CN111205636A - 一种聚酰胺材料及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚酰胺材料及其制备方法和用途，由如下重量百分比的组分制成：半结晶性聚酰胺83‑94.4％、增韧剂5‑15％、扩链剂0.1‑1％、润滑剂0.3‑0.5％和抗氧剂0.2‑0.5％。本发明使用马来酸酐接枝POE增韧剂复配扩链剂改性聚酰胺，获得了比聚酰胺基材单独添加马来酸酐接枝POE增韧剂或单独添加扩链剂更高的断裂伸长率性能，得到了更优的耐磨性能，同时兼具获得了意想不到的良好脱模效果。

Description

一种聚酰胺材料及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于聚酰胺的增韧耐磨改性技术领域，具体涉及一种聚酰胺材料及其制备方法和应用。

背景技术

聚酰胺(尼龙，PA)是一种综合性能优良的工程塑料。尼龙具有很高的机械强度、耐热性、耐磨损性、耐化学性能和电绝缘性。尼龙材料在汽车行业、电子电气行业、交通运输、机械、航空航天等各领域都有广泛的应用。目前，工业应用最广的聚酰胺材料为半结晶性聚酰胺材料，如PA6和PA66。

聚酰胺纯树脂虽然在常温下具有较好的韧性和自润滑性能，但是其也有明显的缺点，如低温韧性性能较差等。应用在铁道货车旁承磨耗板的尼龙材料要求兼具非常高的韧性和耐磨性。现有技术中，针对尼龙树脂基材改善常温或低温韧性效果的方法主要为尼龙切片树脂复配大量的马来酸酐接枝聚烯烃弹性体增韧剂，改善尼龙的韧性性能。然而，加入大量的增韧剂到尼龙树脂基材中，使得尼龙的结晶能力和表面硬度降低。大量添加接枝弹性体增韧剂的尼龙，其结晶能力会降低，在相同的工艺条件下注塑，容易造成注塑产品粘膜。此外，大量添加增韧剂的尼龙的表面硬度会降低，其注塑产品的耐磨效果会变差，注塑的产品在其他相对运动结构产品作用下容易发生磨损破坏。现有技术，针对尼龙耐磨改性的方法主要为添加耐磨改性剂，如二硫化钼和聚四氟乙烯等，但该方法对材料的韧性有一定负面影响。而现有技术，针对增韧尼龙改善脱模的方法主要为添加大量的润滑剂或脱模剂，但该方法对产品的脱模效果有限且对材料的韧性有负面影响。

中国专利CN200910198015 A公开了一种高耐磨耐寒增韧尼龙复合材料，其原料组成包括：尼龙树脂69.5～95％，增韧剂2～9％，耐磨剂0.5～20，加工助剂1～2％。然而，虽然采用该方法获得的聚酰胺材料的动摩擦系数较小，但是该组合物获得的断裂伸长率明显偏低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种聚酰胺材料。

本发明的另一目的在于提供上述聚酰胺材料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述聚酰胺材料的应用。

本发明的技术方案如下：

一种聚酰胺材料，由如下重量百分比的组分制成：

上述半结晶性聚酰胺的相对粘度R.V.为2.4-2.8；

上述增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE)；

上述扩链剂为乙烯-马来酸酐间规共聚树脂。

在本发明的一个优选实施方案中，由如下重量百分比的组分制成：

进一步优选的，所述半结晶性聚酰胺为PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA56、PA610、PA612和PA1010中的至少一种。

再进一步优选的，所述半结晶性聚酰胺为PA6或PA66。

进一步优选的，所述增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE)，其中马来酸酐的接枝率0.5-1.0。

进一步优选的，所述扩链剂为分子量6万多的乙烯-马来酸酐间规共聚树脂，共聚物乙烯含量<22％和马来酸酐含量>78％。共聚物分子链上的马来酸酐官能团可与尼龙氨基发生反应，形成全新的枝链化的分子结构。

