CN102585478A - 一种增韧的聚苯醚与尼龙合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种增韧的聚苯醚与尼龙合金及其制备方法，该增韧的聚苯醚与尼龙合金包括以下组分及其重量百分比：聚苯醚20-60％，聚酰胺20-60％，相容剂5-20％，增韧剂5-25％，其他助剂1％-2％。本发明聚苯醚与尼龙的不相容性通过加入的相容剂得以改善。通过改变合金材料中的增韧剂含量，得到了不同冲击强度的合金材料。本发明制备的产品能耐流水线160℃以上的高温以及喷漆中的溶剂二甲苯、甲苯的侵蚀，保持外形尺寸不变化，不产生应力开裂等现象。

Description

一种增韧的聚苯醚与尼龙合金及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子复合材料领域，涉及一种聚苯醚与尼龙合金材料及其制备方法。
背景技术
聚苯醚树脂(简称PPE或PPO)属热塑性通用工程塑料，是五大工程塑料之一。具有良好的力学性能、电性能、耐热性、阻燃性，吸湿性低，但纯PPO的熔体粘度高、加工成型性差，且不耐有机溶剂的腐蚀。PA具有很好的力学性能，耐各种有机溶剂的侵蚀，但具有易吸水，尺寸不稳定的缺点。二者形成合金，可以优势互补，PPO/PA合金既保持了PPO的耐热性好、尺寸稳定的优点，又融合了PA的耐磨性和耐有机溶剂性。
由于PPO/PA合金拥有众多的优点，所以在汽车工业上迅速得到应用，使其成为仅次于PPO/HIPS的第二大改性PPO  程塑料。PPO/PA合金可用作汽车的外板材料和翼子板等。用作汽车车体的外装材料时，PPO/PA能耐流水线160℃以上的高温以及喷漆中的溶剂二甲苯、甲苯的侵蚀，保持外形尺寸不变化，不产生应力开裂等现象。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷而提供一种增韧的聚苯醚与聚酰胺的合金材料及其制备方法。为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种增韧的聚苯醚与PA66的合金材料，包括以下组分及其重量百分比：
聚苯醚(PPO)           20-60％
聚酰胺(PA66)          20-60％
相容剂                5-20％
增韧剂                5-25％
其他助剂              1-2％。
所述的聚苯醚的特征粘度为0.3-0.6dl/g，铜含量＜15ppm；
所述的聚酰胺为聚酰胺66(PA66)，相对粘度为2.5-3。
所述的相容剂为PPO-g-马来酸酐或改性聚苯醚(MPPO)。
所述的PPO-g-马来酸酐的接枝率为0.5-2％；所述的改性聚苯醚为聚苯醚与聚苯乙烯(PS)的合金，其中PS含量为5-30％。
所述的增韧剂为SEBS-g-马来酸酐(SEBS-g-MAH)，接枝率为0.5-2％。
所述的其他助剂包括抗氧剂，润滑剂或热稳定剂。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种，受阻酚类抗氧剂可以是四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯(1010)或N，N′-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺](1098)等，亚磷酸酯类抗氧剂可以是亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(168)或4，4′-[1，1′-联苯基]亚基二膦酸-四[2，4-二叔丁苯基]酯(PEPQ)。
所述润滑剂可以是N，N’-乙撑双硬脂酰胺(EBS)，硅酮(GM-100)，聚乙烯蜡(A-C540A)，季戊四醇酯(PETS)或丽科蜡E等。
所述热稳定剂为碘化钾、溴化钠、溴化铜等盐类。
一种制备上述增韧的聚苯醚与聚酰胺合金材料的方法，包括以下步骤：
(1)按上述比例称量聚苯醚、聚酰胺、相容剂，增韧剂和其他助剂；
(2)将称好的物料在高速混合机中搅拌，混合均匀；
(3)最后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的加料口，熔融挤出，造粒。
所述的挤出机的加工工艺参数为：双螺杆挤出机一区温度220-260℃，二区温度230-270℃，三区温度255-295℃，四区温度255-295℃，五区温度255-285℃，六区温度250-290℃，机头温度255-295℃，主机转速是15-35HZ。
本发明的优点在于：
本发明聚苯醚与尼龙的不相容性通过加入的相容剂得以改善。通过改变合金材料中的增韧剂含量，得到了不同冲击强度的合金材料。
本发明制备的产品能耐流水线160℃以上的高温以及喷漆中的溶剂二甲苯、甲苯的侵蚀，保持外形尺寸不变化，不产生应力开裂等现象。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进一步说明。
本发明的组合物采用ASTM标准注塑，测试试样，使用塑料注塑机在250-290℃下注塑成型。样条尺寸(宽度×厚度)分别为：拉伸样条(哑铃型)，170mm×13mm×3.2mm；弯曲样条，127mm×12.7mm×3.2mm；无缺口冲击样条，127mm×12.7mm×3.2mm；缺口冲击样条，127mm×12.7mm×3.2mm，V型缺口，缺口深度为1/5。
机械性能测试方法：
1拉伸强度：按ASTM D638测试，拉伸速度为50mm/min；
2弯曲强度和弯曲模量：按ASTM D790测试，弯曲速度为1.25mm/min；
3缺口冲击强度：按ASTM D256测试；
4热变形温度：按ASTM D648测试，所加压力为0.455MPa；
试样成型后在温度为(23±2)℃、湿度为(50±5)％的标准环境中放置16h后测试，测试环境为(23±2)℃、湿度为(50±5)％。
