CN102702695B - 一种导热聚酰胺/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金 - Google Patents

一种导热聚酰胺/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种导热聚酰胺/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金，以重量份计，其组成为：PBT 50~60份；PA640~50份；导热填料30~40份；玻璃纤维10~20份；环氧树脂10~15份；E-MA-GMA5~8份；抗氧剂0.2~1份；润滑剂0.5~1份。其中导热填料为纳米MgO。该合金材料采取两步法制备，先将PA6、导热填料、环氧树脂、E-MA-GMA、抗氧剂和润滑剂共混制备母粒，再将母粒与PBT、剩余的抗氧剂和润滑剂、玻璃纤维共混。本发明在解决PBT和PA6相容性问题的前提下，该材料能够同时具备PBT和PA6的优点，解决PBT抗冲击韧性差以及PA6吸水性大的缺点，同时具备良好的导热性，应用领域广阔。

Description

一种导热聚酰胺/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金
技术领域
    本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种导热PA/PBT合金。
背景技术
    PA6和PBT是汽车行业、家电、工业等领域广泛应用的工程塑料。聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)具有刚度好、强度高、耐热老化性优异、耐有机溶剂性好、易加工成型等优点，同时也具有冲击韧性差、在高温、高湿环境下易分解等缺点。聚酸胺6(PA6)具有优良的力学性能，并且耐磨性和自润滑性好，易成型加工，但PA6具有吸湿大、尺寸不稳定、成型收缩大的缺点。将两者制成合金，可改善PA6的吸水性和PBT的冲击脆性。 由于PBT与PA是不相容的，目前的研究主要集中在两者的相容性上，例如“罗筑，朱红，于杰，等.反应增容PA6/PBT共混体系聚集态结构与力学性能[J].高分子材料科学与工程，2008, 24(2):207-114”，但是由于　PBT和PA导热率低，随着产品要求的提高，这也限制了PBT/PA合金材料的应用领域。
发明内容
    本发明的目的在于提供一种具有导热性能的PBT/PA合金，可以减少零件因高温造成的局部变形，同时该合金材料具备良好的综合力学性能。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种PA/PBT合金，以重量份计，其组成为：
PBT           50~60份
PA6           40~50份
导热填料       30~40份
玻璃纤维       10~20份
环氧树脂       10~15份
E-MA-GMA     5~8份
抗氧剂         0.2~1份
润滑剂         0.5~1份
所述导热填料为纳米MgO；
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44或E-54中的一种；
所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076或抗氧剂2921中的一种或几种的混合物；
所述的润滑剂为硅酮粉、乙撑双油酸酰胺润滑剂EBO或乙撑双硬脂酰胺类EBS中的一种或几种的混合物。
本发明制备方法：
第一步先将PA6、导热填料、环氧树脂、E-MA-GMA按配方比例、抗氧剂和润滑剂按照配方含量的一半，放入高速混合机中混合均匀，采用双螺杆挤出机熔融挤出，得到母粒，双螺杆从喂料口到机头共分为十个区，温度分别为：喂料口（一区）150-180℃，二区180-200℃，三区200-220℃，四区200-230℃，五区200-240℃，六区210-240℃，七区210-240℃，八区210-240℃，九区210-240℃，机头（十区）210-280℃，喂料转速15-50Hz，螺杆转速为150-450rmp，切粒机转速为200-800r/min；   
第二步将PBT、第一步制备的母粒以及剩余的抗氧剂、润滑剂按配方比例于高速混合机中混合均匀，玻璃纤维从侧喂料加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒。喂料口（一区）150-180℃，二区180-200℃，三区200-220℃，四区200-230℃，五区210-250℃，六区220-250℃，七区220-270℃，八区220-260℃，九区220-260℃，机头（十区）220-260℃，喂料转速15-50Hz，螺杆转速为150-450rmp，切粒机转速为200-800r/min。
本发明采用PBT和PA6制备合金，在解决相容性问题的前提下，该材料能够同时具备PBT和PA6的优点，解决PBT抗冲击韧性差以及PA6吸水性大的缺点。
本发明采用环氧树脂与E-MA-GMA（乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯三元共聚物）作为复合相容剂，一方面环氧树脂对PBT与PA6是一种反应性增容剂，通过反应生成分子量更大的接枝共聚物，从而提高了PBT与PA6的相容性；E-MA-GMA上带有环氧基团和酸酐基团，亦能够同时与PBT和PA6上的酰胺基团、羧基和氨基反应，起到良好的增容作用，两者复合使用，能够增强合金的增容效果；另一方面，环氧树脂与E-MA-GMA中的环氧基团还可以通过反应增加PBT与MgO的界面黏结力，减小界面张力，同时减小分散相平均粒径，从而使合金材料达到较好的导热效果。
本发明制备过程中，先将PA6、导热填料、环氧树脂、E-MA-GMA、抗氧剂和润滑剂（按照配方含量的一半）共混制备母粒，可以增强导热填料在PA相中的浓度，同时在相容剂的作用下增强了导热填料在PA6中分散的均匀性，可以进一步增强材料的导热性能和力学性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
实施例1~3
以PBT/PA6为基体树脂，纳米MgO为导热填料，双酚A型环氧树脂E-44和E-MA-GMA为相容剂，玻璃纤维为增强材料，2921为抗氧剂，硅酮粉为润滑剂。
原料名称 配比1（重量份） 配比2（重量份） 配比3（重量份）
PBT 50 55 60
PA6 50 45 40
纳米MgO 30 35 40
玻璃纤维 10 15 20
E-44 3 4 5
E-MA-GMA 5 7 8
抗氧剂2921 0.5 0.8 1
硅酮粉 0.5 0.7 1
制备方法分为两步：第一步先将PA6、导热填料、环氧树脂、E-MA-GMA按配方比例、抗氧剂和润滑剂按照配方含量的一半，放入高速混合机中混合均匀，采用双螺杆挤出机熔融挤出，得到母粒，双螺杆从喂料口到机头共分为十个区，温度分别为：喂料口（一区）170℃，二区190℃，三区210℃，四区210℃，五区220℃，六区220℃，七区230℃，八区230℃，九区230℃，机头（十区）230℃，喂料转速30Hz，螺杆转速为350rmp，切粒机转速为500r/min；   
第二步将PBT、第一步制备的母粒以及剩余的抗氧剂、润滑剂按配方比例于高速混合机中混合均匀，玻璃纤维从侧喂料加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒。喂料口（一区）170℃，二区190℃，三区210℃，四区220℃，五区230℃，六区240℃，七区240℃，八区240℃，九区240℃，机头（十区）240℃，喂料转速30Hz，螺杆转速为350rmp，切粒机转速为500r/min。
对上述实施例1~3进行性能测试(测试标准采用ASTM)，结果如下表所示：
性能 实施例1 实施例2 实施例3
缺口冲击强度(J/m) 53.4 57.1 61.5
拉伸强度(MPa) 86 98 113
断裂伸长率(%) 10.3 8.5 7.6
导热系数(W/m.k) 1.06 1.15 1.29

