对PA6的相容性更加良好。
本发明的技术方案是：
一种PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：
一种PA6/ASA合金材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述所述的重量份数称取PA6和ASA，混合均匀；
步骤二、按上述所述的重量份数称取相容剂和复合阻燃剂，混合均匀；
步骤三、按上述所述的重量份数称取润滑剂和抗氧剂，混合均匀；
步骤四、将上述步骤一、步骤二、步骤三混合好的物料一起加入到混合器中继续混合直至均匀；
步骤五、将步骤四混合后的物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，将玻璃纤维加入侧喂料斗中，经熔融反应，挤出，造粒；双螺杆挤出机加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度225-250℃、二区温度225-250℃、三区温度225-250℃、四区温度235-260℃、五区温度235-260℃、六区温度225-250℃、七区温度215-240℃、八区温度235-260℃；螺杆转速350-450r/min，停留时间2-10min。
本发明制备的PA6/ASA合金材料，ASA材料的结构为丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯，其相对于ABS材料的苯乙烯-丁二烯-丙烯腈，没有不饱和的丁二烯结构，因而具有非常优异的耐候性；同时，ASA材料中的丙烯酸酯结构相对于丁二烯结构，对PA6的相容性更加良好，因而PA/ASA材料相对于PA/ABS具有更加良好的应用前景，可以替代PA/ABS材料。
[具体实施方式]
下面结合具体的实施例对本发明做一详细的阐述。
在下述各个实施例中，PA6的相对粘度为2.4-3.8P·S；ASA可以为丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯三元共聚物，其丙烯酸酯含量为15-70％；相容剂可以由ASA接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯-马来酸酐共聚物、SEBS接枝马来酸酐中的至少一种与PMMA按重量比例2∶1混合而成，其中，具体实施时，ASA接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐中，马来酸酐接枝率为0.2-3％；丙烯腈-苯乙烯-马来酸酐共聚物中，马来酸酐的重量百分比为8-25％；PMMA为注塑级别的聚甲基丙烯酸甲酯；复合阻燃剂可以由含溴阻燃剂和三氧化二锑复配而成，可以按重量比1∶1复配，其中含溴阻燃剂可以为多溴联苯醚、十溴二苯乙烷、溴化聚苯乙烯、聚溴化苯乙烯、溴化环氧树脂、溴化聚碳酸酯、溴代三嗪的一种或几种的混合物；玻璃纤维可以为短切玻纤，短切长度3-24mm，单丝直径5-15um；润滑剂为超高分子量聚硅氧烷；抗氧剂由四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)辅抗氧剂复配而成，复配比例可以是1∶1，比如瑞士ciba公司的抗氧剂1010和168。
其中，PA6具有耐磨、耐溶、耐油、使用温度广等优点，是目前产量最大的工程塑料；PMMA具有良好的耐光性，且其中含有的丙烯酸酯组分对于PA和ASA起到较好的相容性，因此非常适于作为PA/ASA合金材料的相容剂。ASA结合了苯乙烯具有的光泽性和成型性，丙烯腈具有刚性和耐药品性以及优异的机械性能、丙烯酸酯具有的耐冲击性，与尼龙共混可以改善尼龙的尺寸稳定性、冲击强度、耐化学性以及加工性能。
在发明中，所使用到的材料如PA6、ASA、PMMA均为具有良好耐候性的材料，因此加上加玻纤增强改性、加阻燃剂防火改性之后所得的PA6/ASA合金材料同时兼具耐候、防火、高强度等特点，对于应用于户外的电动工具手柄等领域，具有非常积极的意义。
实施例1：
该实施例的PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：PA6 100份、ASA 10份、相容剂5份、复合阻燃剂(十溴二苯乙烷7、三氧化二锑3份)、润滑剂0.1份、抗氧剂1010 0.05份、168 0.05份、玻璃纤维10份；
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量份数称取PA6和ASA，混合均匀；
步骤二、按上述所述的重量份数称取相容剂和复合阻燃剂，混合均匀；
步骤三、按上述所述的重量份数称取润滑剂和抗氧剂，混合均匀；
步骤四、将上述步骤一、步骤二、步骤三混合好的物料一起加入到混合器中继续混合直至均匀；
步骤五、将步骤四混合后的物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，将玻璃纤维加入侧喂料斗中，经熔融反应，挤出，造粒；双螺杆挤出机加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度225℃、二区温度225℃、三区温度225℃、四区温度235℃、五区温度235℃、六区温度225℃、七区温度215℃、八区温度235℃；螺杆转速350r/min，停留时间2min。
