CN102863785A - 一种增强聚酰胺复合物及其制备方法 - Google Patents

一种增强聚酰胺复合物及其制备方法 Download PDF

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本发明涉及聚酰胺复合物技术领域,特别是一种增强聚酰胺复合物及其制备方法。本发明选用聚酰胺为基料、TPU作为改性剂、添加抗氧剂、润滑剂和玻纤来提高增强聚酰胺的断裂伸长率,从而使得其在使用过程中不易断裂,该增强聚酰胺具有高强度、高模量和高断裂伸长率的特点;其制备方法使材料成型精度高,所得材料能够在正常模温下进行模塑加工;本发明所用的TPU、抗氧剂、润滑剂,玻璃纤维等组分均为价廉易得的市售产品,生产成本较低,其在电子电器、汽车、家具、体育用品等领域具有极为广泛的市场。

Description

一种增强聚酰胺复合物及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及聚酰胺复合物技术领域,特别是一种增强聚酰胺复合物及其制备方法。
背景技术
[0002] 聚酰胺为五大工程塑料之首,其特殊的分子结构决定了它有一系列优异的物理性能和机械性能。在实际应用中,普通聚酰胺基本是通过与玻璃纤维复合来增加强度,但是增强聚酰胺复合材料在提高材料强度、模量及耐热性能的同时,其断裂伸长率也在急剧下降,这就导致了产品在使用过程中的易折断现象。研究者往往通过加入接枝PE或接枝POE等增韧剂来增加聚酰胺复合材料的韧性,但是事实上接枝PE或接枝POE等增韧剂的加入提高了冲击性能,但对断裂伸长率的提高不大,材料仍然具有容易断裂的问题。
发明内容
[0003] 本发明要解决的技术问题是:提供一种增强聚酰胺复合物及其制备方法,该增强聚酰胺复合物具有较高断裂伸长率,其制备工艺简单、制品成型精度高。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种增强聚酰胺复合物,其按重量百分比计,各组分配比如下:
[0005]聚酰胺(PA) 50 〜80% ;
[0006] 热塑性聚氨酯(TPU) 2〜30%;
[0007]抗氧剂 1010 O. I 〜1% ;
[0008]抗氧剂 168 O. I 〜1% ;
[0009] 润滑剂 O. I〜1% ;
[0010]玻纤 10 〜40%;
[0011] 所述PA为相对密度I. 10〜I. 15g/cm3、熔点225〜235°C、熔体粘度2. O〜3. O的聚己内酰胺(PA6)或相对密度为I. 12〜I. 15g/cm3,熔点为255〜265°C,熔体粘度为2. O〜
3. O聚己二酸己二胺(PA66) ;TPU为聚酯型热塑性聚氨酯。
[0012] 抗氧剂1010为[β-(3,5_ 二特丁基4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯,商品名Irganox 1010,瑞士汽巴精化公司生产;抗氧剂168为三(2,4-二叔丁基酹)亚磷酸酯,商品名Irganox 168,瑞士汽巴精化公司生产;润滑剂为上海壮景公司提供的TR044。
[0013] 一种增强聚酰胺复合物的制备方法,其具有如下步骤:
[0014] (I)按重量百分比计,将聚酰胺50〜80%、TPU 2〜30%、主抗氧剂O. I〜1%、辅抗氧剂O. I〜1%和润滑剂O. I〜1%精确称量后,在90〜100°C预先干燥;
[0015] (2)将上述干燥后的物料加入高速混合机中干混I〜4min,然后将混合物料加入双螺杆挤出机,并在双螺杆挤出机的侧向喂料口加入玻纤10〜40%,然后将上述总的混合物料经双螺杆挤出机熔融挤出后冷却、干燥、切粒即得成品。
[0016] 所述的增强聚酰胺复合物采用德国Krauss Maffei公司的ZE 25AX36D UTX双螺杆挤出机生产,其各段参数设定如下:一区温度200〜210°C,二区温度220〜230°C,三区温度230〜240°C,四区温度230〜240°C,五区温度230〜240°C,六区温度230〜240°C,七区温度230〜240°C,八区温度230〜240°C,九区温度230〜240°C,十区温度240°C,机头240°C,主机转速为300转/分钟。
[0017] 本发明的设计思路为:本发明采用聚酯型TPU作为改性剂,聚酯型TPU分子结构和尼龙66分子结构如下所示,由此可知,二者的极性键合基团结构较为接近,因此相容性很好。拉伸破坏过程中,微裂纹从样件内部产生,并逐步扩展。由于TPU—方面和尼龙基体有非常好的相容性,作用在基体上的应力能够传递到TPU相,另一方面TPU自身的柔性部分模量低且有很大的形变能力,可以在拉伸过程中承担大部分形变。因此能够显著提高整体材料的拉伸断裂伸长率。
[0018]
Figure CN102863785AD00041
[0019]
Figure CN102863785AD00042
[0020] 有益效果:本发明选用TPU作为改性剂来提高增强聚酰胺的断裂伸长率,从而使得其在使用过程中不易断裂,该增强聚酰胺具有高强度、高模量和高断裂伸长率的特点;其制备方法使材料成型精度高,所得材料能够在正常模温下进行模塑加工;本发明所用的TPU、抗氧剂、润滑剂,玻璃纤维等组分均为价廉易得的市售产品,生产成本较低,其在电子电器、汽车、家具、体育用品等领域具有极为广泛的市场。
