CN110157176A - 一种ppo/pa复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PPO/PA复合材料及其制备方法,该产品采用PPO与半芳香族PA6I进行熔融共混制备,由于二者分子结构中均具有苯环结构,能够进行分子间的有机相容,不需要另加相容剂来解决相容性问题;同时,PA6I熔化温度低,透明性好,在PPO中加入一定的比例后能提高PPO的透明性、加工流动性。与现有PPO/PA相比在拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、加工流动性、耐热等方面的产品性能基本相当,但本发明不需要使用相容剂,其制备的产品的透明性好,可以制备具有透明要求的制品,而现有PPO/PA复合材料完全不透明。
Description
技术领域
本发明涉及一种PPO/PA复合材料及其制备方法,涉及高分子材料领域。
背景技术
聚苯醚(PPO)具有优良的力学性能、耐热性能、电器绝缘性、低吸水性、尺寸稳定性、耐蠕变性等优点,但纯PPO树脂的的玻璃化温度高,熔体流动性差,成型加工困难,需要在300℃高温下加工,极大地限制了它的应用。
聚酰胺(PA)具有耐磨、自润滑、易加工、耐溶剂、力学强度高等优点,但它吸水比较大、耐热性较差、吸水后制品尺寸变化较大。
将PPO和PA共混制备合金,可以结合二者的优点,扩大应用领域,但PPO与脂肪族PA在热力学上是不相容的,为了获得性能优良的合金需加入相容剂提高两者的相容性。
目前,已商品化的PPO/PA合金均是采用加入相容剂进行生产的,产品完全不透明,限制了其在工业视窗、小家电外壳等具有透明要求方面的应用。
发明内容
本发明克服了上述现有技术的不足,提供一种PPO/PA复合材料及其制备方法,该产品采用PPO与半芳香族PA6I进行熔融共混制备,由于二者分子结构中均具有苯环结构,能够进行分子间的有机相容,不需要另加相容剂来解决相容性问题;同时,PA6I熔化温度低,透明性好,在PPO中加入一定的比例后能提高PPO的透明性、加工流动性。
一种PPO/PA复合材料包括如下组分(按重量份计):60-90份PPO、10-40份PA6I、0.2-1份抗氧剂、0.2-2份润滑剂。
进一步的,上述抗氧化剂为氧化锌。
进一步的,上述的润滑剂为苯磺酰丁胺(BBSA)和硅酮粉的混合物。
进一步的,上述苯磺酰丁胺(BBSA)和硅酮粉的质量比为3:1。
进一步的,上述PPO/PA复合材料中PPO和PA6I的最优选质量比为3:1。
进一步的,上述PPO/PA复合材料的制备方法包括如下步骤:
1)称取PPO树脂60-90份、烘干后的PA6I树脂10-40份、抗氧剂0.2-1份、润滑剂0.2-2份加入到500L-SHR型高速混合机中,设定转速180-200r/min混合1-1.5分钟,提高转速至900-1000r/min混合2分钟,放出物料;
2)将步骤1)获得的物料投入TE-35型双螺杆挤出机中,设定双螺旋挤出机各区温度,待物料从挤出机模头出来后经牵引进入20-50℃的水中冷却、吹干、切成2.8-3.2厘米长的圆柱形颗粒,即可获得PPO/PA6I复合材料。
进一步的,步骤2)中所述双螺旋挤出机各区温度为:一区温度180-185℃,二区温度270-275℃,三区温度285-290℃,四区温度285-290℃,五区温度290-295℃,六区温度290-295℃;机头温度290-295℃。
进一步的,步骤2)中所述双螺杆挤出机的主机转速为200-300r/min,主机电流为50-85A。
本发明以PPO、PA6I为主要原料,添加适量的抗氧剂、润滑剂很好的解决了PPO/PA合金不透明的问题。这主要是由于:1)PPO与普通脂肪族尼龙(如PA6、PA66、PA610等)共混制备合金时,因二者在热力学上完全不相容,均需要加入反应型相容剂(如SEBS-G-MAH,PPO-G-MAH等)来解决相容性问题,相容剂的加入增大了氢键的形成几率和结晶度,故而材料变得完全不透明。而PPO与PA6I的分子结构中均具有苯环结构,二者能够进行分子间的有机相容,不需要另加相容剂来解决相容性问题,PPO本身的透明性不受影响。2)PA6I为非晶尼龙,在PPO中加入一定的份数后,能够进一步破坏PPO分子链的规整性,降低其结晶度,从而提高PPO的透明性
有益效果:
采用本发明制备的产品与现有PPO/PA相比,拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、加工流动性、耐热等性能基本相当,但本发明不需要使用相容剂,其制备的产品透明性好,可以制备具有透明要求的制品,而现有PPO/PA复合材料完全不透明。
具体实施方式
实施例:本发明制备的复合材料的产品性能测试
1.复合材料制备
(1)PPO/PA复合材料A的制备
