CN108239390A - 一种增韧改性的pa6合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种增韧改性的pa6合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种增韧改性的PA6合金材料，原料为如下组分：PA6 90～100份、PCT 10～20份、HIPS 10～20份、相容剂5～10份、芳纶纤维20～30份、改性蒙脱土8～15份、偶联剂4～8份、酯交换反应抑制剂0.1～0.3份、抗氧剂1～3份、润滑剂2～4份。利用上述增韧改性的PA6合金材料所制成的产品在使用领域上大大增加其使用范围，广泛应用于汽车制造、电子电器、机械设备、航空航天等领域。

Description

一种增韧改性的PA6合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及改性高分子复合材料，具体涉及一种增韧改性的PA6合金材料及其制备方法。
背景技术
尼龙(聚酰胺)是目前应用最广泛的一类通用工程塑料，广泛应用于汽车家用电器及运动器材等零部件的制造。尼龙6(聚己内酰胺)是最重要的尼龙品种之一，它具有耐磨、耐油、耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀和自润滑性能优良，摩擦系数小等优异的特性，应用十分广泛。可是，普通尼龙6也存在干态和低温冲击性能差的弱点，使其应用领域受到一定限制。为适应工业发展的需要，近年来通过共混，对尼龙6进行增韧改性的研究引起了广泛的关注。
目前广泛使用的用于制备尼龙6合金的材料多为PET、PBT以及PC等，并辅以常规抗冲击改性剂、无机填料以及普通加工助剂，然而上述合金材料并不足以满足国防上对于超高韧性尼龙材料的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有超高韧性的PA6合金材料。
本发明所采取的技术方案如下：一种增韧改性的PA6合金材料，原料为如下组分：
PA6 90～100份
PCT树脂 10～20份
HIPS 10～20份
相容剂 5～10份
芳纶纤维 20～30份
改性蒙脱土 8～15份
偶联剂 4～8份
酯交换反应抑制剂 0.1～0.3份
抗氧剂 1～3份
润滑剂 2～4份。
其中，所述PA6的数均分子量为20,000～30,000，PCT树脂的特性粘度为0.6～0.8dL/g。
所述相容剂选自马来酸酐接枝POE、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯或其混合物。
所述改性蒙脱土为十六烷基三甲基溴化铵改性的纳米蒙脱土。
所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自KH550、KH560、KH570中的一种或几种。
所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076中的一种或两种与抗氧剂168以2:1复配所得。
所述酯交换反应抑制剂为亚磷酸三苯酯、焦磷酸二氢二钠中的一种或两种。
本发明还提供一种增韧改性的PA6合金材料的制备方法，制备步骤如下：
a、预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；
b、将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；
c、将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280℃，二区260～270℃，三区265～275℃，四区275～290℃，五区270～280℃，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
本发明的有益效果：利用上述增韧改性尼龙合金的制备方法所制成的产品在使用领域上大大增加其使用范围，例如该尼龙产品被广泛应用于汽车制造、电子电器、机械设备、航空航天等领域。
本发明的优点在于：采用PCT/PA6/HIPS形成合金，其中PCT与PA6在熔融条件下会发生一定程度的酯交换反应，通过酯交换抑制剂的加入，控制二者的酯交换反应程度，使得二者既能够得到一定的网络结构，又不会影响力学性能；高抗冲聚苯乙烯是对脆性聚合物进行改性，在尼龙6的增韧研究中，弹性体增韧也是研究比较多的，其最突出的特点在于大幅度提高材料的韧性的同时，不会过多地牺牲材料的模量和抗张强度。在这种材料中，弹性体以微粒状分散于尼龙6/PCT的连续相中，连续相起了保持增韧抗张强度和刚性的作用，而分散相作为大量的应力集中物，起了分散和吸收冲击能量的作用。在这种结构中，两相间的相容性是一个很重要的因素，如果相容性不好，两相之间的结合力不足，受到冲击力时界面易发生分离，达不到理想的增韧效果。本发明采用马来酸酐接枝POE、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯或二者的混合物作为相容剂，有效的提高了HIPS与尼龙6/PCT的界面结合性，从而高效增韧。
另外，本发明采用十六烷基三甲基溴化铵改性的纳米蒙脱土插层到树脂材料中，进一步提高了强度和韧性；使用芳纶纤维进一步增强增韧，芳纶纤维与PA6基体具有良好的相容性，不会发生如添加玻璃纤维或碳纤维时的翘曲，芳纶纤维与十六烷基三甲基溴化铵改性的纳米蒙脱土共同构成了树脂基体的“骨骼”，使得改性后的的尼龙树脂强度和韧性大大提高。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例所用原料：
PA6：数均分子量28,000
PCT：特性粘度0.78dL/g
芳纶纤维：杜邦kelvar
偶联剂：KH550
酯交换反应抑制剂：亚磷酸三苯酯
抗氧剂：抗氧剂1010：抗氧剂168＝1:2的混合物
润滑剂：季戊四醇硬脂酸酯
实施例1：增韧尼龙合金原料按重量份称取：PA6 100份、PCT树脂10份、HIPS 10份、相容剂5份、芳纶纤维20份、改性蒙脱土8份、偶联剂4份、酯交换反应抑制剂0.1份、抗氧剂1份、润滑剂2份；预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280，二区260～270，三区265～275，四区275～290，五区270～280，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
实施例2：增韧尼龙合金原料按重量份称取：PA6 90份、PCT树脂20份、HIPS 20份、相容剂10份、芳纶纤维30份、改性蒙脱土15份、偶联剂8份、酯交换反应抑制剂0.3份、抗氧剂3份、润滑剂4份；预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280，二区260～270，三区265～275，四区275～290，五区270～280，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
