CN109251520A - 一种低吸水率、lcp增强的pa复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低吸水率、LCP增强的PA复合材料，涉及高分子材料领域。一种低吸水率、LCP增强的PA复合材料，包括以下重量份组分：PA 40～70份、ASA 5～20份、LCP 5～30份、助剂2.7‑6.5份。本发明还提供了上述PA复合材料的制备方法。

Description

一种低吸水率、LCP增强的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，尤其是一种低吸水率、LCP增强的PA复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(PA)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、办公设备及军工领域等。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电绝缘性能高等特性，大大限制了其在某些领域的应用。

但PA存在吸水率大，导致注塑成型的产品翘曲严重，使其应用受到一定限制。目前，改性手段主要是通过在PA中添加玻璃纤维、使得矿物增强，用以降低PA的吸水率，改善材料的结晶性，提高材料抗翘曲能力。因此，改性PA的高性能化、低成本化是改性行业发展的新方向。

目前，玻璃纤维虽然能降低PA的吸水率，提高机械性能、热变形温度也得到大幅度提高，但由于玻璃纤维的长径比远远大于1，填充改性后的PA存在纵横收缩率不一致。

基于这种现状，CN201510123562.X提出了一种低吸水率增强PA/ASA合金，其各组成成分以及重量份数为：PA聚酰胺树脂50-60份、ASA丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯接枝共聚物10-20份、玻璃纤维20-30份、有机硅2-5份、抗氧剂1098：0.02-0.05份、抗氧剂168：0.02-0.05份、热稳定剂0.5-2份、相容增韧剂1-3份、润滑剂0.5-2份，引发剂1-2份。具有低吸水率、高稳定性、材料相容性高、高韧性等优点。

LCP的特点在于：LCP塑胶原料全称LIQUID CRYSTAL POLYMER，中文名称液晶聚合物。它是一种新型的高分子材料，在熔融态时一般呈现液晶性。这类材料具有优异的耐热性能和成型加工性能。聚合方法以熔融缩聚为主，全芳香族LCP多辅以固相缩聚以制得高分子量产品。非全芳香族LCP塑胶原料常采用一步或二步熔融聚合制取产品。连续熔融缩聚制取高分子量LCP的技术得到发展。拉伸强度和弯曲模量可超过发展起来的各种热塑性工程塑料。机械性能、尺寸稳定性、光学性能、电性能、耐化学药品性、阻燃性、加工性良好，耐热性好，热膨胀系数较低。

CN201610362661.8公开了一种阻燃工程塑料，按重量百分含量包括：PA66：30％～45％、LCP：10％～20％、相容剂：3％～7％、玻纤：20％～30％、阻燃剂：15％～20％、其他助剂：0.5％～1.5％。该塑料吸水率降低、抗翘曲能力强。阻燃工程塑料的制备方法，包括如下步骤：a)、按质量百分含量计称量上述原料组分；b)、聚己二酸己二胺PA66和LCP原料分别在鼓风干燥温度为110～130℃、140～150℃的环境下处理4～8h；c)、将干燥后的聚己二酸己二胺PA66、LCP原料与阻燃剂、相容剂、抗氧剂、润滑剂和热稳定剂经高速搅拌机混合均匀；d)将混合物经长径比为25～40的双螺杆挤出机熔融挤出，并在排气口处加入玻璃纤维，造粒即得阻燃工程塑料。具有操作简单、成本低廉、生产效益高，适合工业化生产的特点。

但是现有的技术无法满足拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度、热变形温度、吸水率、成型收缩率同步改善的要求。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种低吸水率的PA复合材料，该复合材料采用ASA、LCP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。

本发明的第二个目的是提供上述PA复合材料的制备方法。

为了实现上述第一个目的，本发明提供的前一技术方案是这样的：一种低吸水率、LCP增强的PA复合材料，包括以下重量份组分：PA 40～70份、ASA 5～20份、LCP 5～30份、助剂2.7-6.5份。

