CN108587109A - 一种高耐热高强度ppe合金材料及其制备方法 - Google Patents

一种高耐热高强度ppe合金材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种高耐热高强度PPE合金材料，其组分按质量百分数配比包括PPE 22％～35％、PA6 20％～27％、PA46 14％～21％、相容剂3％、玻璃纤维20％～35％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。本发明具有以下有益效果：1.通过加入PA46成分，优化工艺，将材料的热变形温度提升15～25℃；2.通过引入相容剂，增加了相容性，提高了整体流动性和力学性能，同时兼具良好的产品外观；3.具有优良的高温热稳定性、及卓越的抗黄变和高温降解保护，提高热稳定性，使材料能够长时间保持较高的力学性能；4.通过加入高分子量、无挥发的润滑剂，使本PPE合金材料综合性能远优于性能单一的螺环(CBT)树脂和树枝状聚合物等传统树脂。

Description

一种高耐热高强度PPE合金材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种PPE合金材料，特别涉及一种高耐热高强度PPE合金材料及其制备方法。
背景技术
聚苯醚PPE具有优异的综合性能，如：极佳的耐热性及耐低温性，突出的力学性能和电绝缘性，优良的尺寸稳定性、刚性高、蠕变小，良好的化学稳定性、自熄性；经过玻璃纤维增强后热变形温度可达260℃，连续使用温度可达200-240℃，但聚苯醚PPE的熔融粘度高，流动性差，加工困难，加玻纤填充表面浮纤较多，影响外观。另外，PS是一种无色透明、相对密度较低、熔融粘度低，流动性好，加工性能较好、抗腐蚀性好、能自由着色、电性能优异的热塑性塑料，利用相容化和共混技术，可将高粘度聚苯醚PPE与高流动性低粘度PS共混，从而大大提高合金的流动性，改善聚苯醚PPE的加工性能。并且通过玻纤增强后具有较好的力学性能，可用于汽车的挡板、散热器格栅、车轮护盖等，还可以用于电子电器、办公用品和医疗器械等设备部件。但是随着汽车工业和电子电器工业的发展，对材料的性能也提出了更高和更苛刻的要求，由于PS材料本身力学性能不高，导致玻纤增强后的PPE/PS材料在力学性能和热性能方面提升幅度十分度有限，无法满足一些特殊应用要求的场所。如有些耐高温元器件要求热变形温度达到230℃以上，采用增强PPE/PS一般难以满足要求。国内通常采用结晶性材料PA或者PA66代替PS，来提高PPE/PA热变形温度，但是无论是PA6还是PA66，采用玻纤增强后的合金热变形温度一般很难超过230℃，且玻纤含量过多会带来制件表面浮纤严重，熔体黏度过高，不利于加工等问题。因此，有必要做进一步改进。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种热变形温度提升、整体流动性提高、力学性能提高、热稳定性提高、兼具良好的产品外观的高耐热高强度PPE合金材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种高耐热高强度PPE合金材料，其特征在于：其组分按质量百分数配比包括PPE 22％～35％、PA6 20％～27％、PA46 14％～21％、相容剂3％、玻璃纤维20％～35％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
所述相容剂为PPE-g-MAH。
具体方案一：组分按质量百分数配比包括PPE 35％、PA6 27％、PA46 14％、相容剂3％、玻璃纤维20％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
具体方案二：组分按质量百分数配比包括PPE 30％、PA6 24％、PA46 17％、相容剂3％、玻璃纤维25％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
具体方案三：组分按质量百分数配比包括PPE 22％、PA6 20％、PA46 19％、相容剂3％、玻璃纤维35％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
具体方案四：组分按质量百分数配比包括PPE 25％、PA6 20％、PA46 21％、相容剂3％、玻璃纤维30％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
一种用于上述高耐热高强度PPE合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将PPE、PA6、PA46、相容剂、润滑剂和抗氧剂按相应的质量百分数配比加入双螺杆挤出机中；
B、双螺杆挤出机挤出造粒，并以500转/分的速度和260-280℃的温度对步骤A中的材料进行搅拌；
C、往步骤B通过搅拌而成的混合物中加入玻璃纤维和偶联剂，继续搅拌混合，制得所述高耐热高强度PPE合金材料。
步骤A中各材料加入双螺杆挤出机中的第一段筒体。
所述双螺杆挤出机中的第五段筒体上设置有用于添加玻璃纤维的加纤口。
所述双螺杆挤出机中螺杆的长径比为36-44。
所述偶联剂通过计量泵定量投放。
本发明具有以下有益效果：
1.本发明为解决传统PPE/PA6或者PPE/PA66合金在填充玻纤后，力学性能，耐热性能依然存在不足，无法应用于某些要求苛刻的环境下的缺点，而加入具有更高结晶度和热变形温度的高温尼龙PA46成分，通过调整配比，优化工艺，将材料的热变形温度提升15～25℃。
2.本发明引入含有高活性﹑强极性官能团的相容剂，PPE-g-MAH具有活性基团MAH，增加了PPE﹑PA6﹑PA46以及玻璃纤维各组分间相容性，既保持了PPE的高耐热性，又提高了材料的整体流动性和力学性能，同时兼具良好的产品外观。
3.本发明加入高效的抗氧化体系，采用亚磷酸酯类热稳定剂，其特点是高分子量，低挥发，高含磷量(7.3％)，相对于普通的抗氧剂，具有优良的高温热稳定性和卓越的抗黄变和高温降解保护，能够显著提高材料在高温环境下的热稳定性，使材料能够长时间保持较高的力学性能。