实施例2：
该实施例的PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：PA6 100份、ASA 15份、相容剂12份、复合阻燃剂(十溴二苯乙烷11份、三氧化二锑4份)、润滑剂0.2份、抗氧剂1010 0.1份、168 0.1份、玻璃纤维10份；
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量份数称取PA6和ASA，混合均匀；
步骤二、按上述所述的重量份数称取相容剂和复合阻燃剂，混合均匀；
步骤三、按上述所述的重量份数称取润滑剂和抗氧剂，混合均匀；
步骤四、将上述步骤一、步骤二、步骤三混合好的物料一起加入到混合器中继续混合直至均匀；
步骤五、将步骤四混合后的物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，将玻璃纤维加入侧喂料斗中，经熔融反应，挤出，造粒；双螺杆挤出机加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度250℃、二区温度250℃、三区温度250℃、四区温度260℃、五区温度260℃、六区温度250℃、七区温度240℃、八区温度260℃；螺杆转速450r/min，停留时间10min。
实施例3：
该实施例的PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：PA6 100份、ASA 20份、相容剂18份、复合阻燃剂(十溴二苯乙烷15.5份、三氧化二锑4.5份)、润滑剂0.1份、抗氧剂1010 0.25份、168 0.25份、玻璃纤维15份；
其制备方法如下：
步骤一、按上述所述的重量份数称取PA6和ASA，混合均匀；
步骤二、按上述所述的重量份数称取相容剂和复合阻燃剂，混合均匀；
步骤三、按上述所述的重量份数称取润滑剂和抗氧剂，混合均匀；
步骤四、将上述步骤一、步骤二、步骤三混合好的物料一起加入到混合器中继续混合直至均匀；
步骤五、将步骤四混合后的物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，将玻璃纤维加入侧喂料斗中，经熔融反应，挤出，造粒；双螺杆挤出机加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度230℃、二区温度235℃、三区温度240℃、四区温度250℃、五区温度245℃、六区温度240℃、七区温度235℃、八区温度255℃；螺杆转速400r/min，停留时间5min。
实施例4：
该实施例的PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：PA6 100份、ASA 25份、相容剂20份、复合阻燃剂(十溴二苯乙烷17份、三氧化二锑5份)、润滑剂0.5份、抗氧剂1010 0.25份、168 0.25份、玻璃纤维18份；
其制备方法与实施例2相同。
实施例5：
该实施例的PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：PA6 100份、ASA 30份、相容剂23份、复合阻燃剂(十溴二苯乙烷18份、三氧化二锑7份)、润滑剂1份、抗氧剂1010 0.5份、168 0.5份、玻璃纤维25份；
其制备方法与实施例3相同。
实施例6：
该实施例的PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：PA6 100份、ASA 40份、相容剂25份、复合阻燃剂(十溴二苯乙烷22份、三氧化二锑8份)、润滑剂2份、抗氧剂1010 1份、168 1份、玻璃纤维30份；
其制备方法与实施例3相同。
对比例7：
该实施例的PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：PA6 100份、ASA 20份、复合阻燃剂(十溴二苯乙烷15.5份、三氧化二锑4.5份)、润滑剂0.1份、抗氧剂1010 0.25份、168 0.25份、玻璃纤维15份；
其制备方法如下：
将PA6、ASA、十溴二苯乙烷、三氧化二锑、润滑剂、抗氧剂1010和168在塑料容器中混合均匀；将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗，玻璃纤维通过侧喂料斗加入，经熔融反应、挤出，造粒；加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度235℃、二区温度240℃、三区温度245℃、四区温度245℃、五区温度245℃、六区温度240℃、七区温度230℃、八区温度240℃；螺杆转速控制在420r/min；停留时间5min。
对比例8：
该实施例的PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：PA6 100份、复合阻燃剂(十溴二苯乙烷15.5份、三氧化二锑4.5份)、润滑剂0.1份、抗氧剂1010 0.25份、168 0.25份、玻璃纤维15份；
其制备方法和对比例7相同。
对比例9：