在上述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料中，所述的助剂包括如下组分：

相容剂2～5份；

润滑剂0.5～1.0份；

抗氧剂0.2～0.5份。

在上述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料中，所述的PA树脂为PA6或PA66，相对粘度范围为2.0-3.5。

在上述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料中，所述的PA树脂相对粘度范围为2.45～2.8。

AS A树脂的熔融指数为5～30g/10min，优选熔融指数为15～20/10min。

在上述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料中，所述的LCP为致热性液晶聚合物，其液晶相的温度范围为210℃～270℃。

在上述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料中，所述的相容剂为聚苯乙烯-丙烯腈-GMA共聚物，ABS接枝马来酸酐,聚苯乙烯-马来酸酐共聚物，POE接枝马来酸酐，SEBS接枝马来酸酐中的一种或几种的混合物。

在上述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料中，所述的润滑剂为氧化聚乙烯蜡，极性乙撑双脂肪酸酰胺，季戊四醇硬脂酸酯，有机硅酮分散剂等其中的一种或多种复配。

在上述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料中，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。

同时，本发明还公开了一种如上所述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照如上所述的重量比称取各原料；

(2)将PA、ASA、相容剂、润滑剂和抗氧剂投入混料机中混合均匀，得到混合料；

(3)将上述混合料通过主喂料斗喂入到双螺杆挤出机中，在250-285℃的温度范围内挤出造粒，将致热性LCP液晶聚合物由侧喂料口加入，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，本发明的PA复合材料通过采用上述原料，各原料之间相互配合作用，协同反应，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。

本发明利用平行同向双螺杆挤出机制备PA/LCP复合材料，其中LCP液晶相改变PA的结晶进程，改善合金材料结晶相各向收缩的差异性，从根本上改善了合金的翘曲问题，充分利用廉价的副牌料生产高性能、低翘曲的合金材料，经过注塑工艺检测，合金产品抗翘曲能力得到了明显的改善。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，但所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种低吸水率、LCP增强的PA复合材料，包括如下组分：

PA6(相对粘度为2.45～2.8)50重量份；

ASA(熔融指数为15～20g/10min)10重量份；

LCP(液晶相的温度范围为210℃～270℃)20重量份；

相容剂(聚苯乙烯-丙烯腈-GMA共聚物(SAG))3重量份；

润滑剂(氧化聚乙烯蜡)0.8重量份；

抗氧剂(抗氧剂1098)0.3重量份。

实施例2

一种低吸水率、LCP增强的PA复合材料，包括如下组分：

PA6(相对粘度为2.45～2.8)40重量份；

ASA(熔融指数为15～20g/10min)20重量份；

LCP(液晶相的温度范围为210℃～270℃)5重量份；

相容剂(POE接枝马来酸酐(POE-g-MAH))2重量份；

润滑剂(极性乙撑双脂肪酸酰胺(TAF))0.5重量份；

抗氧剂(抗氧剂412S)0.2重量份。

实施例3

一种低吸水率、LCP增强的PA复合材料，包括如下组分：

PA6(相对粘度为2.45～2.8)70重量份；

ASA(熔融指数为15～20g/10min)5重量份；

LCP(液晶相的温度范围为210℃～270℃)30重量份；

相容剂(SEBS接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH))5重量份；

润滑剂(季戊四醇硬脂酸酯(PETS))1重量份；

抗氧剂(质量比为1:2的抗氧剂1010或1076和抗氧剂168复配物)0.5重量份。

实施例1-3通过以下步骤制备得低吸水率的PA复合材料：

将PA、ASA、相容剂、润滑剂和抗氧剂投入混料机中混合均匀，得到混合料；将上述混合料通过主喂料斗喂入到双螺杆挤出机中，在250-285℃的温度范围内挤出造粒，将致热性LCP液晶聚合物由侧喂料口加入，经挤出机熔融共混，拉条、切粒，并经干燥后得到成品。

