CN109929243A - 一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料及其制备方法，具体涉及高分子材料技术领域，制备原料按质量份数计，包括如下组分：PPA 10‑45份、PA66 20‑65份、玻璃鳞片5‑20份、玻璃纤维10‑60份、抗氧剂0.2‑1.5份、润滑剂0.2‑2.0份；所述PPA为聚对苯二甲酸、聚间苯二甲酸以及己二胺的共聚物；所述PA66为聚己二酸己二胺。本发明通过采用PPA与PA66复合，有效结合两者性能优点，充分发挥PPA耐热及低吸湿特性，同时引入PA66，有效改善加工性能，并且在玻璃纤维增强基础上，增加玻璃鳞片增强，充分改善材料的吸水率，同时提高产品尺寸精度，机械强度与耐热也有增强，以实现产品在高湿热环境下的尺寸精度，提高零部件使用寿命。

Description

一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地说，本发明涉及一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺是指高分子链上具有酰胺基重复单元的聚合物，其具有良好的综合性能，例如：高强度和韧性、高耐热性、耐磨性、耐化学药品性，还具有自润滑性、自熄性、易加工等特色，是实现“以塑代钢”理念的主要聚合物材料之一。
专利申请公布号CN 108239395 A的发明专利公开了一种轻质增强聚酰胺组合物及其制备方法，通过采用改性空心无机粉体和无碱玻璃纤维，制备轻质增强聚酰胺，其中，改性空心无机粉体、无碱玻璃纤维和增容剂，有协同作用，在降低聚酰胺复合材料密度的前提下，使复合材料的力学性能、耐热性能等有所提高，上述各成分及其含量都对轻质增强聚酰胺的密度改进和机械性能的提升有密不可分的作用，本发明的轻质增强聚酰胺组合物，赋予了聚酰胺复合材料新的性能，可用于汽车仪表盘、建筑装饰、电子电气等领域。
但是其在实际使用时，仍旧存在较多缺点，如产品在使用过程中因吸湿而导致的机械性能下降，同时，因吸湿而降低了材料的尺寸稳定性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料，所述制备原料按质量份数计，包括如下组分：PPA 10-45份、PA66 20-65份、玻璃鳞片5-20份、玻璃纤维10-60份、抗氧剂0.2-1.5份、润滑剂0.2-2.0份；
所述PPA为聚对苯二甲酸、聚间苯二甲酸以及己二胺的共聚物；
所述PA66为聚己二酸己二胺；
所述玻璃鳞片选用的是采用900-7000目筛筛分出粒径为1.25-15μm的玻璃鳞片颗粒；
所述玻璃纤维包括长玻璃纤维和短玻璃纤维，所述长玻璃纤维以及短玻璃纤维的直径均为8-15μm；
所述抗氧剂包括四(3、5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯，三(2、4-二叔丁基)亚磷酸苯酯，N，N’-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺；
所述润滑剂为聚乙烯蜡、EBS、硅酮、硅油及其组合物。
在一个优选地实施方式中，所述玻璃纤维选用改性玻璃纤维。
在一个优选地实施方式中，所述制备原料的各组分质量份分别为PPA 10-20份、PA66 30-50份、玻璃鳞片10份、玻璃纤维20-50份、抗氧剂0.5-1.0份、润滑剂0.5-1.0份，所述玻璃鳞片选用的是采用的2500-6000目筛筛分出粒径为2.5-6.5μm的玻璃鳞片颗粒。
本发明还提供了低吸水率的耐热聚酰胺增强材料的制备方法，具体包括如下操作步骤：
S1：原料预混合：按上述原料的质量份配比，将PPA、PA66、抗氧剂和润滑剂置于混料机中充分混合均匀，得到混合物，备用；
S2：玻璃鳞片的处理：采用3-氨丙基三乙氧基硅烷与环氧树脂复合处理液处理玻璃鳞片表面；
S3：玻璃纤维的改性处理：
(1)将玻璃纤维置于工作气体为氮气，工作压强为10-20Pa，放电功率为80-110W的低温等离子体装置中处理100-120s，得到预处理玻璃纤维；
(2)将聚乙烯醇和水按固液比(2-6)g：100mL混合，在80-90℃下以200-400r/min的转速搅拌20-40min，得到聚乙烯醇溶液；
(3)将预处理玻璃纤维和聚乙烯醇溶液按固液比(8-12)g:100mL混合，在80-90℃下以200-400r/min的转速搅拌40-60min，采用300目滤布过滤，得到的固体在80-90℃真空干燥12-18h，得到改性玻璃纤维；
S4：将S1中制得的混合物从双螺杆挤出机的主喂料口加入到该双螺杆挤出机中，按上述原料的质量份配比，分别将S2中的处理玻璃鳞片以及S3中的改性玻璃纤维依次从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到该双螺杆挤出机中，经过拉条、冷却、切粒和干燥后得到耐热聚酰胺材料。
在一个优选地实施方式中，所述S4中混合物与玻璃鳞片的比例为(4:1)-(6:1)。
在一个优选地实施方式中，所述S4中双螺杆挤出机的长径比为48:1，并控制其加工温度为315-330℃。
本发明的技术效果和优点：