实施例3：增韧尼龙合金原料按重量份称取：PA6 95份、PCT树脂15份、HIPS 15份、相容剂8份、芳纶纤维25份、改性蒙脱土12份、偶联剂6份、酯交换反应抑制剂0.2份、抗氧剂2份、润滑剂3份；预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280，二区260～270，三区265～275，四区275～290，五区270～280，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
对比例1：增韧尼龙合金原料按重量份称取：PA6 90份、HIPS 15份、相容剂8份、芳纶纤维25份、改性蒙脱土12份、偶联剂6份、酯交换反应抑制剂0.2份、抗氧剂2份、润滑剂3份；预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280，二区260～270，三区265～275，四区275～290，五区270～280，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
对比例2：增韧尼龙合金原料按重量份称取：PA6 90份、PCT树脂15份、相容剂8份、芳纶纤维25份、改性蒙脱土12份、偶联剂6份、酯交换反应抑制剂0.2份、抗氧剂2份、润滑剂3份；预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280，二区260～270，三区265～275，四区275～290，五区270～280，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
对比例3：增韧尼龙合金原料按重量份称取：PA6 90份、PCT树脂15份、HIPS 15份、芳纶纤维25份、改性蒙脱土12份、偶联剂6份、酯交换反应抑制剂0.2份、抗氧剂2份、润滑剂3份；预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280，二区260～270，三区265～275，四区275～290，五区270～280，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
对比例4：增韧尼龙合金原料按重量份称取：PA6 90份、PCT树脂15份、HIPS 15份、相容剂8份、改性蒙脱土12份、偶联剂6份、酯交换反应抑制剂0.2份、抗氧剂2份、润滑剂3份；预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280，二区260～270，三区265～275，四区275～290，五区270～280，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
对比例5：增韧尼龙合金原料按重量份称取：PA6 90份、PCT树脂15份、HIPS 15份、相容剂8份、芳纶纤维25份、偶联剂6份、酯交换反应抑制剂0.2份、抗氧剂2份、润滑剂3份；预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280，二区260～270，三区265～275，四区275～290，五区270～280，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
对比例6：增韧尼龙合金原料按重量份称取：PA6 90份、PCT树脂15份、HIPS 15份、相容剂8份、芳纶纤维25份、改性蒙脱土12份、偶联剂6份、抗氧剂2份、润滑剂3份；预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280，二区260～270，三区265～275，四区275～290，五区270～280，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
将经切粒后的PA6合金粒料进行注塑成型得到标准样条，按照下表所示的测试标准进行测试，各实施例及对比例的性能测试数据如下表1：
表1：
由上述表1可知：采用本发明所得到的增韧尼龙合金不但具有良好的韧性，而且较好地保持了尼龙的强度，极大地扩展了尼龙的应用范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种增韧改性的PA6合金材料，其特征在于：原料为如下组分：
PA6 90～100份
PCT 10～20份
HIPS 10～20份
相容剂 5～10份
芳纶纤维 20～30份
改性蒙脱土 8～15份
偶联剂 4～8份
酯交换反应抑制剂 0.1～0.3份
抗氧剂 1～3份
润滑剂 2～4份。
2.如权利要求1所述的一种增韧改性的PA6合金材料，其特征在于：所述PA6的数均分子量为20,000～30,000，PCT的特性粘度为0.6～0.8dL/g。
3.如权利要求1或2所述的一种增韧改性PA6合金材料，其特征在于：所述相容剂选自马来酸酐接枝POE、乙烯-马来酸酐-甲基丙烯酸缩水甘油酯或其混合物。
4.如权利要求1或2所述的一种增韧改性PA6合金材料，其特征在于：所述改性蒙脱土为十六烷基三甲基溴化铵改性的纳米蒙脱土。
5.如权利要求1或2所述的一种增韧改性PA6合金材料，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂，选自KH550、KH560、KH570中的一种或几种。
6.如权利要求1或2所述的一种增韧改性PA6合金材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010或抗氧剂1076中的一种或两种与抗氧剂168以2:1复配所得；所述润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯、硅酮粉、硬脂酸酰胺及其混合物。
7.如权利要求1或2所述的一种增韧改性PA6合金材料，其特征在于：所述酯交换反应抑制剂为亚磷酸三苯酯、焦磷酸二氢二钠中的一种或两种。
8.如权利要求1-7任一项所述的一种增韧改性的PA6合金材料的制备方法，其特征在于：制备步骤如下：
a、预先分别干燥尼龙6和PCT，尼龙6的干燥温度为120摄氏度，真空干燥6h；PCT的干燥温度为140摄氏度，真空干燥12h；
b、将除芳纶纤维外的所有组分加入高混机进行混合，混合时间15min；
c、将所得除芳纶纤维外的组分混合物加入双螺杆挤出机，并在挤出机中段加入芳纶纤维，熔融挤出，挤出机一区温度270～280℃，二区260～270℃，三区265～275℃，四区275～290℃，五区270～280℃，螺杆转速300～500rpm，挤出物通过冷却水槽水冷成型后拉条，然后通过切粒机切料形成颗粒，得到增韧改性的PA6合金材料。
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