原料:PPO树脂90份,PA6I树脂10份,抗氧剂0.2份,润滑剂2份。(PPO和PA6I质量比为9:1)
1、称取PPO树脂45公斤、烘干后的PA6I树脂5公斤、抗氧剂0.1公斤、润滑剂1公斤,加入到500L-SHR高速混合机中,低速混合1分钟后高速混合2分钟,放出物料;
2、将混好的物料喂入TE-35型双螺杆挤出机中,待物料从挤出机模头出来后经牵引冷却、吹干、切粒,即得所述的PPO/PA复合材料。
所述双螺旋挤出机各区温度设定为:一区温度180-185℃,二区温度270-275℃,三区温度285-290℃,四区温度285-290℃,五区温度290-295℃,六区温度290-295℃;机头温度290-295℃;挤出机主机转速200-300r/min、主机电流50-85A。
(2)PPO/PA复合材料B的制备
原料:PPO树脂60份,PA6I树脂40份,抗氧剂1份,润滑剂0.2份。(PPO和PA6I质量比为3:2)
1、称取PPO树脂30公斤、烘干后的PA6I树脂20公斤、抗氧剂0.5公斤、润滑剂0.1公斤,加入到500L-SHR高速混合机中,低速混合1.5分钟后高速混合2分钟,放出物料;
2、将混好的物料喂入TE-35型双螺杆挤出机中,待物料从挤出机模头出来后经牵引冷却、吹干、切粒,即得所述的PPO/PA复合材料。
所述双螺旋挤出机各区温度设定为:一区温度180-185℃,二区温度270-275℃,三区温度285-290℃,四区温度285-290℃,五区温度290-295℃,六区温度290-295℃;机头温度290-295℃;挤出机主机转速200-300r/min、主机电流50-85A。
(3)PPO/PA6I复合材料C的制备
原料:PPO树脂80份,PA6I树脂20份,抗氧剂0.4份,润滑剂1.2份。(PPO和PA6I质量比为4:1)
1、称取PPO树脂40公斤、烘干后的PA6I树脂10公斤、抗氧剂0.2公斤、润滑剂0.6公斤,加入到500L-SHR高速混合机中,低速混合1分钟后高速混合2分钟,放出物料;
2、将混好的物料喂入TE-35型双螺杆挤出机中,待物料从挤出机模头出来后经牵引冷却、吹干、切粒,即得所述的PPO/PA6I复合材料。
所述双螺旋挤出机各区温度设定为:一区温度180-185℃,二区温度270-275℃,三区温度285-290℃,四区温度285-290℃,五区温度290-295℃,六区温度290-295℃;机头温度290-295℃;挤出机主机转速200-300r/min、主机电流50-85A。
(4)PPO/PA6I复合材料D的制备
原料:PPO树脂75份,PA6I树脂25份,抗氧剂0.4份,润滑剂0.8份。(PPO和PA6I质量比为3:1)
1、称取PPO树脂32.5公斤、烘干后的PA6I树脂12.5公斤、抗氧剂0.2公斤、润滑剂0.4公斤,加入到500L-SHR高速混合机中,低速混合1分钟后高速混合2分钟,放出物料;
2、将混好的物料喂入TE-35型双螺杆挤出机中,待物料从挤出机模头出来后经牵引冷却、吹干、切粒,即得所述的PPO/PA6I复合材料。
所述双螺旋挤出机各区温度设定为:一区温度180-185℃,二区温度270-275℃,三区温度285-290℃,四区温度285-290℃,五区温度290-295℃,六区温度290-295℃;机头温度290-295℃;挤出机主机转速200-300r/min、主机电流50-85A。
(5)PPO/PA6I复合材料E的制备
原料:PPO树脂70份,PA6I树脂30份,抗氧剂0.4份,润滑剂0.6份。(PPO和PA6I质量比为7:3)
1、称取PPO树脂35公斤、烘干后的PA6I树脂15公斤、抗氧剂0.2公斤、润滑剂0.3公斤,加入到500L-SHR高速混合机中,低速混合1分钟后高速混合2分钟,放出物料;
2、将混好的物料喂入TE-35型双螺杆挤出机中,待物料从挤出机模头出来后经牵引冷却、吹干、切粒,即得所述的PPO/PA6I复合材料。
所述双螺旋挤出机各区温度设定为:一区温度180-185℃,二区温度270-275℃,三区温度285-290℃,四区温度285-290℃,五区温度290-295℃,六区温度290-295℃;机头温度290-295℃;挤出机主机转速200-300r/min、主机电流50-85A。
(6)PPO/PA66复合材料的制备
原料:PPO树脂70份,PA66树脂30份,SEBS-g-MAH相容剂10份,抗氧剂0.4份,润滑剂0.6份。(PPO/PA6I/SEBS-g-MAH质量比为7/3/1)
1、称取PPO树脂35公斤、烘干后的PA66树脂15公斤、SEBS-g-MAH相容剂5公斤、抗氧剂0.2公斤、润滑剂0.3公斤,加入到500L-SHR高速混合机中,低速混合1分钟后高速混合2分钟,放出物料;
2、将混好的物料喂入TE-35型双螺杆挤出机中,待物料从挤出机模头出来后经牵引冷却、吹干、切粒,即得所述的PPO/PA66复合材料。
