CN110951249A - 一种高刚性高韧性的mxd6树脂合金工程材料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，由以下重量份的原料组成：MXD6树脂75‑85份、乙烯‑丙烯树脂5‑10份、增强剂5‑10份、成核剂0.6‑1份、润滑剂1.5‑2份；本发明进一步公开了所述高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将MXD6树脂和乙烯‑丙烯树脂干燥，控制水分<0.09％；(2)将MXD6树脂、乙烯‑丙烯树脂、成核剂、润滑剂混匀加入双螺杆挤出机中，进行熔融；(4)加入增强剂，熔融塑化、捏合混炼，最后经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得；进一步公开将所述高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的用于医疗器械。

Description

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料。

背景技术

随着经济社会的快速发展，人们的生活环境日益恶化，空气污染、水体污染日益严重，工业、农业、生化垃圾得不到合理处置，各种流感、疾病都在威胁着人们的健康，由此带来的后果就是人们对医疗的依赖度不断增加，医疗水平面临着前所未有的严峻挑战，而影响医疗水平发展重要因素就是医疗器械的种类有待拓展开发、精准度和品性有待提高。

尼龙具有很高的机械强度，软化点高，耐热，摩擦系数低，耐磨损，具有自润滑性、吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂；电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好等。其中，MXD6(聚己二酰间苯二甲胺)是一种结晶状的聚酰胺树脂，是半芳香族尼龙体系里最特殊的一种尼龙，属于结晶料，但是展现的性能偏向于非晶的性能，具有极强的刚性(弯曲模量3800)；能够容乃70％玻纤增强，并能够做出镜面的表观效果；优秀的低吸水率、尺寸稳定性、耐老化性能。除此之外，易于进行增强、阻燃、尺寸稳定性等高端改性。优异的机械性能和热性能使其成为医疗器械材料的研究热点。

目前尼龙在医疗领域的应用存在两大障碍：①在尼龙改性过程中所加入的多种助剂可能会威胁人体健康，不适合用于医疗器械，例如CN101200587公开了一种新型尼龙12复合材料的制备方法，把20～40wt％的聚烯烃加到熔融的尼龙12单体中，通过搅拌进行分散；把0.5～2wt％的蒙脱土分散在熔融的尼龙12单体中；把上述两者混合后，加入0.5～2wt％引发剂和0.5～2wt％助催化剂，进行单体的阴离子开环聚合，得到复合材料，但该专利由于含有多种助剂而不适合用于医疗器械领域；②现在对尼龙材料的改性多关注其硬度，但是一般硬度较大的材料的韧性较差，限制了其在医疗器械中的应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料。本发明的另一目的在于提供上述高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的制备方法。进一步的，本发明提供一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的应用，将所述高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料用于医疗器械。

本发明采用以下技术方案：

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，由以下重量份的原料组成：

进一步地，一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，由以下重量份的原料组成：

进一步地，所述MXD6树脂由MXDA(间苯二甲胺)和己二酸缩聚反应而成，熔点为247℃-255℃，例如247℃、250℃、255℃。

进一步地，所述乙烯-丙烯树脂为经过马来酸酐接枝的乙烯-丙烯树脂。

进一步地，所述增强剂由改性金属纤维和短切玻璃纤维以质量比为1:1-3混合而成，优选1:1混合而成，改性金属纤维和短切玻璃纤维相互交联，具有协同增强MXD6树脂硬度的作用。

进一步地，所述改性金属纤维为经化学接枝法处理获得的铜纤维、铝纤维、镍纤维、铁铬铝合金纤维、高温合金纤维中的至少一种。

进一步地，所述短切玻璃纤维为长度1-2mm的无碱短切玻璃纤维，优选1mm。

进一步地，所述成核剂为滑石粉、云母粉中的至少一种。

进一步地，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、聚硅氧烷、硬脂酸锌中的至少一种。

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将MXD6树脂和乙烯-丙烯树脂在130-150℃的除湿干燥器中干燥2-3小时，控制水分<0.09％，优选<0.05％；

(2)将MXD6树脂、乙烯-丙烯树脂、成核剂、润滑剂按比例加入高速搅拌机中进行共混搅拌，得到混合均匀的物料；

(3)将步骤(2)中的物料加入双螺杆挤出机中，进行加热至280-300℃，使混合物熔融；

(4)按比例将增强剂加入双螺杆挤挤出机中，随同物料一起进行熔融塑化、捏合混炼，最后经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料。

