CN107189420B - 一种高耐磨抗静电低翘曲pok-pa合金材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高分子材料领域，具体是一种高耐磨抗静电低翘曲POK‑PA合金材料，包含按重量份数计的以下组分：POK 200‑400份，PA6 200‑500份，相容冲击改性剂10‑100份，增韧剂NG7002 10‑30份，导电炭黑100‑200份，填料10‑100份，PTFE 10‑30份，助剂1‑10份。本发明提供了一种高耐磨抗静电低翘曲POK‑PA合金材料，材料具有良好的抗静电性能(10⁹欧姆)，材料的磨耗系数，达到2.1mm³/kg/km。冲击强度较好，23℃可以达到150J/M；‑30℃可以达到100J/M。平衡吸水率明显减小，达到0.5％。

Description

一种高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料

技术领域

本发明涉及高分子复合材料领域，具体地说，是一种高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(PA6)具有热塑性、轻质、优异的机械性能、耐化学品和耐久性好等特性，应用于打印机、印钞机、开票机等需要送纸操作面板，以取代金属制造的零部件，达到了轻量化和降低成本的要求。除了要保证较高强度的，还必须要有很好的抗静电性，以便能及时消除纸张之间摩擦和纸张与零部件摩擦产生的电荷，且因纸张与零部件不断存在摩擦，对零部件的耐磨性也提出了一定要求。但普通的PA6吸水率高，干燥环境和潮湿环境强度差异较大，且耐磨性也一般。

聚酮(POK)是由一氧化碳、烯烃(乙烯、丙烯)合成的新型绿色聚合物材料，分子主链由碳氢通过高结晶形成紧密结晶结构的工程塑料，优异的耐化学性，抗冲击性能，摩擦性能和高阻隔性，与尼龙相比，其抗冲击性能要强3倍，对化学物质的稳定性也明显提高，表面硬度比POM还要好，可用于汽车、电子、产业材料的零部件。但单纯的POK强度比PA6低，加工范围窄，对成型工装及工艺要求较高，使得应用受到了极大的限制，实验发现，POK和PA6的合金表面耐磨性比PA6明显提高，潮湿环境的强度比PA6明显高，加工温度较单纯POK有明显拓宽，但是仍然存在因吸水率高导致制品的形状与尺寸精确度低的缺点。

中国专利文献CN106700525A公开了一种高冲击无卤阻燃POK/PA合金材料，由以下成分按如下重量份组成：聚酮POK 200-400份；尼龙PA6 400-700份；相容冲击改性剂10-100份；无卤阻燃剂50-150份；助剂5-15份。但是关于一种高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料及其制备方法目前还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料及其制备方法。

本发明的第一方面，提供一种高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，包含按重量份数计的以下组分：POK 200-400份，PA6 200-500份，相容冲击改性剂10-100份，增韧剂NG7002 10-30份，导电炭黑100-200份，填料10-100份，PTFE 10-30份，助剂1-10份。

其中所述POK为一氧化碳、烯烃(乙烯、丙烯)合成的聚合物；数均分子量为10000-100000，优选为60000-90000，由韩国晓星集团提供，型号为M630A。

所述PA6为聚己内酰亚胺；所述尼龙PA6的数均分子量为16000-33000，优选为20000-30000，采用由己内酰胺开环缩聚的PA6，优选由霍尼韦尔公司提供，型号为H8202NLB。

所述相容冲击改性剂为核壳机构的硅-丙烯酸酯-环氧改性聚合物，以硅橡胶-丙烯酸酯复合橡胶为核，聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为壳的核壳结构的接枝共聚物；其中的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯可以改进了PA6、POK、PTFE微粉的相容性，而硅橡胶-丙烯酸酯复合橡胶保证了材料的良好韧性，另外硅橡胶对降低磨耗系数也有一定的协同作用。优选由日本三菱丽阳公司提供，型号为S2200。

所述增韧剂NG7002为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物(POE-MAH)，不仅与POK有良好的相容性，其中的马来酸酐基团还改进了PA6与高岭土的相容性。但POE-MAH属于热塑性弹性体，会对材料的强度、耐温、耐磨性有影响，因此，添加量受到限制，一般选择复配使用。优选由上海泽明塑胶提供，型号为NG7002。

所述导电炭黑：具有较低的电阻率，能够使橡胶或塑料具有一定的导电性能，用于不同的导电或抗静电制品，如抗静电或导电橡胶、塑料制品、电缆料；还可以做干电池的原材料。优选由美国卡博特CABOT提供，型号为VXC500。