Claims (2)

1.一种导热聚酰胺/聚对苯二甲酸丁二醇酯合金，其特征在于，以重量份计，其组成为：
PBT           50~60份
PA6           40~50份
导热填料       30~40份
玻璃纤维       10~20份
环氧树脂       10~15份
E-MA-GMA     5~8份
抗氧剂         0.2~1份
润滑剂         0.5~1份
所述导热填料为纳米MgO；
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-44或E-54中的一种。
2.根据权利要求1所述的PA/PBT合金，其特征在于，其制备方法如下：
第一步：先将PA6、导热填料、环氧树脂、E-MA-GMA按配方比例、抗氧剂和润滑剂按照配方含量的一半，放入高速混合机中混合均匀，采用双螺杆挤出机熔融挤出，得到母粒，双螺杆从喂料口到机头共分为十个区，温度分别为：喂料口150-180℃，二区180-200℃，三区200-220℃，四区200-230℃，五区200-240℃，六区210-240℃，七区210-240℃，八区210-240℃，九区210-240℃，机头210-280℃，喂料转速15-50Hz，螺杆转速为150-450rmp，切粒机转速为200-800r/min；   
第二步：将PBT、第一步制备的母粒以及剩余的抗氧剂、润滑剂按配方比例于高速混合机中混合均匀，玻璃纤维从侧喂料加入，通过双螺杆挤出机挤出造粒，喂料口150-180℃，二区180-200℃，三区200-220℃，四区200-230℃，五区210-250℃，六区220-250℃，七区220-270℃，八区220-260℃，九区220-260℃，机头220-260℃，喂料转速15-50Hz，螺杆转速为150-450rmp，切粒机转速为200-800r/min。
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