进一步优选的，所述润滑剂为硬脂酸盐、乙烯丙烯酸共聚物和酰胺类润滑剂中的至少一种，所述抗氧剂为1098、168、9228、1010和H161中的至少一种。

再进一步优选的，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺EBS-SF，所述抗氧剂为1098。

本发明的另一技术方案如下：

上述聚酰胺材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按所述质量百分比称取各组分；

(2)将所述半结晶性聚酰胺、增韧剂、扩链剂、润滑剂和抗氧剂置于低速混合机中充分混合均匀，得到预混物；

(3)将步骤(2)所得的预混物加到双螺杆挤出机的主喂料斗下料，物料在双螺杆挤出机中经熔融挤出、过水冷却和切粒后即得所述聚酰胺材料。

本发明的再一技术方案如下：

上述聚酰胺材料的作为铁道货车旁承磨耗板的用途。实施例1-6的聚酰胺材料的拉伸强度为53-60，拉伸断裂伸长率为155-250％，同时耐磨损性能好，均达到了作为铁道货车旁承磨耗板用途的标准。

本发明的有益效果是：

1、本发明在聚酰胺中复配马来酸酐接枝POE增韧剂和扩链剂，改善聚酰胺基材的韧性效果，可以实现在不明显降低聚酰胺材料拉伸强度和表面硬度性能下，获得比聚酰胺基材单独添加马来酸酐接枝POE增韧剂或单独添加扩链剂更高的断裂伸长率性能，从而可得到更优的耐磨性能。

2、本发明加入的扩链剂在提升聚酰胺材料韧性的同时，获得了意想不到的良好脱模效果。本发明在马来酸酐接枝POE增韧聚酰胺中复配扩链剂，其脱模效果明显优于不添加扩链剂但添加了脱模剂的马来酸酐接枝POE增韧聚酰胺的脱模效果。可能原因：1)扩链剂与聚酰胺活性端氨基反应，降低了聚酰胺和金属模具表面之间的结合力，从而利于改性聚酰胺从模具表面脱模。2)扩链剂、马来酸酐接枝POE和聚酰胺活性端氨基反应，产生化学交联点，形成交联粒子，使得聚酰胺材料粗糙度增加，从而利于改性聚酰胺从模具表面脱模。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

以下实施例和对比例中：半结晶性聚酰胺为相对粘度R.V.为2.5的PA6，如BL3240H(购自中国石油化工股份有限公司巴陵石化)。马来酸酐接枝POE增韧剂为W1E(购自厦门科艾斯塑胶科技有限公司)。扩链剂为乙烯-马来酸酐间规共聚树脂E60P(购自Vertellus凡特鲁斯)。润滑剂为乙撑双硬脂酰胺EBS-SF(购自马来西亚KLK OLEO)。抗氧剂为1098(购自天津利安隆新材料股份有限公司)。脱模剂为硅酮粉E525(购自赢创)。双螺杆挤出机为具有主喂料口和侧喂料口的双螺杆挤出机，具体为长径比为40:1的瑞亚RXT-65，其包括十一区，主喂料口位于一区，侧喂料口位于五区。

实施例1～6

(1)将半结晶性聚酰胺、增韧剂、扩链剂、润滑剂和抗氧剂投入到低速搅拌机中，以转速100r/min混合5min，充分混合均匀形成主料，备用；

(2)将上述主料从双螺杆挤出机的主喂料口通过失重称计量进料；双螺杆挤出机的各段温度分别为：220℃、235℃、240℃、240℃、235℃、235℃、225℃、225℃、235℃、240℃，机头温度为240℃，螺杆转速为400r/min；物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、过水冷却、切粒后制成改善涂料附着效果的聚酰胺材料粒料。其中，各组分的用量如表1所示。

对比例1

按照实施例2的方法制备聚酰胺材料粒料，不同的是，将扩链剂采用相同重量份的PA6树脂替代，其余条件与实施例2相同，得到参比聚酰胺材料粒料。其中，各组分的用量如表1所示。

对比例2

按照实施例2的方法制备聚酰胺材料粒料，不同的是，将扩链剂采用相同重量份的增韧剂替代，并且增加增韧剂总量相应减少PA6树脂的量，其余条件与实施例2相同，得到参比聚酰胺材料粒料。其中，各组分的用量如表1所示。

对比例3

按照实施例2的方法制备聚酰胺材料粒料，不同的是，将扩链剂采用相同重量份的脱模剂E525替代，并且增加脱模剂E525总量相应减少PA6树脂的量，其余条件与实施例2相同，得到参比聚酰胺材料粒料。其中，各组分的用量如表1所示。

