CN111286189A - 一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车零部件材料领域，公开了一种汽车零部件用聚碳酸酯‑聚酰胺合金塑料及制备方法。包括如下制备过程：（1）将PC/PA混合树脂与相容剂、微孔铝纤维、抗氧剂、热稳定剂一次混合，研磨制得纤维状相容剂；（2）将纤维状相容剂与PC/PA混合树脂进行二次混合，熔融共混挤出，即得PC/PA合金材料。本发明制得的合金塑料，通过对一次混合研磨，赋予铝纤维相容性，然后在二次混合时铝纤维相容性增强PC/PA合金材料的相容复合，同时微孔铝纤维较佳的分散在合金材料中，具有优良的耐油性、耐应力开裂性，适合于加工成各种汽车零部件。

Description

一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料及制备方法
技术领域
本发明涉及汽车零部件材料领域，公开了一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料及制备方法。
背景技术
聚碳酸酯具有良好的机械强度，抵抗冲击性能，尺寸稳定性能以及良好的热稳定性等优势，使其在电子行业、汽车工业、建筑行业、医疗器械等诸多传统领域具有重要而广泛的应用价值，并且已经扩大到航空航天以及计算机类等高端新行业应用范围内，是一种综合性能非常优越的工程材料。但是它还存在加工流动性差，不耐溶剂侵蚀，容易磨损，易应力开裂，低温韧性差等缺陷，使其应用受到了很大限制。
聚酰胺，又称尼龙，是分子主链上含有重复酰胺基团-[NHCO]- 的热塑性树脂的总称，它结晶度高、表面硬度大、耐磨耗、刚性突出，自润滑性及优良的熔体流动性等特点，此外PA还具有优良的耐腐蚀耐溶剂性，耐碱和大多数盐液，还耐弱酸、机油、汽油，耐芳烃类化合物和一般溶剂，对芳香族化合物呈惰性。但不耐强酸和氧化剂，耐热稳定性差。
PC/PA 合金兼有PC 和PA 树脂的优点，一方面合金可以提高PC 材料的刚性和耐化学品腐蚀性，另一方面可以降低PC 的熔体强度，改善加工成型性能；同时合金可以提高PA 树脂的韧性和耐热稳定性，从而得到一种热稳定性和耐腐蚀性极佳的合金材料。但PC与PA的溶解度参数相差较大，因此二者为热力学不相容，若直接共混，会有明显的分层现象，并易产生气泡，难以得到具有实用价值的稳定的合金。因此，提高合金相容性成为其发展和应用的关键。
中国发明专利申请号201510937148.2公开了一种聚酰胺聚碳酸酯合金材料及其制备方法和应用；聚酰胺聚碳酸酯合金材料含有：5~90份聚酰胺、10~95份聚碳酸酯、1~15份增韧剂、1.75~17.5份相容剂、15~55份半芳香族聚酰胺纤维和0.2~2.6份助剂；制备方法包括：将聚酰胺、聚碳酸酯、增韧剂、相容剂和助剂混合均匀后加入双螺杆挤出机的主喂料料斗中，将半芳香族聚酰胺纤维加入侧喂料料斗中，经所述双螺杆挤出机挤出、牵条和切粒，得到聚酰胺聚碳酸酯合金材料；该发明的聚酰胺聚碳酸酯合金材料具有良好的界面相容性、较好的粒子分散性能和较高的强度，可用于制作电子电气产品的零部件，具有较广的应用范围。
中国发明专利申请号201310300517.8公开了一种抗老化PA~PC塑料合金，由下述组分按重量份组成：30~50份PA、50~70份PC、4~10份相容剂、0.5~1.5份抗老化剂。该发明的抗老化PA-PC塑料合金，PA的加入可以改善PC的耐药性、耐应力开裂性及加工性能，降低PC的成本，同时保持PC较高的耐热性及耐冲击性。该发明的抗老化PA-PC塑料合金还具有优秀的热老化性能，适合在极端高温环境下使用。
根据上述，现有方案中用于PC/PA合金的制备技术，主要是PC与PA之间存在两相难容的缺点，并且随着PC与PA质量的配比不同，所添加的相容剂效果也不同，使得大规模生产PC/PA合金时，PC与PA不同质量配比时相容剂的选取难以控制，影响了合金材料的力学性能和实用效果，本发明提出了一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料及制备方法，可有效解决上述技术问题。
发明内容
目前应用较广的PC/PA合金制备技术，PC与PA之间存在两相难容的缺点，并且PC与PA不同质量配比时相容剂的选取难以控制，影响了合金材料的力学性能和实用效果。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：
（1）将PC/PA混合树脂与相容剂、微孔铝纤维、抗氧剂、热稳定剂进行一次混合，通过研磨将PC/PA、相容剂与微孔铝纤维均匀结合得到纤维状相容剂；所述相容剂为SEBS-g-MAH与乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯以质量比1:1复合而成；所述研磨采用在氮气保护下振动研磨，研磨温度控制在50-80℃，研磨时间30-60min；