进一步地，将所述高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料用于医疗器械。

本发明的有益效果：

(1)本发明制备的高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料通过改性金属纤维和短切玻璃纤维相互交联，协同增强MXD6树脂硬度，避免了在MXD6树脂改性过程中加入多种助剂，消除安全隐患，适合用于医疗器械。

(2)本发明在改性硬度的同时，通过特殊的工艺同时改善了MXD6树脂的韧性，大大提高其拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量参数，扩大MXD6树脂的应用范围。

(3)本发明的制备方法简单，适合大规模应用。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，现结合以下具体实施例做进一步说明，但是本发明不限于具体实施例。

实施例1

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，由以下重量份的原料组成：

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以质量比为1:1混合改性金属纤维和短切玻璃纤维，制备得到增强剂；

(2)将MXD6树脂和乙烯-丙烯树脂在130℃的除湿干燥器中干燥3小时，控制水分<0.05％；

(3)将MXD6树脂、乙烯-丙烯树脂、成核剂、润滑剂按比例加入高速搅拌机中进行共混搅拌，得到混合均匀的物料；

(4)将步骤(3)中的物料加入双螺杆挤出机中，进行加热至280℃，使混合物熔融；

(5)按比例将增强剂加入双螺杆挤挤出机中，随同物料一起进行熔融塑化、捏合混炼，最后经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料。

实施例2

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，由以下重量份的原料组成：

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以质量比为1：3混合改性金属纤维和短切玻璃纤维，制备得到增强剂；

(2)将MXD6树脂和乙烯-丙烯树脂在150℃的除湿干燥器中干燥2小时，控制水分<0.09％；

(3)将MXD6树脂、乙烯-丙烯树脂、成核剂、润滑剂按比例加入高速搅拌机中进行共混搅拌，得到混合均匀的物料；

(4)将步骤(3)中的物料加入双螺杆挤出机中，进行加热至300℃，使混合物熔融；

(5)按比例将增强剂加入双螺杆挤挤出机中，随同物料一起进行熔融塑化、捏合混炼，最后经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料。

实施例3

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，由以下重量份的原料组成：

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以质量比为1:2混合改性金属纤维和短切玻璃纤维，制备得到增强剂；

(2)将MXD6树脂和乙烯-丙烯树脂在130℃的除湿干燥器中干燥3小时，控制水分<0.05％；

(3)将MXD6树脂、乙烯-丙烯树脂、成核剂、润滑剂按比例加入高速搅拌机中进行共混搅拌，得到混合均匀的物料；

(4)将步骤(3)中的物料加入双螺杆挤出机中，进行加热至280℃，使混合物熔融；

(5)按比例将增强剂加入双螺杆挤挤出机中，随同物料一起进行熔融塑化、捏合混炼，最后经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料。

实施例4

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，由以下重量份的原料组成：

一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以质量比为1:1混合改性金属纤维和短切玻璃纤维，制备得到增强剂；

(2)将MXD6树脂和乙烯-丙烯树脂在140℃的除湿干燥器中干燥2.5小时，控制水分<0.05％；

(3)将MXD6树脂、乙烯-丙烯树脂、成核剂、润滑剂按比例加入高速搅拌机中进行共混搅拌，得到混合均匀的物料；

(4)将步骤(3)中的物料加入双螺杆挤出机中，进行加热至290℃，使混合物熔融；

(5)按比例将增强剂加入双螺杆挤挤出机中，随同物料一起进行熔融塑化、捏合混炼，最后经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料。

对比例1：

一种MXD6树脂合金工程材料，由以下重量份的原料组成：

一种MXD6树脂合金工程材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以质量比为1:1混合改性金属纤维和短切玻璃纤维，制备得到增强剂；

(2)将MXD6树脂在140℃的除湿干燥器中干燥2.5小时，控制水分<0.05％；

(3)将MXD6树脂、增强剂、成核剂、润滑剂按比例加入高速搅拌机中进行共混搅拌，得到混合均匀的物料；

(4)将步骤(3)中的物料加入双螺杆挤出机中，进行加热至290℃，使混合物熔融；

(5)按比例将增强剂加入双螺杆挤挤出机中，随同物料一起进行熔融塑化、捏合混炼，最后经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到MXD6树脂材料。

