CN102408709A - 聚邻苯二甲酰胺长纤包覆增强材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高强度、高耐温PPA增强材料；组分：聚邻苯二甲酰胺36～63、长玻纤60～35、浸润剂0.3～0.6、抗氧剂0.4～1.0、加工助剂1.0～2.0；本发明通过选择特定的原材料和配比，从而较好的解决了长玻纤在聚邻苯二甲酰胺中的包覆难题，生产出目前用玻纤增强最高的PPA玻纤增强材料，能够完全替代金属材料广泛应用，而且本发明的材料具有可再生性能，所以较之于有限的金属资源具有更长远的使用价值；在以塑代钢上此材料具有极为好的应用前景。

Description

聚邻苯二甲酰胺长纤包覆增强材料

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种高强度、高耐温PPA增强材料。

背景技术

聚邻苯二甲酰胺(简称PPA)是一种高强度、高刚性、高耐热、高性能、低吸水性、抗紫外、耐高温(290℃，1.82MPa)，低温(-60℃)；耐化学性好，尤其耐汽油，油脂和冷却液的能力远比PA66，PA6，PA46强。它还具有优越的环保性能，可达到德国LFGB，美国FDA级食品级标准。因此，其研究和应用是高分子材料领域的热点之一。

但现有技术中PPA材料的强度、刚度仍然不足以完全替代铝、铜、锌等有色金属及其合金材料，其应用领域仍有一定的局限。

发明内容

本发明的目的就提供一种高强度、高刚性、高耐温PPA增强材料。

为了实现上述发明，本发明采用的技术方案是：聚邻苯二甲酰胺长纤包覆增强材料，按重量份数计，组分如下：

聚邻苯二甲酰胺36～63、长玻纤60～35、浸润剂0.3～0.6、抗氧剂0.4～1.0、加工助剂1.0～2.0。

最好是：所述聚邻苯二甲酰胺为半结晶性聚邻苯二甲酰胺；长玻纤为ECT5301HP；浸润剂为KH550或570；抗氧剂为1098和626的复配物，加工助剂为PETS(季戊四醇硬脂酸酯)或硅酮母粒MB50-11或两者的复配物。

上述PPA增强材料的制备方法包括以下步骤：

a、按配比称取原辅料，并进行干燥处理，其中聚邻苯二甲酰胺需用除湿干燥法，露点-40℃，干燥温度130～140℃，干燥时间5～6小时，长玻纤烘干温度120～130℃；

b、将干燥好的聚邻苯二甲酰胺、浸润剂、抗氧剂、加工助剂加入高混机，进行高速混合3～5min；

c、将高混好的原辅料加入到长纤包覆机的双螺杆进料口中塑化，再将长纤维经过模头浸润包覆到材料表面，长玻纤重量占总组份的60～35份，经拉条、切粒，制得产品。

进一步的，所述步骤c中长纤包覆机中双螺杆加工温度为一区280℃、二区300℃、三区310℃、四区310℃、五区310℃、六区320℃、七区320℃，模头温度315～325℃。

原辅料在双螺杆中塑化时间为1～1.5分钟。

模头内物料压力10～15MPa。

步骤c中利用切粒机切成直径3～5mm，长5～12mm的PPA颗粒。

本发明通过选择特定的原材料和配比，从而较好的解决了长玻纤在聚邻苯二甲酰胺中的包覆难题，生产出目前用玻纤增强最高的PPA玻纤增强材料，能够完全替代金属材料广泛应用，而且本发明的材料具有可再生性能，所以较之于有限的金属资源具有更长远的使用价值；在以塑代钢上此材料具有极为好的应用前景。

具体实施方式

为使本领域技术人员更详细的了解本发明的使用方法和技术效果，提供以下实施例和相应的检测数据。

所用包覆机为科倍隆(南京)机械有限公司公司提供，所用原材料都是标准名称或牌号的产品，厂家等详情不再赘述。

实施例一

按重量份数称取板结晶性聚邻苯二甲酰胺：38份，浸润剂KH550：0.6份，抗氧剂1098和626按1∶2的复配物：1.0份，加工助剂PETS：2.0份。

按下述方法制备复合材料：

a、对原料聚邻苯二甲酰胺进行除温干燥(露点-40℃，干燥温度130℃，时间6小时)；

b、将干燥好的聚邻苯二甲酰胺称量加入高温机中，同时加入相应的浸润剂、抗氧剂、加工助剂后高速混合5min；

c、将高混好的原辅料加入长纤包覆机的双螺杆加料口中，进行熔融挤出，也就是塑化；再将经过15m长烘道，122℃烘干的长玻纤加入长纤包覆机模头，进行浸润包覆，玻纤含量通过模头和玻纤的牵引速度调整，经切粒机切成直径3m，长5mm的PPA颗粒。