所述填料为高岭土。所述PTFE为分子量为160W-180W、粒径为120纳米的聚四氟乙烯微粉，优选由3M公司提供，型号为9207。

本发明加入高岭土、PTFE微粉是为了降低材料的吸水率和收缩率，降低因材料吸水率高导致制品的形状与尺寸精确度低，同时，纳米级PTFE微粉的加入，降低磨耗系数，提高抗磨擦性和抗划伤性，提高了树脂的耐化学药品性和耐温性。

所述助剂包括按重量份数计的以下组分：3份的抗氧剂、3份的紫外线添加剂、2份的加工助剂和1份的色粉。

所述抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、受阻酚抗氧剂1010、受阻酚抗氧剂1098、受阻酚抗氧剂1076中的一种或两种的混合。更优选为抗氧剂168和抗氧剂1098的混合。

所述紫外线添加剂为光稳定剂和紫外线吸收剂的复合物。更优选的，所述光稳定剂和所述紫外线吸收剂的重量份之比为1:1。进一步优选的，所述光稳定剂为光稳定770、光稳定622中的一种；所述紫外线吸收剂为UV234、UV-328、UV-320中的一种。更优选为光稳定770和UV234的复配物。

所述加工助剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯、长链脂肪酸多官能团酯中的一种或几种混合。优选的，所述加工助剂为聚乙烯蜡。

所述色粉主要由颜料和扩散粉组成。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，包含按重量份数计的以下组分：POK 300份，PA6 331份，相容冲击改性剂80份，增韧剂NG7002 30份，导电炭黑150份，填料80份，PTFE 20份，助剂9份；所述助剂包括按重量份数计的以下组分：3份的抗氧剂、3份的紫外线添加剂、2份的加工助剂和1份的色粉。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，包含按重量份数计的以下组分：POK 300份，PA6 361份，相容冲击改性剂50份，增韧剂NG7002 30份，导电炭黑150份，填料80份，PTFE 20份，助剂9份；所述助剂包括按重量份数计的以下组分：3份的抗氧剂、3份的紫外线添加剂、2份的加工助剂和1份的色粉。

在上述优选实施方式中，选用的聚酮POK：由韩国晓星集团提供，型号为M630A；

尼龙PA6：由霍尼韦尔公司提供，型号为H8202NLB；

相容冲击改性剂：由日本三菱丽阳公司提供，型号为S2200；

增韧剂NG7002：由上海泽明塑胶提供，型号为NG7002；

导电炭黑：由美国卡博特CABOT提供，型号为VXC500；

填料：高岭土，由上海凤陈粉体材料有限公司提供；

PTFE：分子量为160W-180W、粒径为120纳米的聚四氟乙烯微粉，由3M公司提供，型号为9207；

抗氧剂168、抗氧剂1098：由BASF公司制造；

光稳定770、紫外线吸收剂UV234：由BASF公司制造；

加工助剂：聚乙烯蜡，由BASF公司制造。

本发明的第二方面，提供一种上述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料的制备方法，包括以下步骤：

将原料组分在高速混合机中混合3-5分钟，然后在220～240℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经100℃干燥4小时后在240～260℃下注塑成标准样条，即得。

本发明有益效果在于：

1、本发明提供了一种高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，材料具有良好的抗静电性能(10⁹欧姆)，材料的磨耗系数，达到2.1mm³/kg/km。

2、冲击强度较好，23℃可以达到150J/M；-30℃可以达到100J/M。

3、平衡吸水率明显减小，达到0.5％。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明提供的具体实施方式作详细说明。

在以下各个实施例和对比例中，各原料采用下述成分：

聚酮POK：由韩国晓星集团提供，型号为M630A；

尼龙PA 6：采用由己内酰胺开环缩聚的PA6，由霍尼韦尔公司提供，型号为H8202NLB；

相容冲击改性剂：由日本三菱丽阳公司提供，型号为S2200(以硅橡胶-丙烯酸酯复合橡胶为核，聚甲基丙烯酸缩水甘油酯为壳的核壳结构的接枝共聚物)；

增韧剂NG7002：由上海泽明塑胶提供，型号为NG7002；

导电炭黑：由美国卡博特CABOT提供，型号为VXC500；

填料为高岭土，由上海凤陈粉体材料有限公司提供；

PTFE是分子量为160W-180W、粒径为120纳米的聚四氟乙烯微粉，由3M公司提供，型号为9207；

抗氧剂168、抗氧剂1098：由BASF公司制造；

光稳定770、紫外线吸收剂UV234：由BASF公司制造；

加工助剂：聚乙烯蜡，由BASF公司制造。

实施例1-5和对比例1-3：

表1实施例1-5和对比例1-3的组分和配比

制备方法：按照表1的配比称取原料，原料组分在高速混合机中混合3-5分钟，然后在220～240℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经100℃干燥4小时后在240～260℃下注塑成标准样条，即得。

