CN102993698A - 聚己内酰胺基热塑性弹性体、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种聚己内酰胺基热塑性弹性体、制备方法及其应用。所述聚己内酰胺基热塑性弹性体，包括以下重量份的组分：(A)聚己内酰胺21-48份；(B)热稳定剂0-2份；(C)加工助剂0-2份；(D)相容剂2-15份；(E)烯烃类聚合物10-20份；(F)苯乙烯类热塑性弹性体10-40份。本发明还公开上述聚己内酰胺基热塑性弹性体的制备方法及其应用。本发明所述的聚己内酰胺基热塑性弹性体的高温以及低温爆破性能均十分优异，可用于汽车安全气囊盖板。而且本发明所述的聚己内酰胺基热塑性弹性体还具有良好的韧性。
Description
技术领域
本发明涉及一种热塑性弹性体，尤其涉及一种以聚己内酰胺树脂为基体的热塑性弹性体、制备方法及其应用。
背景技术
汽车安全气囊盖板是集装饰性和功能性于一体的汽车内饰件，发生交通事故时，安全气囊紧急打开并穿透安全气囊盖板。因此，安全气囊盖板不仅需要在极端低温（即，-35℃）时保证有足够的韧性，不允许安全气囊穿透撕裂盖板时有碎片飞出伤人；同时也需要在极端高温（即，85℃）时保证有一定的刚性，不允许由于高温刚性不足而变形或者由于高温撕裂强度太低导致撕裂过度，造成重大事故。
聚己内酰胺具有优良的抗冲击性、耐溶解性、耐热性以及耐化学药品性，应用领域广泛，尤其是汽车领域。
发明内容
综上所述，本发明有必要提供一种低温以及高温爆破性能均良好的以聚己内酰胺树脂为基体的热塑性弹性体。
此外，还有必要提供一种上述热塑性弹性体的制备方法。
进一步地，还有必要提供一种上述热塑性弹性体的应用。
一种聚己内酰胺基热塑性弹性体，包括以下重量份的组分：
(A)聚己内酰胺：21-48份；
(B)热稳定剂：0-2份；
(C)加工助剂：0-2份；
(D)相容剂：2-15份；
(E)烯烃类聚合物：10-20份；
(F)苯乙烯类热塑性弹性体：10-40份。
一种聚己内酰胺基热塑性弹性体，由以下重量份的组分组成：
(A)聚己内酰胺：21-48份；
(B)热稳定剂：0-2份；
(C)加工助剂：0-2份；
(D)相容剂：2-15份；
(E)烯烃类聚合物：10-20份；
(F)苯乙烯类热塑性弹性体：10-40份。
其中，所述(A)聚己内酰胺优选21-38.5份。更进一步地，所述(A)聚己内酰胺优选29.5-38.5份。
其中，所述(A)聚己内酰胺的特性粘度为2.4-3.8dl/g。
其中，所述(B)热稳定剂优选0.3-1.2份。
其中，所述(B)热稳定剂为酚类、胺类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类、亚磷酸酯类、半受阻酚类以及杯芳烃中的任意一种或几种的混合物。
其中，所述(C)加工助剂优选0.3-1.2份。
其中，所述(C)加工助剂为金属皂类、硬脂酸复合酯类或酰胺类中的至少一种。
其中，所述(D)相容剂优选6-13份。
其中，所述(D)相容剂为不饱和酸、不饱和酸酐、不饱和酸衍生物和/或不饱和酸酐衍生物改性烯烃类聚合物。
优选地，所述(D)相容剂为乙烯-丙烯酸酯-顺丁烯二酸酐三元共聚物、线性低密度聚乙烯接枝顺丁烯二酸酐或乙烯-辛烯共聚物接枝顺丁烯二酸酐中的至少一种。
进一步优选地，所述(D)相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝顺丁烯二酸酐。
其中，所述(E)烯烃类聚合物优选10-15份。
其中，所述(E)烯烃类聚合物为低密度聚乙烯（LDPE）、线性低密度聚乙烯（LLDPE）、乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-丙烯共聚物或乙烯-1-辛烯共聚物（POE）中的至少一种。
优选地，所述(E)烯烃类聚合物为乙烯-1-丙烯共聚物或乙烯-1-辛烯共聚物（POE）。
其中，所述(F)苯乙烯类热塑性弹性体优选20-40份。更进一步地，所述(F)苯乙烯类热塑性弹性体优选20-30份。
其中，所述(F)苯乙烯类热塑性弹性体为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯的嵌段共聚物。
优选地，所述(F)苯乙烯类热塑性弹性体为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物（SBS）、氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物（SEBS）、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物（SIS）或氢化苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物（SEPS）中的至少一种。
进一步优选地，所述(F)苯乙烯类热塑性弹性体为氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元嵌段共聚物（SEBS）。
