CN107815054A - 一种具有低吸水率、强导热性的pa复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种具有低吸水率、强导热性的pa复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料及其制备方法，所述PA复合材料的组分及组分的重量份如下：尼龙：10~58份；丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物：5~15份；导热填料：30~55份；相容剂：2~5份；纤维补强填料：5~15份；润滑剂：0.2~1.0份；抗氧剂：0.2~0.6份。本发明在有效改善尼龙的吸水性能、降低材料收缩性性能、显著改善尺寸稳定性的同时，赋予了材料良好的耐候性能、抗老化性能、力学性能、机械性能、导热性能，进一步提高了材料的尺寸稳定性，拓宽了尼龙的市场应用。

Description

一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体为一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺由于具有优良的机械强度、耐腐蚀性、耐磨及自润滑性能，成为最优异的五大工程塑料之一。尤其经过玻纤增强改性后的产品，被广泛应用于电动工具、汽车行业、机械工业、运动器材、办公设备等领域。但其存在吸水率高、尺寸稳定性能差、低温和干态韧性不足及耐温不足及遇火易燃等缺陷，大大限制了其在某些领域的应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料及其制备方法，在有效改善尼龙的吸水性能、降低材料收缩性性能、显著改善尺寸稳定性的同时，赋予了材料良好的耐候性能、抗老化性能、力学性能、机械性能、导热性能，进一步提高了材料的尺寸稳定性，拓宽了尼龙的市场应用。
本发明采用的技术方案是：提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料，所述PA复合材料的组分及组分的重量份如下：尼龙：10~58份；丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物：5~15份；导热填料：30~55份；相容剂：2~5份；纤维补强填料：5~15份；润滑剂：0.2~1.0份；抗氧剂：0.2~0.6份。
进一步地，所述的尼龙的相对粘度范围为2.0-3.5，优选为特定粘度为2.45~2.8。
进一步地，所述的丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物的熔融指数为5~30g/10min，优选熔融指数为15~20g/10min。
进一步地，所述的导热填料为氮化铝、氮化镁、氧化铝、氧化镁一种或几种复配而成，优选的导热填料由氧化铝和氧化镁以2:1的比例复配而成。
进一步地，所述的相容剂为聚苯乙烯-丙烯腈-GMA共聚物（SAG），ABS接枝马来酸酐（ABS-g-MAH）,聚苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA），EPDM接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）中的一种或几种的混合物，优选为聚苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA），其中马来酸酐含量为18±2。。
进一步地，所述的纤维补强填料为经过含有氨基官能团或环氧官能团的硅烷偶联剂处理过的连续长纤维或短切纤维。优选的连续玻璃纤维的线径为13~17um，短切玻璃纤维的线径为7~13um，优选为线径为7um的短切玻璃纤维。
进一步地，所述的润滑剂为氧化聚乙烯蜡，极性乙撑双脂肪酸酰胺（TAF），季戊四醇硬脂酸酯（PETS）的一种或多种复配，优选为TAF与PETS复配，质量比为3：2。
进一步地，所述的抗氧剂为由质量比为1:2的抗氧剂1010或1076和抗氧剂168复配，抗氧剂1098，抗氧剂412S的一种或几种复配，优选为1010、168、1098复配，比例为1：2：1。
基于上述的发明构思，本发明还提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照所述的重量比称取各原料；
S2、将步骤S1中的原料投入混料机中混合均匀，得到混合料；
S3、将上述混合料通过主喂料斗喂入到双螺杆挤出机中，在220-260℃的温度范围内挤出造粒，将玻璃纤维从玻纤口或侧喂料口加入，经挤出机熔融共混，拉条、切粒，并经干燥后得到成品。
与现有技术相比，本发明采用ASA与PA共混，在有效改善PA的吸水性能、降低材料收缩性性能、显著改善尺寸稳定性的同时，赋予了材料良好的耐候性能、抗老化性能。纤维补强填料的加入，在赋予材料优异的力学性能、机械性能的同时，进一步提高了材料的尺寸稳定性。同时，玻璃纤维的加入，可在材料内部形成纤维网络结构，完善了热传导通道，对复合材料的导热性能有较为显著的提高，在一定程度上降低了导热填料的添加量，从而显著降低了复合材料的成本，拓宽了尼龙的市场应用。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的组分及组分的重量份如下：尼龙：10份；丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物：15份；导热填料：55份；相容剂：5份；纤维补强填料：15份；润滑剂：1.0份；抗氧剂：0.2份。
