CN105793359A - 耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物及其制备方法，上述耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物包含：50重量百分比至90重量百分比的由2?吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂；以及10重量百分比至50重量百分比的尼龙6树脂。

Description

耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物及其制备方法。
背景技术
尼龙树脂具有优秀的机械特性、耐化学性及耐热性，因此使用于汽车配件、时装、建筑材料、电气/电子部件等。但是，由于由酰胺键引起的吸水性，因而存在随着使用环境的不同而降低冲击强度的问题，尤其，在适用于需要冲击强度的汽车等的配件原材料方面存在局限性。
由此，当前，需要制备可完善现有尼龙树脂的热物性及机械物性的尼龙混合组合物。
发明内容
技术问题
本发明提供耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物等，上述耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物包含：50重量百分比至90重量百分比的由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂；以及10重量百分比至50重量百分比的尼龙6树脂。
但是，本发明所要解决的技术问题并不局限于以上所提及的问题，本发明所属技术领域的普通技术人员可从以下的记载内容中明确地理解未提及的其他问题。
解决问题的方案
本发明提供耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物，上述耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物包含：50重量百分比至90重量百分比的树脂，由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成；以及10重量百分比至50重量百分比的尼龙6树脂。
由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的上述树脂可以为尼龙4,6树脂。
上述2-吡咯烷酮或上述碳原子数5至7的内酰胺可从生物质中取得。
由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的上述树脂的重均分子量可以为50kg/mol至300kg/mol。
上述尼龙混合组合物的熔融温度可以为200℃至240℃。
上述尼龙混合组合物在23℃温度下的悬臂梁式冲击强度可以为8kg·cm/cm至14kg·cm/cm。
作为本发明的一实例，提供耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物的制备方法，其特征在于，对50重量百分比至90重量百分比的由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂以及10重量百分比至50重量百分比的尼龙6树脂进行熔融混合。
由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的上述树脂可以为尼龙4,6树脂。
在230℃至270℃温度下，可进行上述熔融混合。
发明的效果
本发明的尼龙混合组合物包含：50重量百分比至90重量百分比的树脂，由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成；以及10重量百分比至50重量百分比的尼龙6树脂，因此维持优秀的耐热性的同时具有卓越的冲击强度，从而适合用作汽车、电气/电子、工业材料及休闲用品等的配件原材料。
具体实施方式
本发明人在研究尼龙混合组合物的过程中，确认了以规定的重量比对由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂及尼龙6树脂进行熔融混合，从而可制备热物性及机械物性优秀的尼龙混合组合物，并完成了本发明。
以下，详细说明本发明。
本发明提供耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物，上述耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物包含：50重量百分比至90重量百分比的由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂；以及10重量百分比至50重量百分比的尼龙6树脂。
在由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的上述树脂中，作为碳原子数5至7的内酰胺，可例举哌啶酮(piperidone)、己内酰胺(caprolactam)、氮杂环辛酮(enantholactam)等，但并不局限于此，优选地，可使用ε-己内酰胺。
由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的上述树脂可以为尼龙4,6树脂，尼龙4,6树脂使用作为碳原子数5至7的内酰胺的ε-己内酰胺来制备而成，是相互完善尼龙4(由2-吡咯烷酮单体独立聚合而成的树脂)及尼龙6的物性来制备而成的。