实施例1
(1)称取PPO 30％，PA6660％，相容剂PPO-g-MAH 5％，增韧剂SEBS-g-MAH 5％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂A-C540A 0.6％；
(2)将上述物料在高速混合机中混合3-5min后；
(3)最后将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料；
其中，双螺杆各段温度设置分别为：一区温度240-260℃，二区温度250-270℃，三区温度265-285℃，四区温度275-295℃，五区温度275-295℃，六区温度270-290℃，机头温度275-295℃，主机转速是15-35HZ。
实施例2
(1)称取PPO 60％，PA6630％，相容剂MPPO 5％，增韧剂SEBS-g-MAH 5％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂A-C540A 0.6％；
(2)将上述物料在高速混合机中混合3-5min后；
(3)最后将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料；
其中，双螺杆各段温度设置分别为：一区温度240-260℃，二区温度250-270℃，三区温度265-285℃，四区温度275-295℃，五区温度275-295℃，六区温度270-290℃，机头温度275-295℃，主机转速是15-35HZ。
相容剂MPPO的制备方法如下：
PPO 90％，PS 10％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂GM-1000.5％，将上述原料按配比称量，在高速混合机中混合后，经双螺杆挤出机挤出，造粒，烘干后用于配方中。
实施例3
(1)称取PPO 40％，PA6645％，相容剂MPPO 5％，增韧剂SEBS-g-MAH 10％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂A-C540A 0.6％；
(2)将上述物料在高速混合机中混合3-5min后；
(3)最后将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料；
其中，双螺杆各段温度设置分别为：一区温度240-260℃，二区温度250-270℃，三区温度265-285℃，四区温度275-295℃，五区温度275-295℃，六区温度270-290℃，机头温度275-295℃，主机转速是15-35HZ。
相容剂MPPO的制备方法如下：
PPO 70％，PS 30％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂GM-1000.5％，将上述原料按配比称量，在高速混合机中混合后，经双螺杆挤出机挤出，造粒，烘干后用于配方中。
实施例4
(1)称取PPO 40％，PA6640％，相容剂MPPO 10％，增韧剂SEBS-g-MAH 10％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂A-C540A 0.6％；
(2)将物料在高速混合机中混合3-5min后；
(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料；其中，双螺杆各段温度设置分别为：一区温度240-260℃，二区温度250-270℃，三区温度265-285℃，四区温度275-295℃，五区温度275-295℃，六区温度270-290℃，机头温度275-295℃，主机转速是15-35HZ。
相容剂MPPO的制备方法如下：
PPO 80％，PS 20％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂GM-1000.5％，将上述原料按配比称量，在高速混合机中混合后，经双螺杆挤出机挤出，造粒，烘干后用于配方中。
实施例5
(1)称取PPO 40％，PA6630％，相容剂PPO-g-MAH 10％，增韧剂SEBS-g-MAH 20％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂A-C540A 0.6％；
(2)将物料在高速混合机中混合3-5min后；
(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料；
其中，双螺杆各段温度设置分别为：一区温度240-260℃，二区温度250-270℃，三区温度265-285℃，四区温度275-295℃，五区温度275-295℃，六区温度270-290℃，机头温度275-295℃，主机转速是15-35HZ。
实施例6
(1)称取PPO 35％，PA6620％，相容剂PPO-g-MAH 20％，增韧剂SEBS-g-MAH 25％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂A-C540A 0.6％；
(2)将物料在高速混合机中混合3-5min后；
(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料；其中，双螺杆各段温度设置分别为：一区温度240-260℃，二区温度250-270℃，三区温度265-285℃，四区温度275-295℃，五区温度275-295℃，六区温度270-290℃，机头温度275-295℃，主机转速是15-35HZ。
对上述产品进行检测，其结果如下表：
Figure BDA0000043919190000041
实施例7
其基本组合同实施例5，只是将配方中的抗氧剂1098替换为1010，168替换为PEPQ，最后得到合金性能差别不大。
实施例8
其基本组合同实施例5，只是将配方中的润滑剂A-C540A替换为EBS、GM-100，PETS或是丽科蜡E中的任何一种，最后得到合金性能差别不大。