4.本发明加入高分子量、无挥发的润滑剂，与各种塑料相容性优异，具有“超支化”结构的高分子树脂，集增加流动性、增加伸长率、提高分散、提高相容性、提高填充量、环保高效六种功能为一体；能渗入分子链内部，降低分子链间的作用力，带动分子链快速运动、降低加工温度、提高熔融指数、提高填料用量以降低成本、大幅减少“鲨鱼皮”、浮纤现象、能轻松实现薄壁、长流程的注射，综合性能远优于性能单一的螺环(CBT)树脂和树枝状聚合物等传统树脂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
第一实施例
本高耐热高强度PPE合金材料，其组分按质量百分数配比包括PPE 35％、PA627％、PA46 14％、相容剂3％、玻璃纤维20％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
进一步说，相容剂为PPE-g-MAH。
一种用于上述高耐热高强度PPE合金材料的制备方法，包括以下步骤：
A、将PPE、PA6、PA46、相容剂、润滑剂和抗氧剂按相应的质量百分数配比加入双螺杆挤出机中；
B、双螺杆挤出机挤出造粒，并以500转/分的速度和260-280℃的温度对步骤A中的材料进行搅拌；
C、往步骤B通过搅拌而成的混合物中加入玻璃纤维和偶联剂，继续搅拌混合，制得高耐热高强度PPE合金材料。
进一步说，步骤A中各材料加入双螺杆挤出机中的第一段筒体。
进一步说，双螺杆挤出机中的第五段筒体上设置有用于添加玻璃纤维的加纤口。
进一步说，双螺杆挤出机中螺杆的长径比为36-44。
进一步说，偶联剂通过计量泵定量投放。
第二实施例
本高耐热高强度PPE合金材料，组分按质量百分数配比包括PPE 30％、PA6 24％、PA46 17％、相容剂3％、玻璃纤维25％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
其他未述部分同第一实施例，这里不再详细说明。
第三实施例
本高耐热高强度PPE合金材料，组分按质量百分数配比包括PPE 22％、PA6 20％、PA46 19％、相容剂3％、玻璃纤维35％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
其他未述部分同第一实施例，这里不再详细说明。
第四实施例
本高耐热高强度PPE合金材料，组分按质量百分数配比包括PPE 25％、PA6 20％、PA46 21％、相容剂3％、玻璃纤维30％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
其他未述部分同第一实施例，这里不再详细说明。
本实施例的测试方法及性能如下：
测试项目 测试方法 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 现有技术
拉伸强度(MPa) GB/T1040 156.2 165.3 185.2 173.9 151.4
断裂伸长率(％) GB/T1040 10.5 11.6 11.5 11.2 10.2
弯曲强度(MPa) GB/T9341 236.8 247.5 268.3 255.6 220.4
弯曲模量(MPa) GB/T9341 8.8 9.1 10.3 9.8 6.7
冲击强度(KJ/m2) GB/T1043 12.5 13.2 16.8 15.6 10.3
热变形温(℃) GB/1634 230.4 234.6 243.5 238.2 215.1
熔融指数(g/10min) GB/T3682 43.8 42.1 40.5 41.3 44.3
密度(g/cm3) GB/1033 1.22 1.28 1.35 1.30 1.31
上述为本发明的优选方案，显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的技术人员应该了解本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种高耐热高强度PPE合金材料，其特征在于：其组分按质量百分数配比包括PPE22％～35％、PA6 20％～27％、PA46 14％～21％、相容剂3％、玻璃纤维20％～35％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
2.根据权利要求1所述高耐热高强度PPE合金材料，其特征在于：所述相容剂为PPE-g-MAH。
3.根据权利要求1或2所述高耐热高强度PPE合金材料，其特征在于：其组分按质量百分数配比包括PPE 35％、PA6 27％、PA46 14％、相容剂3％、玻璃纤维20％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
4.根据权利要求1或2所述高耐热高强度PPE合金材料，其特征在于：其组分按质量百分数配比包括PPE 30％、PA6 24％、PA46 17％、相容剂3％、玻璃纤维25％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
5.根据权利要求1或2所述高耐热高强度PPE合金材料，其特征在于：其组分按质量百分数配比包括PPE 22％、PA6 20％、PA46 19％、相容剂3％、玻璃纤维35％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
6.根据权利要求1或2所述高耐热高强度PPE合金材料，其特征在于：其组分按质量百分数配比包括PPE 25％、PA6 20％、PA46 21％、相容剂3％、玻璃纤维30％、偶联剂0.3％、抗氧剂0.2％、润滑剂0.5％。
7.一种用于权利要求1所述高耐热高强度PPE合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、将PPE、PA6、PA46、相容剂、润滑剂和抗氧剂按相应的质量百分数配比加入双螺杆挤出机中；
B、双螺杆挤出机挤出造粒，并以500转/分的速度和260-280℃的温度对步骤A中的材料进行搅拌；
C、往步骤B通过搅拌而成的混合物中加入玻璃纤维和偶联剂，继续搅拌混合，制得所述高耐热高强度PPE合金材料。
8.根据权利要求7所述高耐热高强度PPE合金材料，其特征在于：步骤A中各材料加入双螺杆挤出机中的第一段筒体。
9.根据权利要求8所述高耐热高强度PPE合金材料，其特征在于：所述双螺杆挤出机中的第五段筒体上设置有用于添加玻璃纤维的加纤口。
10.根据权利要求9所述高耐热高强度PPE合金材料，其特征在于：所述偶联剂通过计量泵定量投放。
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