本发明所述聚己内酰胺基热塑性弹性体具有优异的低温以及高温爆破性能，即，本发明所述聚己内酰胺基热塑性弹性体的-35℃缺口冲击强度大于等于69KJ/m2；-35℃撕裂强度大于等于370KN/m；85℃拉伸断裂强度大于等于11MPa；85℃三点弯曲模量大于等于320MPa；85℃撕裂强度大于等于150KN/m。因此，本发明所述聚己内酰胺基热塑性弹性体满足汽车安全气囊盖板高温（即，85℃）点爆不变形飞出以及撕裂过度，以及低温（即，-35℃）点爆不产生碎片的要求。
一种聚己内酰胺基热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
将21-48重量份的(A)聚己内酰胺、0-2重量份的(B)热稳定剂、0-2重量份的(C)加工助剂、2-15重量份的(D)相容剂、10-20重量份的(E)烯烃类聚合物以及10-40重量份的(F)苯乙烯类热塑性弹性体加入长径比为40:1的双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，制得聚己内酰胺基热塑性弹性体；其中，所述双螺杆挤出机的温度设为230-265℃。
本发明所述聚己内酰胺基热塑性弹性体可用于汽车安全气囊盖板。进一步地，所述聚己内酰胺基热塑性弹性体可用于驾驶员安全气囊（DAB）、乘客安全气囊（PAB）、侧安全气囊（SAB）和帘式安全气囊（CAB）等各类安全气囊的盖板。
相较现有技术，本发明采用耐热性优异的聚己内酰胺（PA6）作为基体树脂，制备得到一种高温以及低温爆破性能均优异的PA6基热塑性弹性体，克服了现有常用的聚烯烃类热塑性弹性体高温刚性以及撕裂强度不足的缺陷。
此外，本发明中加入热稳定剂能抑制加工过程中产生的降解。加工助剂能促进各组分的分散。相容剂能使聚己内酰胺与烯烃类聚合物以及苯乙烯类热塑性弹性体良好相容。烯烃类聚合物和苯乙烯类热塑性弹性体对聚己内酰胺基热塑性弹性体起着协效增韧的作用。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式对本发明聚己内酰胺基热塑性弹性体、制备方法及其应用做进一步描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。
性能测试：
邵氏硬度：按照ISO 868标准测试。
密度：按照ISO 1183标准测试。
23℃三点弯曲模量：按照ISO 178标准测试。
23℃拉伸断裂强度：按照ISO 527-2/5A/500标准测试。
23℃断裂伸长率：按照ISO 527-2/5A/500标准测试。
23℃撕裂强度：按照ISO 34标准测试。
-35℃拉伸断裂强度：按照ISO 527-2/5A/500标准测试。
-35℃断裂伸长率：按照ISO 527-2/5A/500标准测试。
-35℃缺口冲击强度：按照ISO 180标准测试，A型缺口。
-35℃撕裂强度：按照ISO 34标准测试。
85℃三点弯曲模量：按照ISO 34标准测试。
85℃拉伸断裂强度：按照ISO 527-2/5A/500标准测试。
85℃断裂伸长率：按照ISO 527-2/5A/500标准测试。
85℃撕裂强度：按照ISO 34标准测试。
特性粘度[η]：
在25℃的98%浓硫酸中测量浓度为0.05、0.1、0.3和1g/dl的聚酰胺的比浓对数粘度ηinh。
ηinh=[ln(t1/t0)]/C
其中，ηinh表示比浓对数粘度（dl/g），t0表示溶剂的空白时间，t1表示样品溶液的流过时间，C表示样品溶液的浓度（g/dl）。
将ηinh的数据外推至浓度为0，得到样品的特性粘度[η]。
气味测试：按照大众汽车内饰气味测试方法PV3900标准测试，测试判断标准分为1-6级，同时也会出现介于两种评判等级之间的情况；
评分1为无气味；
评分2为有气味，但无干扰性气味；
评分3为有明显气味，但无干扰性气味；
评分4为有干扰性气味；
评分5为有强烈干扰性气味；
评分6为有不能忍受的气味。
以下以具体实施例的方式加以说明，本发明中所述份数均为重量份，本发明中采用的物质均可从市面上购得，其中，
PA6-1，其特性粘度为2.0dl/g。
PA6-2，其特性粘度为2.4dl/g。
PA6-3，其特性粘度为3.8dl/g。
热稳定剂-1为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚，选自雅宝，商品名为1010。
热稳定剂-2为双（2.4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯，选自雅宝，商品名为627A。
加工助剂-1为乙撑双硬脂酸酰胺，选自上海沪美化工，商品名为EBS。
加工助剂-2为高熔点乙撑双硬脂酸酰胺，选自日本花王，商品名为EB-FF。
相容剂-1为乙烯-丙烯酸酯-顺丁烯二酸酐三元共聚物，选自杜邦，商品名为560D。
