CN109401223A - 一种耐高温高阻隔树脂组合物及其制备方法 - Google Patents

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黄活阳
王洋
李江
刘永亮
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Abstract

本发明涉及一种耐高温高阻隔树脂组合物及其制备方法。该树脂组合物由以下重量份原材料组成：聚萘二甲酸乙二醇酯：15‑85；聚酰亚胺：15‑85；环氧官能化合物：0.5‑1.5。本树脂组合物不仅具有优异的阻隔性和力学性能，还具有高耐热、阻燃的优点。

Description

一种耐高温高阻隔树脂组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐高温高阻隔树脂组合物及其制备方法，属于高分子材料领域。
背景技术
聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)具有优异的机械性能、热性能。刚性萘环为PEN提供了更加独特的力学性能、光学性能、电学性能、气密性、耐热性、化学稳定性以及形成液晶的能力等。因此，聚萘二甲酸乙二醇酯可应用于高档包装、抗冲击包装、化妆品容器、餐饮器具、医疗容器等。但是，在极端环境下如高温、高压下，聚萘二甲酸乙二醇酯树脂的耐温性、阻燃性仍无法满足使用要求。
聚酰亚胺树脂具有良好的力学性能，耐高温性能可达400摄氏度，长期使用温度可达200-300摄氏度。热塑性聚酰亚胺性能略低于热固性聚酰亚胺，但仍有较高的耐热性能和高温使用性能。
现有技术中，并没有针对聚酰亚胺与聚萘二甲酸乙二醇酯共混性能的研究以及相关产品，也没有就如何获得耐高温、高阻隔性能的树脂组合物，提供相应的解决方案。
发明内容
本发明针对现有技术中的空白，提供一种耐高温高阻隔树脂组合物，同时提供了该组合物的制备方法。
为实现该耐高温高组合树脂组合物，本发明提供了如下技术方案：包含重量份计算的原料：
聚萘二甲酸乙二醇酯 15-85
聚酰亚胺 15-85
环氧官能化合物 0.5-1.5
所述聚萘二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.5-0.90g/dL。特性粘度的测试所用溶剂为苯酚和四氯乙酚的混合溶剂，测试温度为25℃。优选特性粘度为0.55-0.78g/dL。PEN的特性粘度与其分子量有关，特性粘度过高，其分子量过大，虽然耐热性能有优势，但将导致加工困难，同时与聚酰亚胺的共混变得困难，最终影响制品的均匀性，也可影响制品的阻隔性能。分子量过低，其耐热性能、力学性能等一系列性能的劣化，也影响最终制品的阻隔性能。
所述聚酰亚胺为热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺其中的一种或几种。优选熔融指数大于3.0g/10min小于15g/10min的聚酰亚胺树脂，测试条件为360摄氏度，2.16KG载荷。优选热塑性的聚酰亚胺，有利于与热塑性的PEN共混，组合物可以通过热塑性的加工方式，制作高耐热、高阻隔的容器。便于加工，同时，研究发现，聚酰亚胺的流动性必须较好，二者才能较好的混合，从而实现二者性能的互补，聚酰亚胺流动性过低，会影响二者的混合均匀性。
所述的环氧官能化合物为二缩水甘油酯化合物、二缩水甘油醚化合物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物其中的一种或几种。研究发现，仅仅通过聚酰亚胺与聚萘二甲酸乙二醇酯的简单混合，虽然其耐热性能相对于单纯的聚萘二甲酸乙二醇酯有所增加,但其阻隔性能出现了大幅度的下降，而添加环氧官能化合物则有利于在保障其耐热性能的基础上，将其阻隔性能保持在较高的水平。研究发现，环氧官能化合物的添加量在0.5-1.5重量份的范围内比较有利于加工、阻隔性能。添加量过低会影响其阻隔性能，添加量过高会影响产品的加工性能以及其他的性能，例如力学性能、稳定性等。进一步优选的，0.9-1.1重量份。
此外，本发明的组合物中还可以添加一些功能助剂，例如增强填料、抗氧化剂、阻燃剂等。
本发明还提供过一种组合物的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)按重量份称取原料；(2)将所有原料在室温下进行高速混合，使其混合均匀；(3)将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，在320℃至340℃的温度下挤出造粒，制得耐高温高阻隔树脂组合物。
优选的，在挤出造粒前，对聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯进行干燥处理。
优选的，在挤出造粒前，对聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯进行干燥处理的温度优选为150-170℃，时间为2-4h。
本发明的技术方案具有以下优点：
1、聚酰亚胺的加入提高了聚萘二甲酸乙二醇酯组合物的力学性能、热变形温度。2、该树脂组合物对水汽、氧气、二氧化碳均有很好的阻隔性能，同时还具有自熄的优点。3、环氧官能化合物可以有效提高聚酰亚胺和聚萘二甲酸乙二醇酯的阻隔性能，各项力学性能显著增加。4、本发明的组合物可以通过热塑性加工的方式进行，大幅度降低了加工难度，有利于推广应用到很多耐高温、高阻隔要求的领域。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的实施方式都是为了说明的目的，发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
将热塑性聚酰亚胺，聚萘二甲酸乙二醇酯分别在170℃干燥箱中干燥4小时。然后称取15kg热塑性聚酰亚胺，85kg聚萘二甲酸乙二醇酯，0.5kg二缩水甘油醚化合物在高速混合机中混合3-5min。
将上述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，各段温度设定为320℃、325℃、335℃、340℃、345℃、340℃、345℃，转速120r/min，真空度-0.08MPa。将制备的产品进行相应的性能检测，检测条件、检测结果见表1。
实施例2
将热塑性聚酰亚胺，聚萘二甲酸乙二醇酯分别在170℃干燥箱中干燥4小时。然后称取30kg热塑性聚酰亚胺，70kg聚萘二甲酸乙二醇酯，0.8kg苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物在高速混合机中混合3-5min。
将上述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，各段温度设定为320℃、325℃、335℃、340℃、345℃、340℃、345℃，转速120r/min，真空度-0.08MPa。将制备的产品进行相应的性能检测，检测条件、检测结果见表1。
实施例3
将热塑性聚酰亚胺，聚萘二甲酸乙二醇酯分别在170℃干燥箱中干燥4小时。然后称取40kg热塑性聚酰亚胺，60kg聚萘二甲酸乙二醇酯，0.8kg二缩水甘油酯化合物在高速混合机中混合3-5min。
将上述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，各段温度设定为320℃、325℃、335℃、340℃、345℃、340℃、345℃，转速120r/min，真空度-0.08MPa。将制备的产品进行相应的性能检测，检测条件、检测结果见表1。
实施例4
将热塑性聚酰亚胺，聚萘二甲酸乙二醇酯分别在170℃干燥箱中干燥4小时。然后称取85kg热塑性聚酰亚胺，15kg聚萘二甲酸乙二醇酯，1.5kg二缩水甘油酯化合物在高速混合机中混合3-5min。
将上述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，各段温度设定为320℃、325℃、335℃、340℃、345℃、340℃、345℃，转速120r/min，真空度-0.08MPa。将制备的产品进行相应的性能检测，检测条件、检测结果见表1。
对比例1
将聚萘二甲酸乙二醇酯分别在170℃干燥箱中干燥4小时。然后称取85kg热塑性聚酰亚胺，15kg聚萘二甲酸乙二醇酯，在高速混合机中混合3-5min。
将上述混合料加入双螺杆挤出机中挤出造粒，各段温度设定为320℃、325℃、335℃、340℃、345℃、340℃、345℃，转速120r/min，真空度-0.08MPa。
参照国标对上述实施例和对比例制备的复合材料进行性能测试，结果见下表。
表1各实施例产品性能检测表