该实施例的PA6/ASA合金材料，按重量份数，由以下组分组成：PA6 100份、ASA 20份、相容剂18份、复合阻燃剂(十溴二苯乙烷15.5份、三氧化二锑4.5份)、润滑剂0.1份、抗氧剂1010 0.25份、168 0.25份；
其制备方法与对比例7相同。
性能测试：
拉伸强度按GB/T 1040标准进行检验。试样类型为I型，样条尺寸(mm)：170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度)，拉伸速度为50mm/min；
弯曲强度和弯曲模量按GB 9341/T标准进行检验。试样类型为试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)，弯曲速度为20mm/min；
缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验。试样类型为I型，试样尺寸(mm)：(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)；缺口类型为A类，缺口剩余厚度为3.2mm。阻燃性能按UL-94标准测试：
实施例1-6、对比例7-9配方及材料性能见下表1：
表1
从实施例1～6看，随着玻璃纤维含量的增加，所得到的PA6/ASA合金材料的弯曲强度和弯曲模量不断上升，即加入玻璃纤维后所得材料的强度是不断增加的，这对于实际应用中的PA6/ASA合金材料来说将提升其尺寸稳定性，可以在更高负荷强度下使用。将实施例3与对比例7、8、9对比，可以发现，加入了相容剂之后对于表征材料韧性的冲击强度和断裂伸长率是提升的，这是由于相容剂增加了PA6和ASA的相容性、从而在受力破坏过程中可以吸收更多的能量。而且本发明制备的PA6/ASA合金材料在阻燃性能、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和断裂伸长率等方面的性能都能优于PA/ABS合金材料，完全可以替代PA/ABS材料。
由此可见，本发明制备的PA6/ASA合金材料，ASA材料的结构为丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯，其相对于ABS材料的苯乙烯-丁二烯-丙烯腈，没有不饱和的丁二烯结构，因而具有非常优异的耐候性；同时，ASA材料中的丙烯酸酯结构相对于丁二烯结构，对PA6的相容性更加良好，因而PA/ASA材料相对于PA/ABS具有更加良好的应用前景，可以替代PA/ABS材料。
以上对本发明所提供的一种PA6/ASA合金材料及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种PA6/ASA合金材料，其特征在于：按重量份数，由以下组分组成：
2.根据权利要求1所述的PA6/ASA合金材料，其特征在于：所述PA6的相对粘度为2.4-3.8P·S。
3.根据权利要求1所述的PA6/ASA合金材料，其特征在于：所述ASA为丙烯腈-丙烯酸酯-苯乙烯三元共聚物，其丙烯酸酯含量为15-70％。
4.根据权利要求1所述的PA6/ASA合金材料，其特征在于：所述相容剂由ASA接枝马来酸酐、丙烯腈-苯乙烯-马来酸酐共聚物、SEBS接枝马来酸酐中的至少一种与PMMA按重量比例2∶1混合而成。
5.根据权利要求4所述的PA6/ASA合金材料，其特征在于：ASA接枝马来酸酐、SEBS接枝马来酸酐中，马来酸酐接枝率为0.2-3％；丙烯腈-苯乙烯-马来酸酐共聚物中，马来酸酐的重量百分比为8-25％；PMMA为注塑级别的聚甲基丙烯酸甲酯。
6.根据权利要求1所述的PA6/ASA合金材料，其特征在于：所述复合阻燃剂由含溴阻燃剂和三氧化二锑复配而成。
7.根据权利要求1所述的PA6/ASA合金材料，其特征在于：所述玻璃纤维为短切玻纤，短切长度3-24mm，单丝直径5-15um。
8.根据权利要求1所述的PA6/ASA合金材料，其特征在于：所述润滑剂为超高分子量聚硅氧烷。
9.根据权利要求1所述的PA6/ASA合金材料，其特征在于：所述抗氧剂由四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)辅抗氧剂复配而成。
10.一种PA6/ASA合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、按权利要求1所述的重量份数称取PA6和ASA，混合均匀；
步骤二、按权利要求1所述的重量份数称取相容剂和复合阻燃剂，混合均匀；
步骤三、按权利要求1所述的重量份数称取润滑剂和抗氧剂，混合均匀；
步骤四、将上述步骤一、步骤二、步骤三混合好的物料一起加入到混合器中继续混合直至均匀；
步骤五、将步骤四混合后的物料投入到双螺杆挤出机的料斗中，将玻璃纤维加入侧喂料斗中，经熔融反应，挤出，造粒；双螺杆挤出机加工工艺如下：双螺杆挤出机一区温度225-250℃、二区温度225-250℃、三区温度225-250℃、四区温度235-260℃、五区温度235-260℃、六区温度225-250℃、七区温度215-240℃、八区温度235-260℃；螺杆转速350-450r/min，停留时间2-10min。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120229 |