实施例9
其基本组合同实施例5，只是将配方中的抗氧剂量增加为1098/168(1∶1)0.8％，润滑剂量增加为A-C540A 1.2％，最后得到合金性能差别不大。
对比例1
(1)称取PPO 40％，PA6640％，相容剂PPO-g-MAH 10％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂A-C540A 0.6％；
(2)将物料在高速混合机中混合3-5min后；
(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料。其中，双螺杆各段温度设置分别为：一区温度240-260℃，二区温度250-270℃，三区温度265-285℃，四区温度275-295℃，五区温度275-295℃，六区温度270-290℃，机头温度275-295℃，主机转速是15-35HZ。
对比例2
(1)称取PPO 40％，PA6640％，相容剂MPPO 10％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂A-C540A 0.6％；
(2)将物料在高速混合机中混合3-5min后；
(3)将混合好的物料加入到双螺杆挤出机的料斗中，经熔融共混，挤出造粒成合金材料。其中，双螺杆各段温度设置分别为：一区温度240-260℃，二区温度250-270℃，三区温度265-285℃，四区温度275-295℃，五区温度275-295℃，六区温度270-290℃，机头温度275-295℃，主机转速是15-35HZ。
相容剂MPPO的制备方法如下：
PPO 80％，PS 20％，抗氧剂1098/168(1∶1)0.4％，润滑剂GM-1000.5％，将上述原料按配比称量，在高速混合机中混合后，经双螺杆挤出机挤出，造粒，烘干后用于配方中。
对上述产品进行检测，其结果如下表：
  ASTM   对比例1   对比例2
  弯曲强度MPa   84   83
  弯曲模量MPa   2257   2190
  拉伸强度MPa 50mm/min   42.2   43.6
  断裂伸长率％   9.4   9.8
  悬缺口冲击KJ/m2   2.9   3
  HDT 0.455MPa   196.1   194
从上述检测结果来看，加入增韧剂后，材料的强度有一定下降，但韧性得到极大的提高。
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 (10)

1.一种增韧的聚苯醚与PA66的合金材料，其特征在于：包括以下组分及其重量百分比：
聚苯醚                            20-60％
聚酰胺                            20-60％
相容剂                            5-20％
增韧剂                            5-25％
其他助剂                          1-2％。
2.根据权利要求1所述的增韧的聚苯醚与PA66的合金材料，其特征在于：所述的聚苯醚的特征粘度为0.3-0.6dl/g，铜含量＜15ppm；所述的聚酰胺为聚酰胺66，相对粘度为2.5-3。
3.根据权利要求1所述的增韧的聚苯醚与PA66的合金材料，其特征在于：所述的相容剂为PPO-g-马来酸酐或改性聚苯醚。
4.根据权利要求3所述的增韧的聚苯醚与PA66的合金材料，其特征在于：所述的PPO-g-马来酸酐的接枝率为0.5-2％；或所述的改性聚苯醚为聚苯醚与聚苯乙烯的合金，其中PS含量为5-30％。
5.根据权利要求1所述的增韧的聚苯醚与PA66的合金材料，其特征在于：所述的增韧剂为SEBS-g-马来酸酐，接枝率为0.5-2％。
6.根据权利要求1所述的增韧的聚苯醚与PA66的合金材料，其特征在于：所述的其他助剂包括抗氧剂，润滑剂或热稳定剂。
7.根据权利要求6所述的增韧的聚苯醚与PA66的合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或几种；所述润滑剂选自N，N’-乙撑双硬脂酰胺，硅酮，聚乙烯蜡，季戊四醇酯或丽科蜡E；所述热稳定剂为碘化钾、溴化钠或溴化铜。
8.根据权利要求7所述的增韧的聚苯醚与PA66的合金材料，其特征在于：所述的受阻酚类抗氧剂选自四(β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯或N，N′-1，6-亚己基-双[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]，所述的亚磷酸酯类抗氧剂选自亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯或4，4′-[1，1′-联苯基]亚基二膦酸-四[2，4-二叔丁苯基]酯。
9.一种制备权利要求1-8任一所述的增韧的聚苯醚与聚酰胺合金材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按权利要求1所述的比例称量聚苯醚、聚酰胺、相容剂，增韧剂和其他助剂；
(2)将称好的物料在高速混合机中搅拌，混合均匀；
(3)最后将混合均匀的物料加入双螺杆挤出机的加料口，熔融挤出，造粒。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述的挤出机的加工工艺参数为：双螺杆挤出机一区温度220-260℃，二区温度230-270℃，三区温度255-295℃，四区温度255-295℃，五区温度255-285℃，六区温度250-290℃，机头温度255-295℃，主机转速是15-35HZ。
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