具体实施方式
[0021] 下面结合实施例,对本发明作进一步详细说明。所用物料中,聚酰胺选用广东新会美达公司生产的PA6M2800 ;TPU选用烟台万华公司生产的TPU WHT1180EC ;增韧剂选用广州合诚化工的接枝POE OlOA ;玻璃纤维选用浙江巨石集团生产的短切纤维560A。
[0022] 实施例一
[0023] 一种增强聚酰胺复合物的制备方法,其具有如下步骤:
[0024] (I)按重量百分比计,将聚酰胺79. 5%、TPU 10%、抗氧剂1010 O. 1%、抗氧剂168
O. 2%和润滑剂O. 2%精确称量后,在90〜100°C预先干燥;
[0025] (2)将上述干燥后的物料加入高速混合机中干混I〜4min,然后将混合物料加入双螺杆挤出机,并在双螺杆挤出机的侧向喂料口加入玻纤10%,然后将上述总的混合物料经双螺杆挤出机熔融挤出后冷却、干燥、切粒即得成品。
[0026] 所述的增强聚酰胺复合物采用德国Krauss Maffei公司的ZE 25AX36D UTX双螺杆挤出机生产,其各段参数设定如下:一区温度200°C,二区温度230°C,三区温度230°C,四区温度230°C,五区温度230°C,六区温度230°C,七区温度230°C,八区温度230°C,九区温度2300C,十区温度240°C,机头240°C,主机转速为300转/分钟,产量约20kg/h。
[0027] 实施例二
[0028] 一种增强聚酰胺复合物的制备方法,其制备步骤和物料产地同实施例一,配方为:聚酰胺69. 5%,TPU 10%,抗氧剂1010 O. 1%,抗氧剂168 O. 2%,润滑剂O. 2%和玻纤20%。
[0029] 实施例三
[0030] 一种增强聚酰胺复合物的制备方法,其制备步骤和物料产地同实施例一,配方为:聚酰胺59. 5%,TPU 10%,抗氧剂1010 O. 1%,抗氧剂168 O. 2%,润滑剂O. 2%和玻纤30%。
[0031] 对比例一
[0032] 一种增强聚酰胺复合物的制备方法,其制备步骤和物料产地同实施例一,配方为:聚酰胺79. 5%,接枝POE OlOA 10%,抗氧剂1010 O. 1%,抗氧剂168 O. 2%,润滑剂O. 2%和玻
纤 10% O [0033] 对比例二
[0034] 一种增强聚酰胺复合物的制备方法,其制备步骤和物料产地同实施例一,配方为:聚酰胺69. 5%,接枝POE OlOA 10%,抗氧剂1010 0.1%,抗氧剂168 0.2%,润滑剂O. 2%和玻
纤 20%ο
[0035] 对比例三
[0036] 一种增强聚酰胺复合物的制备方法,其制备步骤和物料产地同实施例一,配方为:聚酰胺59. 5%,接枝POE OlOA 10%,抗氧剂1010 O. 1%,抗氧剂168 O. 2%,润滑剂O. 2%和玻
纤 30%ο
[0037] 按上述方法将实施例和对比例所得粒子在90〜100°C的烘箱中干燥3〜6h,然后将干燥好的粒子在注射成形机上注射制样,模温控制在35〜45°C。
[0038] 缺口冲击强度按ISO 179执行,试样尺寸为80X10X4mm,测试设备为台湾高铁公司的GT-7045-MDH型悬臂梁测试仪;拉伸性能测试按IS0527-2执行,试样尺寸为150 X 10 X 4mm,测试设备为台湾高铁公司的GT-TCS-2000型电子拉力机,拉伸速度为5mm/min ;弯曲性能测试按ISO 178进行,试样尺寸为80 X 10 X 4mm,弯曲速度为3mm/min,跨距为64mm,测试设备为台湾高铁公司的GT-TCS-2000型电子拉力机;实施例一到三和对比例一到三的配方及性能比较见表I。
[0039] 表I实施例一到三和对比例一到三的配方及性能比较
[0040]
Figure CN102863785AD00061
[0041] 由表I可知,对比例一、二、三中的增韧剂接枝POE OlOA的加入,使得增强聚酰胺复合物的缺口冲击强度较高,但断裂伸长率较低,这是由于马来酸酐接枝POE的极性基团马来酸酐和尼龙酰胺健能够形成化学键,但POE相却不能与聚酰胺很好的相容,二者部分相容,接枝POE相以大颗粒分散相形态存在于聚酰胺连续相中。根据橡胶增韧塑料的机理,材料受冲击时,橡胶相能终止材料冲击时产生的银纹,从而提高材料的缺口冲击强度,但拉伸断裂伸长率却不能得到提高。作用在基体上的应力会导致POE与尼龙界面开裂,而不会完全传导到POE相,使材料易断裂。实施例一、二、三中TPU的加入能够大幅度提高增强聚酰胺复合物的断裂伸长率,缺口冲击性能却不能得到提高。从分子结构可以看出,尼龙分子和TPU分子的极性键合基团结构非常接近,因此相容性很好。由于相容性好,不能形成大的分散相粒子,终止材料受冲击时产生的银纹,不能提高缺口冲击性能。拉伸破坏过程中,微裂纹从样件内部产生,并逐步扩展。由于TPU —方面和尼龙基体有非常好的相容性,作用在基体上的应力能够传递到TPU相,另一方面TPU自身的柔性部分模量低且有很大的形变能力,可以在拉伸过程中承担大部分形变。因此TPU的加入能够显著提高增强聚酰胺复合物的拉伸断裂伸长率。
[0042] 本发明制备的增强聚酰胺复合物综合了高强度,高模量,高断裂伸长率的特点,材料成本低,可常温加工,广泛应用于电子电器、汽车、家具、体育用品等领域。