例如，本发明的由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂可通过如下方法来制备而成：对包含2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺的单体进行阴离子聚合来制备共聚物之后，用水对上述共聚物内的未反应单体及催化剂进行提纯，通过提纯的上述水的离子交换控制pH，并对pH得到控制的上述水进行浓缩，来回收上述未反应单体，由此制备上述树脂。
上述尼龙6树脂是指由6个碳原子数的ε-己内酰胺聚合而成的树脂，具有(C5H10CONH)n的化学结构。
本发明的由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂(例如，尼龙4,6树脂)和尼龙6树脂具有无额外的反应性相容剂(compatibilizing agent)，相互之间也具有优秀的混炼性的特征。即，包含由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的上述树脂和上述尼龙6树脂的尼龙混合组合物具有单一熔融温度(Tm)及单一结晶化温度(Tc)。
换言之，优选地，本发明的尼龙混合组合物包含：50重量百分比至90重量百分比的由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂；以及10重量百分比至50重量百分比的尼龙6树脂，但并不局限于此。此时，在由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂的重量比小于上述范围的情况下，存在降低冲击强度的改善效果的问题，在由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂的重量比超过上述范围的情况下，对由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂的热物性产生更大的影响，从而具有比较低的熔融温度，因而存在降低耐热性的问题。
上述2-吡咯烷酮或上述碳原子数5至7的内酰胺可从生物质中取得。
具体地，上述2-吡咯烷酮将通过微生物发酵生产的谷氨酸或谷氨酸钠作为起始物质，并利用作为催化剂的谷氨酸脱羧酶(GAD)来制备4-氨基丁酸之后，由此利用催化剂或脱水剂来可取得2-吡咯烷酮。
由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的上述树脂的重均分子量可以为50kg/mol至300kg/mol。此时，在由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂的重均分子量小于50kg/mol的情况下，存在不能制备本发明所要取得的具有优秀的机械物性及热物性的尼龙混合组合物的问题，在由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂的重均分子量大于300kg/mol的情况下，当与尼龙6进行混合时，由于熔融粘度高，因而存在工序运转困难的问题。
根据需求，上述尼龙混合组合物在不影响物性、外观、成型性的范围内，还可包含选自由多种稳定剂、滑剂、离型剂、颜料、染料、阻燃剂、增强剂、抗氧化剂、抗静电剂、导电性添加剂、电磁干扰(EMI)屏蔽剂、成核剂、抗菌剂、除臭剂及润滑剂等组成的组中的一种以上。
上述尼龙混合组合物的熔融温度可以为200℃至240℃。
上述尼龙混合组合物在23℃温度下的悬臂梁式冲击强度可以为8kg·cm/cm至14kg·cm/cm。
即，本发明的尼龙混合组合维持优秀的耐热性的同时具有卓越的冲击强度，因而适合用作汽车、电气/电子、工业材料及休闲用品等的配件原材料。
具体地，本发明的尼龙混合组合物可适用于汽车的内外置材料、底罩、电气/电子、工业材料及休闲用品的配件等的需要冲击强度的配件，尤其，可适用于门框内盖(door frame inner cover)等在常温及低温条件下均需要高的冲击强度，且需要优秀的机械刚性及耐热性的汽车配件。作为在常温及低温条件下均需要高的耐冲击性的汽车配件的具体一例，有驾驶员安全气囊安装板(driverairbag mounting plate)、乘客安全气囊安装板、保险丝盒、各种盖类等。
并且，本发明提供耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物的制备方法，其特征在于，对50重量百分比至90重量百分比的由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂以及10重量百分比至50重量百分比的尼龙6树脂进行熔融混合。作为由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的上述树脂，可例举作为碳原子数5至7的内酰胺使用了ε-己内酰胺的尼龙4,6树脂。
在230℃至270℃温度下，可进行上述熔融混合。此时，在230℃至270℃温度下，进行熔融混合，从而可稳定且有效地进行熔融混合，以使上述尼龙4,6树脂和尼龙6具有优秀的混炼性。
以下，提出用于理解本发明的优选实施例。但是，以下实施例仅属于更容易地理解本发明，本发明的内容不限定于以下实施例。
实施例
实施例1
(1)由2-吡咯烷酮及ε-己内酰胺聚合而成的树脂(尼龙4,6树脂)的制备