（2）将步骤（1）制得的纤维状相容剂与PC/PA混合树脂进行二次混合，并采用双螺杆挤出机熔融共混挤出，制得PC/PA合金塑料。
优选的，所述PC/PA合金塑料中，按重量份计，其中，一次混合PC/PA树脂4~6重量份、相容剂5~10重量份、微孔铝纤维10-12重量份、抗氧剂0.5~2重量份、热稳定剂0.5~2重量份、二次混合PC/PA树脂80~90重量份。
优选的，所述PC/PA混合树脂中，按重量份计，其中，PC 30~70重量份、PA 30~70重量份。
优选的，步骤（1）所述微孔铝纤维直径在50-100nm，长度在150~250μm，表面布满微孔的微孔铝纤维。
优选的，步骤（1）所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂264中的至少一种。
优选的，步骤（1）所述热稳定剂为二盐基硬脂酸铅、水合三盐基硫酸铅、二盐基邻苯二甲酸铅、二盐基亚磷酸铅中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为25:1~30:1，螺杆转速为200~250r/min。
公知的，PC/PA合金塑料目前均采用加入相容剂的方式提高合金均相性，但在实际复合时，由于相容剂需要均匀分散在两相界面，对分散要求较高，而且如果使用过多的相容剂则会改变合金的性能。鉴于此，本发明通过对一次混合研磨，现将少量的PC/PA与相容剂与微孔铝纤维研磨复合，微孔铝纤维交警爱的负载相容体系，将赋予铝纤维相容性，然后在二次混合时铝纤维相容性增强PC/PA合金，同时微铝纤维较佳的分散在合金塑料中，通过纤维状的相容剂使得PC、PA两种树脂链接为均匀的均相。较普通直接共混相容剂，本发明更能使相容剂均匀分散和缠绕，有效避免了单一相容剂的缺点，通过该方法制备的PC/PA合金材料性能优异，具有PC的冲击强度和PA 的优良耐溶剂性，还具有优良的耐油性、耐应力开裂性、流动性、加工性，适合于加工成各种汽车零部件。
本发明提供了一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、本发明通过将两种相容剂和PC、PA样哦复合于微孔铝纤维，形成纤维状相容剂，进一步将纤维状相容剂用于PC、PA合金的混炼，不但良好的发挥相容作用，而且形成网络相容剂，使合金均相性能更好。
2、本发明制备的PC/PA合金材料性能优异，具有PC的冲击强度和PA 的优良耐溶剂性，还具有优良的耐油性、耐应力开裂性，可加工成各种汽车零部件。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更,均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）将PC/PA混合树脂与相容剂、微孔铝纤维、抗氧剂、热稳定剂进行一次混合，通过研磨将PC/PA、相容剂与微孔铝纤维均匀结合得到纤维状相容剂；所述相容剂为SEBS-g-MAH与乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯以质量比1:1复合而成；所述研磨采用在氮气保护下振动研磨，研磨温度控制在50℃，研磨时间30min；微孔铝纤维直径在50-100nm，长度在150~250μm，表面布满微孔；
（2）将步骤（1）制得的纤维状相容剂与PC/PA混合树脂进行二次混合，并采用双螺杆挤出机熔融共混挤出，制得PC/PA合金塑料。所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为25:1，螺杆转速为200r/min。
所述PC/PA合金塑料中，按重量份计，其中，一次混合PC/PA树脂4重量份、相容剂5重量份、微孔铝纤维10重量份、抗氧剂1010 1重量份、热稳定剂二盐基硬脂酸铅0.5重量份、二次混合PC/PA树脂80~90重量份。
所述PC/PA混合树脂中，按重量份计，其中，PC 30重量份、PA70重量份。
实施例1制得的PC/PA合金材料，通过测试力学性能衡量合金塑料的复合均相性能。如表1所示。
实施例2
（1）将PC/PA混合树脂与相容剂、微孔铝纤维、抗氧剂、热稳定剂进行一次混合，通过研磨将PC/PA、相容剂与微孔铝纤维均匀结合得到纤维状相容剂；所述相容剂为SEBS-g-MAH与乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯以质量比1:1复合而成；所述研磨采用在氮气保护下振动研磨，研磨温度控制在80℃，研磨时间60min；微孔铝纤维直径在50-100nm，长度在150~250μm，表面布满微孔的微孔铝纤维；