双螺杆挤出机的各段温度为(℃)：

一区280、二区300、三区310、四区310、五区310、六区320、七区320，模头温度315℃；

塑化时间，也就是在双螺杆挤出机中物料停留时间1.2分钟，模头压力12～15MPa，切粒机牵引速度4～6m/min，控制玻纤含量为60±1。

实施例二

按重量份数称取半结晶性聚邻苯二甲酰胺：39份，浸润剂570：0.6份，抗氧剂1098和626按1∶1的复配物：0.8份，加工助剂硅酮母粒MB50-11：1.9份。按下述步骤制备复合材料：

a、对原料聚邻苯二甲酰胺进行除湿干燥(露点-40℃，干燥温度130℃，时间5.5小时)；

b、将干燥好的聚邻苯二甲酰胺称量加入高混机中，同时加入相应的浸润剂、抗氧剂、加工助剂后高混5min；

c、将高混好的原辅料加入长纤包覆机的双螺杆加料口中，进行熔融挤出，再将经过15m长烘道，125℃烘干的烘干的长玻纤加入长玻纤包覆机的模头进行浸润包覆，长玻纤含量通过模头和玻纤的牵引速度调整，经切粒机切成直径5mm，长12mm的PPA颗粒。

双螺杆挤出机的各段温度为(℃)

一区280、二区300、三区300、四区305、五区310、六区315、七区315、机头320，模头温度325℃；

物料停留时间1.2分钟，模头压力10～13MPa，切粒机牵引速度70～82m/min，控制玻纤含量为59±1。

实施例三

按重量份数称取半结晶性聚邻苯二甲酰胺：40份，浸润剂KH550：0.6份，抗氧剂1098和626按1∶0.4的复配物：0.8份，加工助剂PETS与硅酮母粒MB50-11按1∶1的复配物：1.8份。

按下述步骤制备复合材料：

a、对原料聚邻苯二甲酰胺进行除湿干燥(露点-40℃，干燥温度140℃，时间5小时)；

b、将干燥好的聚邻苯二甲酰胺称量加入高混机中，同时加入相应的浸润剂、抗氧剂、加工助剂后高混4min；

c、将高混好的原辅料加入长纤包覆机的双螺杆加料口中，进行熔融挤出，再将经过15m长烘道，130℃烘干的长玻纤加入长玻纤包覆机的模头进行浸润包覆，长玻纤含量通过模头和玻纤的牵引速度调整，控制玻纤含量，包覆后的玻纤经切粒机切成直径4mm，长10mm的PPA长纤包覆颗粒。

双螺杆挤出机的各段温度为(℃)

一区280、二区300、三区300、四区305、五区310、六区310、七区315、机头320，模头温度320℃；

双螺杆挤出机中物料停留时间1.5分钟，模头压力9～12MPa，切粒机牵引速度75～85m/min，控制玻纤含量为58±1。

实施例四

按重量份数称取半结晶性聚邻苯二甲酰胺：41份，浸润剂570：0.6份，抗氧剂1098和626按1∶1的复配物：0.8份，加工助剂PETS：1.8份。

按下述步骤制备复合材料：

a、对原料聚邻苯二甲酰胺进行除湿干燥(露点-40℃，干燥温度136℃，时间5小时)；

b、将干燥好的聚邻苯二甲酰胺称量加入高混机中，同时加入相应的浸润剂、抗氧剂、加工助剂后高混3min；

c、将高混好的原辅料加入长纤包覆机的双螺杆加料口中，进行熔融挤出，再将经过15m长烘道，130℃烘干的长玻纤加入长玻纤包覆机的模头进行浸润包覆，长玻纤含量通过模头和玻纤的牵引速度调整来控制玻纤含量，包覆后的玻纤经切粒机切成直径3mm，长10mm的PPA长纤包覆颗粒。

双螺杆挤出机的各段温度为(℃)

一区280、二区300、三区300、四区310、五区310、六区310、七区315、机头320，模头温度320℃；

双螺杆挤出机中物料停留时间1.2分钟，模头压力9～11MPa，切粒机牵引速度80～85m/min，控制玻纤含量为57±1。

实施例五：

按重量份数称取半结晶性聚邻苯二甲酰胺42份，浸润剂KH550：0.5份，抗氧剂1098和626按1∶1.2的复配物：0.7份，加工助剂硅酮母粒MB50-11：1.7份。