对比例4

按照实施例2的方法制备聚酰胺材料粒料，不同的是，将增韧剂采用相同重量份的PA6树脂替代，其余条件与实施例2相同，得到参比聚酰胺材料粒料。其中，各组分的用量如表1所示。

对比例1～4具体步骤如下：

(1)将半结晶性聚酰胺、或/和增韧剂、润滑剂、抗氧剂或/和脱模剂投入到低速搅拌机中，以转速100r/min混合5min，充分混合均匀形成主料，备用；

(2)将上述主料从双螺杆挤出机的主喂料口通过失重称计量进料；双螺杆挤出机的各段温度分别为：220℃、235℃、240℃、240℃、235℃、235℃、225℃、225℃、235℃、240℃，机头温度为240℃，螺杆转速为400r/min；物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、过水冷却、切粒后制成参比聚酰胺材料粒料。其中，各组分的用量如表1所示。

测试例

将由实施例1～6所得聚酰胺材料粒料以及由对比例1～4所得参比聚酰胺材料粒料放在90℃鼓风干燥机中烘干4小时，之后将烘干后的粒子分别在240～280℃温度下注塑得到测试试片，测试试片的相关性能测试和测试方法以及所得结果如表2所示。

表1各组分用量(wt％)

表2

备注：表2中，+越多表示程度越高，-越多表示程度越低。

*耐磨损性能测试：参考ASTM D4060标准，采用Taber耐磨试验机，砂轮负荷1KG，测试回转1000次，测试试样磨损前后的重量。磨损重量损失小，说明耐磨性越好，耐磨损性能程度+。

从表2的数据可以看出，实施例1～6和对比例1～4在相同注塑工艺下制备相同厚度样板，实施例1～6中PA6复配马来酸酐接枝POE增韧剂和扩链剂，改善了聚酰胺基材的韧性效果，且获得比聚酰胺基材单独添加马来酸酐接枝POE增韧剂或单独添加扩链剂更高的断裂伸长率性能，更好的耐磨性能和脱模效果。实施例1～6所得改性聚酰胺的表面光泽度比对比例1、3和4所得改性聚酰胺表面光泽度更低，可能是由于实施例中扩链剂、马来酸酐接枝POE和聚酰胺端氨基之间反应，形成了交联粒子；交联粒子增加了光散射，使得材料光泽度降低但却改善了改性聚酰胺的脱模效果。对需要哑光效果的，光泽度低更适合。实施例1～6所得的拉伸强度为53-60，拉伸断裂伸长率为155-250％，同时耐磨损性能好，均达到了作为铁道货车旁承磨耗板用途的标准。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种聚酰胺材料，其特征在于：由如下重量百分比的组分组成：

所述半结晶性聚酰胺的相对粘度R.V.为2.4-2.8；

所述增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体；

所述扩链剂为乙烯-马来酸酐间规共聚树脂。

2.如权利要求1所述聚酰胺材料，其特征在于：由如下重量百分比的组分制成：

3.如权利要求1所述聚酰胺材料，其特征在于：所述半结晶性聚酰胺为PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA56、PA610、PA612和PA1010中的至少一种。

4.如权利要求1所述聚酰胺材料，其特征在于：所述增韧剂为马来酸酐接枝聚烯烃弹性体，其中马来酸酐的接枝率为0.5-1.0。

5.如权利要求1所述聚酰胺材料，其特征在于：所述扩链剂为分子量6万多的乙烯-马来酸酐间规共聚树脂，其中共聚物乙烯含量<22％和马来酸酐含量>78％。

6.如权利要求1所述聚酰胺材料，其特征在于：所述润滑剂为硬脂酸盐、乙烯丙烯酸共聚物和酰胺类润滑剂中的至少一种；

任选的，所述抗氧剂为1098、168、9228、1010和H161中的至少一种。

7.如权利要求1所述聚酰胺材料，其特征在于，制备方法包括，

混合：将所述半结晶性聚酰胺、增韧剂、扩链剂、润滑剂和抗氧剂置于低速混合机中充分混合均匀，得到预混物；

制备：将所得预混物加到双螺杆挤出机的主喂料斗下料，物料在双螺杆挤出机中经熔融挤出、过水冷却和切粒后即得所述聚酰胺材料。

8.权利要求1至7中任一所述聚酰胺材料作为铁道货车旁承磨耗板的用途。