实施例6：实施效果的评价

将上述实施例1-5和对比例1-3获得的样品，根据美国材料与试验协会(ASTM)标准测试力学性能，根据GB 3960-83标准测试材料的磨耗系数，根据ISO 62标准测试材料的平衡吸水率，测试结果如下表2所示：

表2实施例1-5和对比例1-3的测试结果

表2的性能测试结果表明：

(1)在对比例1、2、3中，单独采用POE-MAH增韧改性PA/POK合金，尽管冲击性能较好，但强度和耐温下降较大，这是因为POE属于热塑性弹性体，较多的添加会影响材料的刚性和耐温。而采用GMA环氧增韧剂S2200改性，可以获得综合性能俱佳的PA/POK合金。

(2)通过实施例1-2，导电炭黑和PTFE微粉的加入，不仅使表面电阻降低到10⁹欧姆，达到了抗静电级别，同时还降低了磨耗系数和吸水率。

(3)通过实施例3，可以看到，填料高岭土的加入，不仅降低了材料的吸水率，还提高材料的刚性，但冲击强度有所下降。在实施例4-5中，相容冲击改性剂S2200，复配了增韧剂NG7002，改善了材料与高岭土的相容性，可以获得较好的冲击强度，23℃可以达到150J/M；-30℃可以达到100J/M。以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可做出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，其特征在于，包含按重量份数计的以下组分：POK 200-400份，PA6 200-500份，相容冲击改性剂10-100份，增韧剂NG7002 10-30份，导电炭黑100-200份，填料10-100份，PTFE 10-30份，助剂1-10份；所述相容冲击改性剂为核壳结构 的硅-丙烯酸酯-环氧改性聚合物，以硅橡胶-丙烯酸酯复合橡胶为核，聚甲基丙烯酸缩水甘油酯为壳的核壳结构的接枝共聚物；所述增韧剂NG7002为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物；所述填料为高岭土；所述PTFE为分子量为160W-180W、粒径为120纳米的聚四氟乙烯微粉；所述助剂包括按重量份数计的以下组分：3份的抗氧剂、3份的紫外线添加剂、2份的加工助剂和1份的色粉。

2.根据权利要求1所述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，其特征在于，所述POK为一氧化碳、烯烃合成的聚合物，数均分子量为10000-100000。

3.根据权利要求2所述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，其特征在于，所述POK数均分子量为60000-90000。

4.根据权利要求1所述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，其特征在于，所述PA6为由己内酰胺开环缩聚的尼龙6，数均分子量为16000-33000。

5.根据权利要求4所述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，其特征在于，所述PA6数均分子量为20000-30000。

6.根据权利要求1所述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，其特征在于，所述抗氧剂为亚磷酸酯抗氧剂168、受阻酚抗氧剂1010、受阻酚抗氧剂1098、受阻酚抗氧剂1076中的一种或两种的混合；所述紫外线添加剂为光稳定剂和紫外线吸收剂的复合物；所述光稳定剂为光稳定770、光稳定622中的一种；所述紫外线吸收剂为UV234、UV-328、UV-320中的一种；所述加工助剂为聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、季戊四醇硬脂酸酯、长链脂肪酸多官能团酯中的一种或几种混合。

7.根据权利要求1所述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，其特征在于，包含按重量份数计的以下组分：POK 300份，PA6 331份，相容冲击改性剂80份，增韧剂NG7002 30份，导电炭黑150份，填料80份，PTFE 20份，助剂9份。

8.根据权利要求1所述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料，其特征在于，包含按重量份数计的以下组分：POK 300份，PA6 361份，相容冲击改性剂50份，增韧剂NG7002 30份，导电炭黑150份，填料80份，PTFE 20份，助剂9份。

9.一种如权利要求1-8任一所述的高耐磨抗静电低翘曲POK-PA合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将原料组分在高速混合机中混合3-5分钟，然后在220～240℃下经双螺杆挤出机挤出、冷却、造粒，所得粒料经100℃干燥4小时后在240～260℃下注塑成标准样条，即得。