对比例2：

一种MXD6树脂合金工程材料，由以下重量份的原料组成：

一种MXD6树脂合金工程材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将MXD6树脂和乙烯-丙烯树脂在140℃的除湿干燥器中干燥2.5小时，控制水分<0.05％；

(2)将MXD6树脂、乙烯-丙烯树脂、成核剂、润滑剂按比例加入高速搅拌机中进行共混搅拌，得到混合均匀的物料；

(3)将步骤(2)中的物料加入双螺杆挤出机中，进行加热至290℃，进行熔融塑化、捏合混炼，最后经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到MXD6树脂材料。

对比例3：

一种MXD6树脂合金工程材料，由以下重量份的原料组成：

一种MXD6树脂合金工程材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)以质量比为1:1混合改性金属纤维和短切玻璃纤维，制备得到增强剂；

(2)将所有原料按比例加入高速搅拌机中进行共混搅拌，得到混合均匀的物料；

(3)将混合均匀的物料加入双螺杆挤挤出机中，熔融塑化、捏合混炼，最后经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到MXD6树脂材料。

将根据上述实施例1-4和对比例1和2获得的材料进行相关性能测试，其中拉伸强度(MPa)测试标准为GB/T1040；弯曲强度(MPa)测试标准为GB/T9341。

表1：性能测试

	拉伸强度MPa	弯曲强度MPa
			对比例1	114	109
对比例2	89	143
			对比例3	92	101
实施例1	165	205
			实施例2	172	233
实施例3	169	218
			实施例4	167	227

由上述实施例和对比例可以看出，实施例1-4的拉伸强度、弯曲强度性能均较为优异，所述材料同时具备高刚性和高韧性；

通过比较对比例1和实施例4，没有加入乙烯-丙烯树脂的对比例1，在相同的操作条件下，拉伸强度、弯曲强度同时降低，其中弯曲强度大幅度降低；

通过比较对比例2和实施例4，没有加入增强剂的对比例2，在相同的操作条件下，拉伸强度、弯曲强度同时降低，其中拉伸强度大幅度降低；

通过比较对比例2和实施例3，相同用料，不同的操作条件，拉伸强度、弯曲强度同时大幅度降低。

综上所述，本发明中所加入的增强剂和乙烯-丙烯树脂具有协同增强增韧的作用，缺少任意一个，两个性能均会受到很大的影响；制备方法中，前期的干燥处理以及加料顺序也会大大影响材料的刚性和韧性。

以上所述仅为本发明的具体实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明作的等效变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之中。

Claims (10)

1.一种高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：

2.根据权利要求1所述的高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，其特征在于，所述MXD6树脂的熔点为247℃-255℃，其由MXDA和己二酸缩聚反应而成。

3.根据权利要求1所述的高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，其特征在于，所述乙烯-丙烯树脂为经过马来酸酐接枝的乙烯-丙烯树脂。

4.根据权利要求1所述的高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，其特征在于，所述增强剂由改性金属纤维和短切玻璃纤维以质量比1:1-3混合而成。

5.根据权利要求4所述的高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，其特征在于，所述改性金属纤维为经化学接枝法处理获得的铜纤维、铝纤维、镍纤维、铁铬铝合金纤维、高温合金纤维中的至少一种。

6.根据权利要求4所述的高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，其特征在于，所述短切玻璃纤维为长度为1-2mm的无碱短切玻璃纤维。

7.根据权利要求1所述的高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，其特征在于，所述成核剂为滑石粉、云母粉中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料，其特征在于，所述润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯、聚硅氧烷、硬脂酸锌中的至少一种。

9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将MXD6树脂和乙烯-丙烯树脂在130-150℃的除湿干燥器中干燥2-3小时，控制水分<0.09％；

(2)将MXD6树脂、乙烯-丙烯树脂、成核剂、润滑剂按比例加入高速搅拌机中进行共混搅拌，得到混合均匀的物料；

(3)将步骤(2)中的物料加入双螺杆挤出机中，进行加热至280-300℃，使混合物熔融；

(4)按比例将增强剂加入双螺杆挤挤出机中，随同物料一起进行熔融塑化、捏合混炼，最后经机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，即得到高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料。

10.一种根据权利要求1-8中任一项所述的高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料的应用，其特征在于，将所述高刚性高韧性的MXD6树脂合金工程材料用于医疗器械。