所述的尼龙的相对粘度为2.0；所述的丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物的熔融指数为5g/10min。所述的导热填料为氮化铝、氮化镁、氧化铝和氧化镁复配而成；所述的相容剂为聚苯乙烯-丙烯腈-GMA共聚物（SAG）；所述的纤维补强填料为经过含有氨基官能团的硅烷偶联剂处理过的线径为13um的连续长；所述的润滑剂由氧化聚乙烯蜡和极性乙撑双脂肪酸酰胺（TAF）复配而成；所述的抗氧剂由质量比为1:2的抗氧剂1010和1076复配而成。
基于上述发明构思，本发明还提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的制备方法，包括步骤：
S1、按照所述的重量比称取各原料；
S2、将步骤S1中的原料投入混料机中混合均匀，得到混合料；
S3、将上述混合料通过主喂料斗喂入到双螺杆挤出机中，在220℃的温度范围内挤出造粒，将玻璃纤维从玻纤口或侧喂料口加入，经挤出机熔融共混，拉条、切粒，并经干燥后得到成品。
实施例2
提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的组分及组分的重量份如下：尼龙：58份；丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物：5份；导热填料：30份；相容剂：2份；纤维补强填料：5份；润滑剂：0.2份；抗氧剂：0.6份。
所述的尼龙的相对粘度为3.5；所述的丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物的熔融指数为30g/10min；所述的导热填料由氧化铝和氧化镁以2:1的比例复配而成；所述的相容剂为聚苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA），其中马来酸酐的含量为18；所述的纤维补强填料为经过含有环氧官能团的硅烷偶联剂处理过的线径为17um的连续玻璃纤维；所述的润滑剂为氧化聚乙烯蜡；所述的抗氧剂由抗氧剂1098和抗氧剂412S复配而成。
基于上述的发明构思，本发明还提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照所述的重量比称取各原料；
S2、将步骤S1中的原料投入混料机中混合均匀，得到混合料；
S3、将上述混合料通过主喂料斗喂入到双螺杆挤出机中，在260℃的温度范围内挤出造粒，将玻璃纤维从玻纤口或侧喂料口加入，经挤出机熔融共混，拉条、切粒，并经干燥后得到成品。
实施例3
提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的组分及组分的重量份如下：尼龙：40份；丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物：8份；导热填料：40份；相容剂：4份；纤维补强填料：8份；润滑剂：0.5份；抗氧剂：0.4份。
所述的尼龙的相对粘度2.45；所述的丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物的熔融指数为15g/10min；所述的导热填料由氮化铝和氮化镁复配而成；所述的相容剂为ABS接枝马来酸酐（ABS-g-MAH）；所述的纤维补强填料为经过含有氨基官能团的硅烷偶联剂处理过的线径为73um的短切纤维；所述的润滑剂为极性乙撑双脂肪酸酰胺（TAF）；所述的抗氧剂为抗氧剂412S。
基于上述的发明构思，本发明还提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照所述的重量比称取各原料；
S2、将步骤S1中的原料投入混料机中混合均匀，得到混合料；
S3、将上述混合料通过主喂料斗喂入到双螺杆挤出机中，在230℃的温度范围内挤出造粒，将玻璃纤维从玻纤口或侧喂料口加入，经挤出机熔融共混，拉条、切粒，并经干燥后得到成品。
实施例4
提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的组分及组分的重量份如下：尼龙：30份；丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物：10份；导热填料：47份；相容剂：3份；纤维补强填料：10份；润滑剂：0.4份；抗氧剂：0.3份。