（2）将步骤（1）制得的纤维状相容剂与PC/PA混合树脂进行二次混合，并采用双螺杆挤出机熔融共混挤出，制得PC/PA合金塑料。所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为30:1，螺杆转速为250r/min。
所述PC/PA合金塑料中，按重量份计，其中，一次混合PC/PA树脂6重量份、相容剂10重量份、微孔铝纤维10重量份、抗氧剂264 2重量份、热稳定剂二盐基亚磷酸铅2重量份、二次混合PC/PA树脂90重量份。
所述PC/PA混合树脂中，按重量份计，其中，PC 40重量份、PA 60重量份。
实施例2制得的PC/PA合金材料，通过测试力学性能衡量合金塑料的复合均相性能。如表1所示。
实施例3
（1）将PC/PA混合树脂与相容剂、微孔铝纤维、抗氧剂、热稳定剂进行一次混合，通过研磨将PC/PA、相容剂与微孔铝纤维均匀结合得到纤维状相容剂；所述相容剂为SEBS-g-MAH与乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯以质量比1:1复合而成；所述研磨采用在氮气保护下振动研磨，研磨温度控制在50℃，研磨时间30min；微孔铝纤维直径在50-100nm，长度在150~250μm，表面布满微孔的微孔铝纤维；
（2）将步骤（1）制得的纤维状相容剂与PC/PA混合树脂进行二次混合，并采用双螺杆挤出机熔融共混挤出，制得PC/PA合金塑料。所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为25:1，螺杆转速为200r/min。
所述PC/PA合金塑料中，按重量份计，其中，一次混合PC/PA树脂5重量份、相容剂8重量份、微孔铝纤维12重量份、抗氧剂1010 0.5重量份、热稳定剂二盐基硬脂酸铅2重量份、二次混合PC/PA树脂85重量份。
所述PC/PA混合树脂中，按重量份计，其中，PC 50重量份、PA 50重量份。
实施例3制得的PC/PA合金材料，通过测试力学性能衡量合金塑料的复合均相性能。如表1所示。
实施例4
（1）将PC/PA混合树脂与相容剂、微孔铝纤维、抗氧剂、热稳定剂进行一次混合，通过研磨将PC/PA、相容剂与微孔铝纤维均匀结合得到纤维状相容剂；所述相容剂为SEBS-g-MAH与乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯以质量比1:1复合而成；所述研磨采用在氮气保护下振动研磨，研磨温度控制在80℃，研磨时间60min；微孔铝纤维直径在50-100nm，长度在150~250μm，表面布满微孔的微孔铝纤维；
（2）将步骤（1）制得的纤维状相容剂与PC/PA混合树脂进行二次混合，并采用双螺杆挤出机熔融共混挤出，制得PC/PA合金塑料。所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为30:1，螺杆转速为250r/min。
所述PC/PA合金塑料中，按重量份计，其中，一次混合PC/PA树脂6重量份、相容剂10重量份、微孔铝纤维12重量份、抗氧剂1010 2重量份、热稳定剂二盐基硬脂酸铅1重量份、二次混合PC/PA树脂85重量份。
所述PC/PA混合树脂中，按重量份计，其中，PC 60重量份、PA 40重量份。
实施例4制得的PC/PA合金材料，通过测试力学性能衡量合金塑料的复合均相性能。如表1所示。
对比例1
（1）将PC/PA混合树脂与相容剂、抗氧剂、热稳定剂进行一次混合，通过研磨将PC/PA、相容剂均匀结合；所述相容剂为SEBS-g-MAH与乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯以质量比1:1复合而成；所述研磨采用在氮气保护下振动研磨，研磨温度控制在80℃，研磨时间60min；
（2）将步骤（1）制得的均相相容剂与PC/PA混合树脂进行二次混合，并采用双螺杆挤出机熔融共混挤出，制得PC/PA合金塑料。所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为30:1，螺杆转速为250r/min。
所述PC/PA合金塑料中，按重量份计，其中，一次混合PC/PA树脂6重量份、相容剂10重量份、抗氧剂1010 2重量份、热稳定剂二盐基硬脂酸铅1重量份、二次混合PC/PA树脂85重量份。
所述PC/PA混合树脂中，按重量份计，其中，PC 60重量份、PA 40重量份。