按下述步骤制备复合材料：

a、对原料聚邻苯二甲酰胺进行除湿干燥(露点-40℃，干燥温度132℃，时间6小时)；

b、将干燥好的聚邻苯二甲酰胺称量加入高混机中，同时加入相应的浸润剂、抗氧剂、加工助剂后高混5min；

c、将高混好的原辅料加入长纤包覆机的双螺杆加料口中，进行熔融挤出，再将经过15m长烘道，125℃烘干的长玻纤加入长玻纤包覆机的模头进行浸润包覆，长玻纤含量通过模头和玻纤的牵引速度调整，控制玻纤含量，包覆后的玻纤经切粒机切成直径4mm，长10mm的PPA长纤包覆颗粒。

双螺杆挤出机的各段温度为(℃)

一区280、二区300、三区305、四区310、五区310、六区310、七区315、机头320，模头温度320℃；

双螺杆挤出机中物料停留时间1.2分钟，模头压力9～11MPa，切粒机牵引速度80～90m/min，控制玻纤含量为56±1。

也就是5组实施例的配方为：

表1：实施例1到5的原辅料组成

因为长纤维是的实际混入量是受设备误差影响的，所以其只能是一个较小的含量范围。

对5组实施例所制备的PPA材料进行性能评价：

将以上两种复合材料在除湿干燥机中干燥6小时，干燥温度130℃.干燥好的粒子在80T的注塑机上注塑标准样条，注塑模温保持145～155℃。

拉伸强度按ISO5271996标准，拉伸速度为50mm/min；

弯曲强度和弯曲模量按ISO1781993，弯曲速度为2mm/min；

缺口冲击强度按ISO1792000标准；

热变形温度按ISO25771984标准，1.82MPa。

采用上述检测方法和步骤对实施例1到5的复合材料进行性能评价，结果如下表2。

表2：性能检测结果

从表2中可以看出：

采用长玻纤包覆法生产PPA增强复合材料，是玻纤增强PPA复合材料中强度和耐热性能最高的一种方法。此法为高强度、高刚性、高耐热的需求提供了一种性价比较高的材料，对促进国民经济技术进步具有重要意义。

此材料是当今以塑代钢的最佳选择之一，而用此法生产增强PPA，又比当今其它方法用玻纤增强的PPA强度提高20％～30％以上。

本发明生产的增强PPA可以广泛用于汽车、机车、电器电子、家电、光化能源、发电，阀门、叶轮等，是一个极具发展前景的产品。

Claims (7)

1.一种聚邻苯二甲酰胺长纤包覆增强材料，按重量份数计，组分如下：聚邻苯二甲酰胺36～63、长玻纤60～35、浸润剂0.3～0.6、抗氧剂0.4～1.0、加工助剂1.0～2.0。

2.根据权利要求1所述的聚邻苯二甲酰胺长纤包覆增强材料，其特征在于：所述的聚邻苯二甲酰胺为半结晶性聚邻苯二甲酰胺。

3.根据权利要求1所述的聚邻苯二甲酰胺长纤包覆增强材料，其特征在于：所述的长玻纤为ECT5301HP。

4.根据权利要求1所述的聚邻苯二甲酰胺长纤包覆增强材料，其特征在于：所述的浸润剂为KH550或570。

5.根据权利要求1所述的聚邻苯二甲酰胺长纤包覆增强材料，其特征在于：所述的抗氧剂为1098和626的复配物。

6.根据权利要求1所述的聚邻苯二甲酰胺长纤包覆增强材料，其特征在于：所述的加工助剂为PETS(季戊四醇硬脂酸酯)或硅酮母粒MB50-11或两者的复配物。

7.根据权利要求1所述的聚邻苯二甲酰胺长纤包覆增强材料，其特征在于：所述的增强材料按下述方法制得：先按配比称取原辅料，并进行干燥处理，其中聚邻苯二甲酰胺需用除湿干燥法，露点-40℃，干燥温度130～140℃，干燥时间5～6小时，长玻纤烘干温度120～130℃；

再将干燥好的聚邻苯二甲酰胺、浸润剂、抗氧剂、加工助剂加入高混机，进行高速混合3～5min；

然后将高混好的原辅料加入到长纤包覆机的双螺杆进料口中塑化，再将长纤维经过模头浸润包覆到材料表面，长玻纤重量占总组份的60～35份，经拉条、切粒，制得产品。