1、本发明通过采用PPA与PA66复合，有效结合两者性能优点，充分发挥PPA耐热及低吸湿特性，同时引入PA66，有效改善加工性能，并且在玻璃纤维增强基础上，增加玻璃鳞片增强，充分改善材料的吸水率，同时提高产品尺寸精度，在机械强度与耐热也有增强，以实现产品在高湿热环境下的尺寸精度，提高零部件使用寿命，扩大其适用范围；
2、本发明通过采用3-氨丙基三乙氧基硅烷与环氧树脂复合处理液处理玻璃鳞片表面，改善玻璃鳞片与尼龙树脂的界面，提高结合强度，使得玻璃鳞片不但能有效阻隔水分子进入聚酰胺树脂路径，同时又有良好的机械性能。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供了一种吸水率低的耐热聚酰胺增强材料，其制备原料按质量份数计，包括如下组分：PPA 10份、PA66 30份、玻璃鳞片10份、玻璃纤维20份、抗氧剂0.8份、润滑剂0.8份。
本实施例还提供了一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料的制备方法，具体包括如下操作步骤：
S1：原料预混合：将10份PPA、30份PA66、0.8份抗氧剂和0.8份润滑剂置于混料机中充分混合均匀，得到混合物，备用；
S2：玻璃鳞片的处理：采用3-氨丙基三乙氧基硅烷与环氧树脂复合处理液处理10份的玻璃鳞片表面；
S3：玻璃纤维的改性处理：
(1)将20份的玻璃纤维置于工作气体为氮气，工作压强为10-20Pa，放电功率为80-110W的低温等离子体装置中处理100-120s，得到预处理玻璃纤维；
(2)将聚乙烯醇和水按固液比(2-6)g：100mL混合，在80-90℃下以200-400r/min的转速搅拌20-40min，得到聚乙烯醇溶液；
(3)将预处理玻璃纤维和聚乙烯醇溶液按固液比(8-12)g:100mL混合，在80-90℃下以200-400r/min的转速搅拌40-60min，采用300目滤布过滤，得到的固体在80-90℃真空干燥12-18h，得到改性玻璃纤维；
S4：将S1中制得混合物从双螺杆挤出机的主喂料口加入到该双螺杆挤出机中，分别将S2中的10份的处理玻璃鳞片以及S3中20份的改性玻璃纤维依次从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到该双螺杆挤出机中，经过拉条、冷却、切粒和干燥后得到耐热聚酰胺材料，其中混合物与玻璃鳞片的比例小于4:1，而双螺杆挤出机的长径比为48:1，且其加工温度为315℃。
实施例2
本实施例提供了一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料，其制备原料按质量份数计，包括如下组分：PPA 15份、PA66 34份、玻璃鳞片10份、玻璃纤维40份、抗氧剂0.5份、润滑剂0.5份。
本实施例还提供了一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料的制备方法，具体包括如下操作步骤：
S1：原料预混合：将15份PPA、34份PA66、0.5份抗氧剂和0.5份润滑剂置于混料机中充分混合均匀，得到混合物，备用；
S2：玻璃鳞片的处理：采用3-氨丙基三乙氧基硅烷与环氧树脂复合处理液处理10份的玻璃鳞片表面；
S3：玻璃纤维的改性处理：
(1)将40份的玻璃纤维置于工作气体为氮气，工作压强为10-20Pa，放电功率为80-110W的低温等离子体装置中处理100-120s，得到预处理玻璃纤维；
(2)将聚乙烯醇和水按固液比(2-6)g：100mL混合，在80-90℃下以200-400r/min的转速搅拌20-40min，得到聚乙烯醇溶液；
(3)将预处理玻璃纤维和聚乙烯醇溶液按固液比(8-12)g:100mL混合，在80-90℃下以200-400r/min的转速搅拌40-60min，采用300目滤布过滤，得到的固体在80-90℃下真空干燥12-18h，得到改性玻璃纤维；
S4：将S1中制得的混合物从双螺杆挤出机的主喂料口加入到该双螺杆挤出机中，分别将S2中的10份的处理玻璃鳞片以及S3中40份的改性玻璃纤维依次从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到该双螺杆挤出机中，经过拉条、冷却、切粒和干燥后得到耐热聚酰胺材料，其中混合物与玻璃鳞片的比例为(4:1)-(6:1)，而双螺杆挤出机的长径比为48:1，且其加工温度为320℃。
实施例3
本实施例提供了一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料，其制备原料按质量份数计，包括如下组分：PPA 20份、PA66 50份、玻璃鳞片10份、玻璃纤维50份、抗氧剂1.0份、润滑剂1.0份。
本实施例还提供了一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料的制备方法，具体包括如下操作步骤：
S1：原料预混合：将20份PPA、50份PA66、1.0份抗氧剂和1.0份润滑剂置于混料机中充分混合均匀，得到混合物，备用；
S2：玻璃鳞片的处理：采用3-氨丙基三乙氧基硅烷与环氧树脂复合处理液处理10份的玻璃鳞片表面；
S3：玻璃纤维的改性处理：
(1)将50份的玻璃纤维置于工作气体为氮气，工作压强为10-20Pa，放电功率为80-110W的低温等离子体装置中处理100-120s，得到预处理玻璃纤维；