所述的尼龙的相对粘度为2.8；所述的丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物的熔融指数为20g/10min；所述的导热填料由氮化镁和氧化铝复配而成；所述的相容剂为聚苯乙烯-马来酸酐共聚物（SMA）和EPDM接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）的混合物；所述的纤维补强填料为经过含有环氧官能团的硅烷偶联剂处理过的线径为13um的短切纤维；所述的润滑剂由比例为3:2的极性乙撑双脂肪酸酰胺（TAF）和季戊四醇硬脂酸酯（PETS）复配而成；所述的抗氧剂为由质量比为1:2：1的抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1098复配。
基于上述的发明构思，本发明还提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照所述的重量比称取各原料；
S2、将步骤S1中的原料投入混料机中混合均匀，得到混合料；
S3、将上述混合料通过主喂料斗喂入到双螺杆挤出机中，在240℃的温度范围内挤出造粒，将玻璃纤维从玻纤口或侧喂料口加入，经挤出机熔融共混，拉条、切粒，并经干燥后得到成品。
实施例5
提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的组分及组分的重量份如下：尼龙：25份；丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物：12份；导热填料：45份；相容剂：4.5份；纤维补强填料：13.5份；润滑剂：0.7份；抗氧剂：0.5份。
所述的尼龙的相对粘度为2.6。
所述的丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物的熔融指数为18g/10min；所述的导热填料由氮化铝和氧化镁复配而成；所述的相容剂为ABS接枝马来酸酐（ABS-g-MAH）和EPDM接枝马来酸酐（EPDM-g-MAH）的混合物；所述的纤维补强填料为经过含有环氧官能团的硅烷偶联剂处理过的线径为10um的短切纤维；所述的润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯（PETS）；所述的抗氧剂为由质量比为1:2的抗氧剂1076和抗氧剂168复配。
基于上述的发明构思，本发明还提供一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、按照所述的重量比称取各原料；
S2、将步骤S1中的原料投入混料机中混合均匀，得到混合料；
S3、将上述混合料通过主喂料斗喂入到双螺杆挤出机中，在250℃的温度范围内挤出造粒，将玻璃纤维从玻纤口或侧喂料口加入，经挤出机熔融共混，拉条、切粒，并经干燥后得到成品。
实施例1-5的测试结果如表1。
表1：
上述实施例为本发明的较佳的实现方式，并非是对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有低吸水率、强导热性的PA复合材料，其特征在于：所述PA复合材料的组分及组分的重量份如下：尼龙：10~58份；丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物：5~15份；导热填料：30~55份；相容剂：2~5份；纤维补强填料：5~15份；润滑剂：0.2~1.0份；抗氧剂：0.2~0.6份。
2.根据权利要求1所述的PA复合材料，其特征在于：所述的尼龙的相对粘度范围为2.0-3.5。
3.根据权利要求1所述的PA复合材料，其特征在于：所述的丙烯酸酯类橡胶体与丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物的熔融指数为5~30g/10min。
4.根据权利要求1所述的PA复合材料，其特征在于：所述的导热填料为氮化铝、氮化镁、氧化铝、氧化镁一种或几种复配而成。
5.根据权利要求1所述的PA复合材料，其特征在于：所述的相容剂为聚苯乙烯-丙烯腈-GMA共聚物SAG，ABS接枝马来酸酐ABS-g-MAH,聚苯乙烯-马来酸酐共聚物SMA，EPDM接枝马来酸酐EPDM-g-MAH中的一种或几种的混合物。
6.根据权利要求1所述的PA复合材料，其特征在于：所述的纤维补强填料为经过含有氨基官能团或环氧官能团的硅烷偶联剂处理过的连续长纤维或短切纤维。
7.根据权利要求1所述的PA复合材料，其特征在于：所述的润滑剂为氧化聚乙烯蜡，极性乙撑双脂肪酸酰胺TAF，季戊四醇硬脂酸酯PETS的一种或多种复配。
8.根据权利要求1所述的PA复合材料，其特征在于：所述的抗氧剂为由质量比为1:2的抗氧剂1010或1076和抗氧剂168复配，抗氧剂1098，抗氧剂412S的一种或几种复配。
9.一种根据权利要求1-8任一项中所述的PA复合材料的制备方法，其特征在于：包括步骤：
S1、按照所述的重量比称取各原料；
S2、将步骤S1中的原料投入混料机中混合均匀，得到混合料；
S3、将上述混合料通过主喂料斗喂入到双螺杆挤出机中，在220-260℃的温度范围内挤出造粒，将玻璃纤维从玻纤口或侧喂料口加入，经挤出机熔融共混，拉条、切粒，并经干燥后得到成品。
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