相容剂-2为LLDPE接枝顺丁烯二酸酐，选自Bondyram，商品名为Bondyram4108。
相容剂-3为乙烯-辛烯共聚物接枝顺丁烯二酸酐，选自杜邦，商品名为493D。
LLDPE选自茂名石化，商品名为7144。
乙烯-1-丙烯共聚物选自埃克森美孚，商品名为6505。
POE-1选自三井，商品名为DF610。
POE-2选自韩国LG，商品名为LC670。
SEBS-1选自台化，商品名为6154。
SEBS-2选自台化，商品名为3154。
SEPS-1选自美国科滕，商品名为G1633。
实施例1
将21份PA6-1、1份加工助剂-1、13份相容剂-1、10份LLDPE和10份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例2
将38.5份PA6-1、1.2份热稳定剂-1、0.3份加工助剂-1、6份相容剂-1、15份LLDPE和30份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例3
将29.5份PA6-1、0.3份热稳定剂-1、1.2份加工助剂-1、2份相容剂-1、13份LLDPE和20份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例4
将34份PA6-1、0.5份热稳定剂-1、2份加工助剂-1、8份相容剂-1、17份LLDPE和25份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例5
将48份PA6-1、2份热稳定剂-1、15份相容剂-1、20份LDPE、40份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例6
将37份PA6-1、0.5份热稳定剂-1、0.7份热稳定剂-2、0.3份加工助剂-1、0.4份加工助剂-2、7份相容剂-2、15份LLDPE和30份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例7
将37份PA6-2、0.5份热稳定剂-1、0.7份热稳定剂-2、0.3份加工助剂-1、0.4份加工助剂-2、7份相容剂-2、15份LLDPE和30份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例8
将37份PA6-3、0.5份热稳定剂-1、0.7份热稳定剂-2、0.3份加工助剂-1、0.4份加工助剂-2、7份相容剂-2、15份LLDPE和30份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例9
将37份PA6-1、0.5份热稳定剂-1、0.7份热稳定剂-2、0.3份加工助剂-1、0.4份加工助剂-2、7份相容剂-3、15份LLDPE和30份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例10
将37份PA6-1、0.5份热稳定剂-1、0.7份热稳定剂-2、0.3份加工助剂-1、0.4份加工助剂-2、7份相容剂-2、15份POE-1和30份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例11
将37份PA6-1、0.5份热稳定剂-1、0.7份热稳定剂-2、0.3份加工助剂-1、0.4份加工助剂-2、7份相容剂-2、15份乙烯-1-丙烯共聚物和30份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例12
将37份PA6-1、0.5份热稳定剂-1、0.7份热稳定剂-2、0.3份加工助剂-1、0.4份加工助剂-2、7份相容剂-2、15份LLDPE和30份SEBS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例13
将37份PA6-3、0.5份热稳定剂-1、0.7份热稳定剂-2、0.3份加工助剂-1、0.4份加工助剂-2、7份相容剂-3、15份POE-2和30份SEBS-2在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
实施例14
将37份PA6-2、0.5份热稳定剂-1、0.7份热稳定剂-2、0.3份加工助剂-1、0.4份加工助剂-2、3份相容剂-1、4份相容剂-2、8份LLDPE、7份POE-1、18份SEPS-1和12份SEBS-2在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
参考例1
将21份PA6-1、1份加工助剂-1、13份相容剂-1、35份LLDPE和10份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
参考例2
将21份PA6-1、1份加工助剂-1、13份相容剂-1、3份LLDPE和10份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