对比例1

PA6(相对粘度为2.45～2.8)100重量份

对比例2

与实施例1大体相同，不同的地方在于不含LCP。

PA6(相对粘度为2.45～2.8)70重量份；

ASA(熔融指数为15～20g/10min)10重量份；

相容剂(聚苯乙烯-丙烯腈-GMA共聚物(SAG))3重量份；

润滑剂(氧化聚乙烯蜡)0.8重量份；

抗氧剂(抗氧剂1098)0.3重量份。

对比例3

与实施例1大体相同，不同的地方在于不含ASA。

PA6(相对粘度为2.45～2.8)60重量份；

LCP(液晶相的温度范围为210℃～270℃)20重量份；

相容剂(聚苯乙烯-丙烯腈-GMA共聚物(SAG))3重量份；

润滑剂(氧化聚乙烯蜡)0.8重量份；

抗氧剂(抗氧剂1098)0.3重量份。

通过上述的对比例1-3和实施例1-3可以看出

1、通过对比例1、2和3可以看出，ASA的加入可以改善冲击强度、热变形温度，降低吸水率与成型收缩率；但是劣化拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量。LCP的加入可显著提高材料的综合强度，但对材料的吸水率及成型收缩率的改善不理想。

2、通过对比例2、对比例3和实施例1-3可以看出，加入ASA和LCP可以协同提高改善冲击强度、热变形温度、降低吸水率、成型收缩率、拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量。

总结：试图通过ASA或LCP单独和PA复配，是无法达到上述7个性能的协同改善的目的的。ASA可有效改善材料的吸水率、成型收缩率，但单独添加ASA，材料拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量恶化。单独添加LCP，虽然材料的强度与热变形温度会改善，但材料的吸水率、成型收缩率无法有效控制与改善。

所以，通过上述比例的复配，可以达到优异的低吸水、抗收缩、高强度、高热变形温度的目的。

Claims (10)

1.一种低吸水率、LCP增强的PA复合材料，其特征在于，包括以下重量份组分：PA 40～70份、ASA 5～20份、LCP 5～30份、助剂2.7-6.5份。

2.根据权利要求1所述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料，其特征在于，所述的助剂包括如下组分：

相容剂2～5份；

润滑剂0.5～1.0份；

抗氧剂0.2～0.5份。

3.根据权利要求1所述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料，其特征在于，所述的PA树脂为PA6或PA66，相对粘度范围为2.0-3.5。

4.根据权利要求3所述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料，其特征在于，所述的PA树脂相对粘度范围2.45～2.8。

5.根据权利要求1所述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料，其特征在于，AS A树脂的熔融指数为5～30g/10min。

6.根据权利要求1所述的低吸水率、LCP增强的PA复合材料，其特征在于，所述的LCP为致热性液晶聚合物，其液晶相的温度范围为210℃～270℃。

7.根据权利要求2所述的低吸水率、LCP增强的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，ABS接枝马来酸酐,聚苯乙烯-马来酸酐共聚物，POE接枝马来酸酐，SEBS接枝马来酸酐中的一种或几种的混合物。

8.根据权利要求2所述的低吸水率、LCP增强的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，季戊四醇硬脂酸酯，有机硅酮分散剂等其中的一种或多种复配。

9.根据权利要求2所述的低吸水率、LCP增强的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。

10.一种低吸水率、LCP增强的PA复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)按照权利要求1-9任意所述的重量比称取各原料；

(2)将PA、ASA、相容剂、润滑剂和抗氧剂投入混料机中混合均匀，得到混合料；

(3)将上述混合料通过主喂料斗喂入到双螺杆挤出机中，在250-285℃的温度范围内挤出造粒，将致热性LCP液晶聚合物由侧喂料口加入，经挤出机熔融共混，拉条、切粒，并经干燥后得到成品。