添加作为单体的25.5g的2-吡咯烷酮和79.1g的ε-己内酰胺、作为碱性催化剂的8.4g的氢氧化钾(KOH)、1.76g的CO2引发剂及作为异氰酸酯类化合物的0.32g的1,6-六亚甲基二异氰酸酯(1,6-hexamethylene diisocyanate)，并进行阴离子聚合来制备了尼龙4,6共聚物。用水对作为尼龙4,6共聚物内的未反应单体的2-吡咯烷酮和ε-己内酰胺及作为碱性催化剂的氢氧化钾进行了提纯。通过得到提纯的水的离子交换去除K+来控制了pH。通过反渗透膜及蒸馏对pH得到控制的水进行浓缩，来回收作为未反应单体的2-吡咯烷酮和ε-己内酰胺，从而最终制备了尼龙4,6树脂(Mw＝140kg/mol)。
(2)尼龙混合组合物的制备
混合在上述(1)中制备而成的4.5kg的尼龙4,6树脂和0.5kg的尼龙6树脂(KN-138/Kolon)，并在235℃温度下，对尼龙4,6树脂和尼龙6树脂的混合物进行熔融混合，来制备了尼龙混合组合物。
实施例2
混合了3.5kg的尼龙4,6树脂和1.5kg的尼龙6树脂，除此之外，与实施例1相同。
实施例3
混合了2.5kg的尼龙4,6树脂和2.5kg的尼龙6树脂，除此之外，与实施例1相同。
比较例1
单独使用了在实施例1的(1)中制备而成的5kg的尼龙4,6树脂。
比较例2
单独使用了5kg的尼龙6树脂(KN-138/kolon)。
实验例
1.熔融温度的测定
按照ASTM D3418测定了实施例1至实施例3的尼龙混合组合物及比较例1至比较例2的尼龙树脂的熔融温度。
2.悬臂梁式冲击强度的测定
在23℃温度下，按照ASTM D256测定了实施例1至实施例3的尼龙混合组合物及比较例1至比较例2的尼龙树脂的悬臂梁式冲击强度。
3.拉伸强度的测定
按照ASTM D638测定了实施例1至实施例3的尼龙混合组合物及比较例1至比较例2的尼龙树脂的拉伸强度。
在下列表1中整理并记载了如上所述的熔融温度、悬臂梁式冲击强度及拉伸强度的测定结果。
表1
如上述表1所示，实施例1至实施例3的尼龙混合组合物的熔融温度为约220℃，可确认与比较例2的尼龙6树脂维持相同水平的优秀的耐热性。并且，在23℃温度下，实施例1至实施例3的尼龙混合组合物的悬臂梁式冲击强度为10.2kg·cm/cm至12kg·cm/cm，可确认与比较例2的尼龙6树脂相比，冲击强度显著卓越。并且，可确认实施例1至实施例3的尼龙混合组合物与比较例1的尼龙4,6树脂和比较例2的尼龙6树脂具有相同水平的优秀的拉伸强度。
因此，本发明的尼龙混合组合物既维持优秀的耐热性，又具有显著的冲击强度，因此适合用作汽车、电气/电子、工业材料及休闲用品等的配件原材料。
如上所述的本发明的说明用于例示，只要是本发明所属技术领域的普通技术人员，就可以理解在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下，可容易变形为其他具体方式。因此，应理解为以上记载的多个实施例在所有方面仅是例示性的，而非限定。

Claims (9)

1.一种耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物，其特征在于，包含：
50重量百分比至90重量百分比的树脂，所述树脂由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成；以及
10重量百分比至50重量百分比的尼龙6树脂。
2.根据权利要求1所述的耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物，其特征在于，由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的所述树脂为尼龙4,6树脂。
3.根据权利要求1或2所述的耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物，其特征在于，所述2-吡咯烷酮或所述碳原子数5至7的内酰胺从生物质中取得。
4.根据权利要求1或2所述的耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物，其特征在于，由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的所述树脂的重均分子量为50kg/mol至300kg/mol。
5.根据权利要求1或2所述的耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物，其特征在于，所述尼龙混合组合物的熔融温度为200℃至240℃。
6.根据权利要求1或2所述的耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物，其特征在于，所述尼龙混合组合物在23℃温度下的悬臂梁式冲击强度为8kg·cm/cm至14kg·cm/cm。
7.一种耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物的制备方法，其特征在于，对50重量百分比至90重量百分比的由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的树脂以及10重量百分比至50重量百分比的尼龙6树脂进行熔融混合。
8.根据权利要求7所述的耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物的制备方法，其特征在于，由2-吡咯烷酮及碳原子数5至7的内酰胺聚合而成的所述树脂为尼龙4,6树脂。
9.根据权利要求7或8所述的耐热性及冲击强度得到改善的尼龙混合组合物的制备方法，其特征在于，在230℃至270℃温度下，进行所述熔融混合。
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