参考例3
将38.5份PA6-1、1.2份热稳定剂-1、0.3份加工助剂-1、6份相容剂-1、15份LLDPE和55份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
参考例4
将38.5份PA6-1、1.2份热稳定剂-1、0.3份加工助剂-1、6份相容剂-1、15份LLDPE和4份SEPS-1在长径比为40:1的双螺杆挤出机中熔融混合分散，挤出机各段温度设置在230-265℃，挤出造粒，最终得到产品。
以下表1及表2为本发明实施例及参考例的组分及性能测试表。
表1
表2
上述各实施例均可以制得低温以及高温爆破性能均良好的聚己内酰胺基热塑性弹性体。实施例1-14中，聚己内酰胺基热塑性弹性体中的(A)聚己内酰胺组分为21-48份，(B)热稳定剂为0-2份，(C)加工助剂为0-2份，(D)相容剂为2-15份，(E)烯烃类聚合物为10-20份，(F)苯乙烯类热塑性弹性体为10-40份。本发明制得的聚己内酰胺基热塑性弹性体的-35℃缺口冲击强度大于等于69KJ/m2；-35℃撕裂强度大于等于370KN/m；85℃拉伸断裂强度大于等于11MPa；85℃三点弯曲模量大于等于320MPa；85℃撕裂强度大于等于150KN/m。
实施例1-5与参考例1-4对比，可以看出，在本发明中所述组分的重量份范围内，聚己内酰胺基热塑性弹性体的低温爆破性能优异，同时高温爆破性能也优异。而不在本发明中所述组分的重量份范围内的聚己内酰胺基热塑性弹性体不能同时具有优异的低温爆破性能以及高温爆破性能。而且，本发明制得的聚己内酰胺基热塑性弹性体产生的气味少，符合汽车内饰件材料对气味低的要求。
因此，本发明所述聚己二酰己二胺基热塑性弹性体可用于汽车安全气囊盖板。
实施例6与实施例7-13对比，可以看出，本发明中聚己内酰胺优选特性粘度为2.4-3.8dl/g的聚己内酰胺；相容剂优选乙烯-辛烯共聚物接枝顺丁烯二酸酐；烯烃类聚合物优选乙烯-1-丙烯共聚物或POE；苯乙烯类热塑性弹性体优选SEBS。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种聚己内酰胺基热塑性弹性体，包括以下重量份的组分：
(A)聚己内酰胺：21-48份；
(B)热稳定剂：0-2份；
(C)加工助剂：0-2份；
(D)相容剂：2-15份；
(E)烯烃类聚合物：10-20份；
(F)苯乙烯类热塑性弹性体：10-40份。
2.如权利要求1所述的聚己内酰胺基热塑性弹性体，其特征在于：所述(B)热稳定剂为酚类、胺类、丙烯酰基官能团与硫代酯的复合物类、亚磷酸酯类、半受阻酚类以及杯芳烃中的任意一种或几种的混合物。
3.如权利要求1所述的聚己内酰胺基热塑性弹性体，其特征在于：所述(C)加工助剂为金属皂类、硬脂酸复合酯类或酰胺类中的至少一种。
4.如权利要求1所述的聚己内酰胺基热塑性弹性体，其特征在于：所述(D)相容剂为不饱和酸、不饱和酸酐、不饱和酸衍生物和/或不饱和酸酐衍生物改性烯烃类聚合物。
5.如权利要求1所述的聚己内酰胺基热塑性弹性体，其特征在于：所述(E)烯烃类聚合物为低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、乙烯-1-丁烯共聚物、乙烯-1-丙烯共聚物或乙烯-1-辛烯共聚物中的至少一种。
6.如权利要求1所述的聚己内酰胺基热塑性弹性体，其特征在于：所述(F)苯乙烯类热塑性弹性体为丁二烯或异戊二烯与苯乙烯的嵌段共聚物。
7.如权利要求1所述的聚己内酰胺基热塑性弹性体，其特征在于：所述聚己内酰胺基热塑性弹性体的-35℃缺口冲击强度大于等于69KJ/m2；-35℃撕裂强度大于等于370KN/m；85℃拉伸断裂强度大于等于11MPa；85℃三点弯曲模量大于等于320MPa；85℃撕裂强度大于等于150KN/m。
8.一种聚己内酰胺基热塑性弹性体，由以下重量份的组分组成：
(A)聚己内酰胺：21-48份；
(B)热稳定剂：0-2份；
(C)加工助剂：0-2份；
(D)相容剂：2-15份；
(E)烯烃类聚合物：10-20份；
(F)苯乙烯类热塑性弹性体：10-40份。
9.一种制备如权利要求1-8中任一项所述的聚己内酰胺基热塑性弹性体的制备方法，包括以下步骤：
将21-48重量份的(A)聚己内酰胺、0-2重量份的(B)热稳定剂、0-2重量份的(C)加工助剂、2-15重量份的(D)相容剂、10-20重量份的(E)烯烃类聚合物以及10-40重量份的(F)苯乙烯类热塑性弹性体加入长径比为40:1的双螺杆挤出机中，熔融挤出造粒，制得聚己内酰胺基热塑性弹性体；其中，所述双螺杆挤出机的温度设为230-265℃。
10.一种如权利要求1-8中任一项所述的聚己内酰胺基热塑性弹性体的应用，其特征在于：所述聚己内酰胺基热塑性弹性体用于汽车安全气囊盖板。
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