(2)将聚乙烯醇和水按固液比(2-6)g：100mL混合，在80-90℃下以200-400r/min的转速搅拌20-40min，得到聚乙烯醇溶液；
(3)将预处理玻璃纤维和聚乙烯醇溶液按固液比(8-12)g:100mL混合，在80-90℃下以200-400r/min的转速搅拌40-60min，采用300目滤布过滤，得到的固体在80-90℃真空干燥12-18h，得到改性玻璃纤维；
S4：将S1中制得混合物从双螺杆挤出机的主喂料口加入到该双螺杆挤出机中，分别将S2中的10份的处理玻璃鳞片以及S3中50份的改性玻璃纤维依次从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到该双螺杆挤出机中，经过拉条、冷却、切粒和干燥后得到耐热聚酰胺材料，其中混合物与玻璃鳞片的比例大于6:1，而双螺杆挤出机的长径比为48:1，且其加工温度为330℃。
分别对实施例1-3制备得到的聚酰胺增强材料的性能参数进行检测，并与现有普通聚酰胺材料对比，测试结果如下表所示：
由表中数据对比数据可知，按优选配方比制备出来的聚酰胺增强材料的抗压强度、导热系数以及吸水率等指标明显优于市面上现有的普通聚酰胺材料，尤其在PPA 20份、PA66 50份、玻璃鳞片10份、玻璃纤维50份、抗氧剂1.0份、润滑剂1.0份，同时，在制备过程中的混合物与玻璃鳞片的比例为(4:1)-(6:1)，且双螺杆挤出机的加工温度为315-330℃时，上实施例制备的聚酰胺增强材料材料的抗压强度、导热系数以及吸水率等指标能达到最优值。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料，其特征在于：所述制备原料按质量份数计，包括如下组分：PPA 10-45份、PA66 20-65份、玻璃鳞片5-20份、玻璃纤维10-60份、抗氧剂0.2-1.5份、润滑剂0.2-2.0份；
所述PPA为聚对苯二甲酸、聚间苯二甲酸以及己二胺的共聚物；
所述PA66为聚己二酸己二胺；
所述玻璃鳞片选用的是采用900-7000目筛筛分出粒径为1.25-15μm的玻璃鳞片颗粒；
所述玻璃纤维包括长玻璃纤维和短玻璃纤维，所述长玻璃纤维以及短玻璃纤维的直径均为8-15μm；
所述抗氧剂包括四(3、5-二叔丁基-4-羟基)苯丙酸季戊四醇酯，三(2、4-二叔丁基)亚磷酸苯酯，N，N’-双-(3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺；
所述润滑剂为聚乙烯蜡、EBS、硅酮、硅油及其组合物。
2.根据权利要求1所述的一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料，其特征在于：所述玻璃纤维选用改性玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料，其特征在于：所述制备原料的各组分质量份分别为PPA 10-20份、PA66 30-50份、玻璃鳞片10份、玻璃纤维20-50份、抗氧剂0.5-1.0份、润滑剂0.5-1.0份，所述玻璃鳞片选用的是采用的2500-6000目筛筛分出粒径为2.5-6.5μm的玻璃鳞片颗粒。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料，提供一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料的制备方法，具体包括如下操作步骤：
S1：原料预混合：按上述原料的质量份配比，将PPA、PA66、抗氧剂和润滑剂置于混料机中充分混合均匀，得到混合物，备用；
S2：玻璃鳞片的处理：采用3-氨丙基三乙氧基硅烷与环氧树脂复合处理液处理玻璃鳞片表面；
S3：玻璃纤维的改性处理：
(1)将玻璃纤维置于工作气体为氮气，工作压强为10-20Pa，放电功率为80-110W的低温等离子体装置中处理100-120s，得到预处理玻璃纤维；
(2)将聚乙烯醇和水按固液比(2-6)g：100mL混合，在80-90℃下以200-400r/min的转速搅拌20-40min，得到聚乙烯醇溶液；
(3)将预处理玻璃纤维和聚乙烯醇溶液按固液比(8-12)g:100mL混合，在80-90℃下以200-400r/min的转速搅拌40-60min，采用300目滤布过滤，得到的固体在80-90℃下真空干燥12-18h，得到改性玻璃纤维；
S4：将S1中制得的混合物从双螺杆挤出机的主喂料口加入到该双螺杆挤出机中，按上述原料的质量份配比，分别将S2中的处理玻璃鳞片以及S3中的改性玻璃纤维依次从双螺杆挤出机的侧喂料口加入到该双螺杆挤出机中，经过拉条、冷却、切粒和干燥后得到耐热聚酰胺材料。
5.根据权利要求4所述的一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料的制备方法，其特征在于：所述S4中混合物与玻璃鳞片的比例为(4:1)-(6:1)。
6.根据权利要求4所述的一种低吸水率的耐热聚酰胺增强材料的制备方法，其特征在于：所述S4中双螺杆挤出机的长径比为48:1，并控制其加工温度为315-330℃。
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