Claims (10)

1.一种耐高温高阻隔树脂组合物及其制备方法，其特征在于，包含重量份计算的原料：
聚萘二甲酸乙二醇酯 15-85
聚酰亚胺 15-85
环氧官能化合物 0.5-1.5。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚萘二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.5-0.90g/dL，特性粘度的测试所用溶剂为苯酚和四氯乙酚的混合溶剂，测试温度为25℃。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚萘二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0.55-0.78g/dL，特性粘度的测试所用溶剂为苯酚和四氯乙酚的混合溶剂，测试温度为25℃。
4.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚酰亚胺为热塑性聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺其中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚酰亚胺熔融指数大于3.0g/10min小于15g/10min，测试条件为360℃，2.16kg载荷。
6.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的环氧官能化合物为二缩水甘油酯化合物、二缩水甘油醚化合物、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸环氧丙酯共聚物其中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述的环氧官能化合物的添加量为0.9-1.1重量份。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按重量份称取原料；
(2)将所有原料在室温下进行高速混合，使其混合均匀；
(3)将混合好的原料加入到双螺杆挤出机中，在320℃至340℃的温度下挤出造粒，制得耐高温高阻隔树脂组合物。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在挤出造粒前，对聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯进行干燥处理。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在挤出造粒前，对聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二醇酯进行干燥处理的温度优选为150-170℃，时间为2-4h。
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