对比例1为采用微孔铝纤维负载相容剂，而是将相容剂与PC/PA研磨复合。通过测试力学性能衡量合金塑料的复合均相性能。如表1所示。
对比例2
（1）将PC/PA混合树脂与相容剂、铝纤维、抗氧剂、热稳定剂进行一次混合，通过研磨将PC/PA、相容剂与铝纤维分散均匀得到纤维状相容剂；所述相容剂为SEBS-g-MAH与乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯以质量比1:1复合而成；所述研磨采用在氮气保护下振动研磨，研磨温度控制在80℃，研磨时间60min；微孔铝纤维直径在50-100nm，长度在150~250μm；
（2）将步骤（1）制得的纤维状相容剂与PC/PA混合树脂进行二次混合，并采用双螺杆挤出机熔融共混挤出，制得PC/PA合金塑料。所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为30:1，螺杆转速为250r/min。
所述PC/PA合金塑料中，按重量份计，其中，一次混合PC/PA树脂6重量份、相容剂10重量份、铝纤维12重量份、抗氧剂1010 2重量份、热稳定剂二盐基硬脂酸铅1重量份、二次混合PC/PA树脂85重量份。
所述PC/PA混合树脂中，按重量份计，其中，PC 60重量份、PA 40重量份。
对比例2采用没有设计微孔的铝纤维，难以形成先去伪装相容剂，智能作为普通纤维其增强作用。通过测试力学性能衡量合金塑料的复合均相性能。如表1所示。
将实施例1-4、对比例1-2得到的合金塑料按照相应规范注塑制成标准试样，测试23℃的缺口冲击强度。如表1。
表1：
性能指标 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1 对比例2
缺口冲击强度（KJ/m<sup>2</sup>） 89.5 90.3 89.7 88.3 58.9 65.7

Claims (8)

1.一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料的制备方法，其特征在于，制备的具体过程为：
（1）将PC/PA混合树脂与相容剂、微孔铝纤维、抗氧剂、热稳定剂进行一次混合，通过研磨将PC/PA、相容剂与微孔铝纤维均匀结合得到纤维状相容剂；所述相容剂为SEBS-g-MAH与乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯以质量比1:1复合而成；所述研磨采用在氮气保护下振动研磨，研磨温度控制在50-80℃，研磨时间30-60min；
（2）将步骤（1）制得的纤维状相容剂与PC/PA混合树脂进行二次混合，并采用双螺杆挤出机熔融共混挤出，制得PC/PA合金塑料。
2.根据权利要求1所述一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料的制备方法，其特征在于：所述PC/PA合金塑料中，按重量份计，其中，一次混合PC/PA树脂4~6重量份、相容剂5~10重量份、微孔铝纤维10-12重量份、抗氧剂0.5~2重量份、热稳定剂0.5~2重量份、二次混合PC/PA树脂80~90重量份。
3.根据权利要求1所述一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料的制备方法，其特征在于：所述PC/PA混合树脂中，按重量份计，其中，PC 30~70重量份、PA 30~70重量份。
4.根据权利要求1所述一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述微孔铝纤维直径在50-100nm，长度在150~250μm，表面布满微孔的微孔铝纤维。
5.根据权利要求1所述一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂1076、抗氧剂264中的至少一种。
6.根据权利要求1所述一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述热稳定剂为二盐基硬脂酸铅、水合三盐基硫酸铅、二盐基邻苯二甲酸铅、二盐基亚磷酸铅中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料的制备方法，其特征在于：步骤（2）所述双螺杆挤出机的螺杆直径为65mm，长径比为25:1~30:1，螺杆转速为200~250r/min。
8.权利要求1~8任一项所述方法制备得到的一种汽车零部件用聚碳酸酯-聚酰胺合金塑料。
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