所述双螺旋挤出机各区温度设定为:一区温度180-185℃,二区温度270-275℃,三区温度285-290℃,四区温度285-290℃,五区温度290-295℃,六区温度290-295℃;机头温度290-295℃;挤出机主机转速200-300r/min、主机电流50-85A。
2、PPO/PA6I复合材料的产品性能测试
将上述1中制备的PPO/PA6I复合材料A、B、C、D、E和PPO/PA66材料经过干燥后用LY-80型注塑机制成各种标准样条,放置24小时进行测试;注塑机温度:285℃、295℃、300℃;注塑速度72g/s,注塑时间10s,注塑压力42MPa,保压压力35MPa,保压时间32s。测试结果如表1所示。
表1 PPO/PA6I复合材料A、B、C、D、E与传统制备的复合材料性能对比
PPO/PA复合材料A,具有琥珀色半透明性,且拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度均优于PPO/PA66合金相应性能,但其熔体流动速率低于PPO/PA66合金相应性能。
PPO/PA复合材料B,具有琥珀色半透明性,且拉伸强度、弯曲强度、熔体流动速率均优于PPO/PA66合金相应性能,但其冲击强度、热变形温度低于PPO/PA66合金相应性能。
PPO/PA复合材料C,具有琥珀色半透明性,且拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度均优于PPO/PA66合金相应性能,但其熔体流动速率稍低于PPO/PA66合金相应性能。
PPO/PA复合材料D,具有琥珀色半透明性,且拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度、熔体流动速率均优于PPO/PA66合金相应性能。
PPO/PA复合材料E,具有琥珀色半透明性,且拉伸强度、弯曲强度、熔体流动速率均优于PPO/PA66合金相应性能,但其冲击强度、热变形温度稍低于PPO/PA66合金相应性能。
上述5个样品,经测试,拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度、热变形温度、加工流动性能与PPO/PA66基本相当,但采用本发明制备的产品外观具有琥珀色半透明性,可以制备具有透明要求的制品,而现有PPO/PA合金外观均是完全不透明。其中复合材料D样品的各方面综合性能最佳,产品外观呈琥珀色半透明性,且拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、热变形温度、熔体流动速率均优于PPO/PA66合金相应性能,即PPO和PA6I质量比为3:1效果最佳。因此,选用复合材料D的生产方法最合适。
Claims (7)
1.一种PPO/PA复合材料,其特征在于,包括如下按重量份计的组分:60-90份PPO、10-40份PA6I、0.2-1份抗氧剂、0.2-2份润滑剂。
2.如权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述抗氧化剂为氧化锌。
3.如权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述的润滑剂为苯磺酰丁胺和硅酮粉的混合物。
4.如权利要求3所述的复合材料,其特征在于,所述混合物中苯磺酰丁胺和硅酮粉的质量比为2.5-3:1。
5.如权利要求1-4任一项所述的PPO/PA复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
1)称取PPO树脂60-90份、烘干后的PA6I树脂10-40份、抗氧剂0.2-1份、润滑剂0.2-2份加入到高速混合机中,设定转速180-200r/min混合1-1.5分钟,提高转速至900-1000r/min混合1-2分钟,放出物料;
2)将步骤1)获得的物料投入双螺杆挤出机中,设定双螺旋挤出机各区温度,待物料从挤出机模头出来后经牵引进入20-50℃的水中冷却,冷却后吹干,切成2.8-3.2厘米长的圆柱形颗粒,即可获得PPO/PA6I复合材料。
6.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述双螺旋挤出机各区温度为:一区温度180-185℃,二区温度270-275℃,三区温度285-290℃,四区温度285-290℃,五区温度290-295℃,六区温度290-295℃;机头温度290-295℃。
7.如权利要求5所述的制备方法,其特征在于,步骤2)中所述双螺杆挤出机的主机转速为200-300r/min,主机电流为50-85A。
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