Claims (4)

1. 一种增强聚酰胺复合物,其特征是:按重量百分比计,其各组分配比如下: PA 50 〜80% ; TPU 2 〜30% ; 抗氧剂1010 O. I〜1% ; 抗氧剂168 O. I〜1% ; 润滑剂 O. I〜1% ; 玻纤 10〜40%。
2.如权利要求I所述的增强聚酰胺复合物,其特征是:所述PA为相对密度I. 10〜I. 15g/cm3、熔点225〜235°C、熔体粘度2. O〜3. O的PA6或相对密度为I. 12〜I. 15g/cm3, 熔点为255〜265°C,熔体粘度为2. O〜3. O的PA66。
3.如权利要求I所述的增强聚酰胺复合物,其特征是:所述TPU为聚酯型热塑性聚氨酯。
4.如权利要求I所述的增强聚酰胺复合物的制备方法,其特征是:具有如下步骤: Cl)按重量百分比计,将聚酰胺50〜80%、TPU 2〜30%、抗氧剂1010 O. I〜1%、抗氧剂168 O. I〜1%和润滑剂O. I〜1%精确称量后,在90〜100°C预先干燥; (2)将上述干燥后的物料加入高速混合机中干混I〜4min,然后将混合物料加入双螺杆挤出机,并在双螺杆挤出机的侧向喂料口加入玻纤10〜40%,然后将上述总的混合物料经双螺杆挤出机熔融挤出后冷却、干燥、切粒即得成品; 所述双螺杆挤出机的各段参数设定如下:一区温度200〜210°C,二区温度220〜230°C,三区温度230〜240°C,四区温度230〜240°C,五区温度230〜240°C,六区温度230〜240°C,七区温度230〜240°C,八区温度230〜240°C,九区温度230〜240°C,十区温度240°C,机头240°C,主机转速为300转/分钟。
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