CN112322033A - 一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料 - Google Patents

一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：聚酰胺树脂23‑94.9份，聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维5‑70份，金属氯化物0.1‑2份，添加剂0.1‑5份。本发明所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料使用了聚乙烯吡咯烷酮包覆的玻璃纤维，减少了聚乙烯吡咯烷酮的使用量，同时复配了金属氯化物，进一步降低了材料的结晶温度、增大了半峰宽，从而改善外观，同时聚酰胺复合材料也保持了较高的性能。

Description

一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料
技术领域
本发明属于工程塑料领域，尤其是涉及一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料。
背景技术
玻璃纤维增强聚酰胺具有优异的机械强度、耐磨性、耐热性、耐化学腐蚀等而广泛应用于汽车、轨道交通、电子电器等领域。但由于玻璃纤维的存在，容易造成制品表面形成浮纤，影响产品的外观。聚乙烯吡咯烷酮作为一种合成水溶性高分子化合物，其结构单元中含有酰胺基团，与聚酰胺分子间可形成氢键，从而破坏其结晶形为，有助于降低尼龙的结晶温度，增大半峰宽，从而改善外观，但同时也会造成力学性能的下降。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：
Figure BDA0002721286400000011
Figure BDA0002721286400000021
优选的，所述的复合材料由包括如下重量份的原料制成：
Figure BDA0002721286400000022
进一步，所述的聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维中的玻璃纤维为E玻璃纤维、A玻璃纤维、S玻璃纤维、D玻璃纤维、C玻璃纤维或石英玻璃纤维中的至少一种。
进一步，所述的聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维中的聚乙烯吡咯烷酮的K值为10-150；优选的，所述的聚乙烯吡咯烷酮的K值为25-90。
进一步，所述的聚乙烯吡咯烷酮的含量为0.05-1.5％；优选的，所述的聚乙烯吡咯烷酮的含量为0.1-1％。
进一步，所述的聚酰胺树脂为二元羧酸和二元胺的缩合产物、氨基羧酸的缩合产物或环内酰胺的开环聚合产物中的至少一种；优选的所述的聚酰胺树脂为聚己二酰己二胺。
进一步，所述的金属氯化物为碱金属氯化物或碱土金属氯化物中的至少一种；优选的，所述的金属氧化物为氯化锂、氯化钙或氯化镁中的至少一种；优选的，所述的金属氧化物为氯化镁。
进一步，所述的添加剂为热稳定剂、润滑剂或氧化剂中的至少一种；所述的热稳定剂为受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂、受阻胺稳定剂、卤化亚铜复合稳定剂或含二本甲酮官能团化合物的稳定剂中的至少一种；所述的润滑剂为硬脂酸盐、聚酯型润滑剂、极性烯烃蜡或超高分子量硅酮粉中的至少一种。
所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂、聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维、金属氯化物、添加剂在高混机中进行混合，玻璃纤维侧喂，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒成所述的复合材料。
进一步，所述的聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维由包括如下步骤的方法制成：先将偶联剂、润滑剂、抗静电剂、成膜剂和去离子水混合后得到浸润剂，将玻璃纤维浸入所述的浸润剂中，然后再将玻璃纤维浸入聚乙烯吡咯烷酮水溶液，取出后即得到所述的聚乙烯吡咯烷酮包覆的玻璃纤维。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料使用了聚乙烯吡咯烷酮包覆的玻璃纤维，减少了聚乙烯吡咯烷酮的使用量，同时复配了金属氯化物，金属氯化物与聚乙烯吡咯烷酮之间存在协同作用，两者破坏了聚酰胺分子间的氢键，进一步降低了材料的结晶温度、增大了半峰宽，从而改善外观，但同时又使聚酰胺复合材料保持了较高的性能。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例及对比例中采用的各组分的出处如下：
聚酰胺树脂：66型聚酰胺，牌号PA66 EP-158，华峰集团；
玻璃纤维：ECS10-03-568H，E玻璃纤维，中国巨石，直径10微米；
聚乙烯吡咯烷酮PVP-K25：攻碧克新材料；
聚乙烯吡咯烷酮PVPK-90：攻碧克新材料；
聚乙烯吡咯烷酮PVPK-120：攻碧克新材料；
聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维E25-A、E25-B：分别为0.1％、1％聚乙烯吡咯烷酮PVPK-25包覆ECS10-03-568H，中国巨石；
聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维E90-A、E90-B：分别为0.1％、1％聚乙烯吡咯烷酮PVPK-90包覆ECS10-03-568H，中国巨石；
聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维E120-A、E120-B：分别为0.1％、1％聚乙烯吡咯烷酮PVPK-120包覆ECS10-03-568H，中国巨石；
氯化镁：阿拉丁；
抗氧剂：受阻酚类，牌号IRGANOX 1098，BASF；
润滑剂：酯类，牌号TR044W，Struktol。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 68.8份，E25-A 30份，氯化镁0.5份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂、聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维、金属氯化物、添加剂在高混机中进行混合，玻璃纤维侧喂，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒成所述的复合材料。
实施例2
一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 68.8份，E25-B 30份，氯化镁0.5份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法同实施例1。
实施例3
一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 68.8份，E90-A 30份，氯化镁0.5份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法同实施例1。
实施例4
一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 68.8份，E90-B 30份，氯化镁0.5份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法同实施例1。
实施例5
一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 68.8份，E120-A 30份，氯化镁0.5份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法同实施例1。
实施例6
一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 68.8份，E120-B 30份，氯化镁0.5份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法同实施例1。
实施例7
一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 67.3份，E90-B 30份，氯化镁2份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法同实施例1。
实施例8
一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 78.8份，E90-B 20份，氯化镁0.5份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法同实施例1。
实施例9
一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 58.8份，E90-B 40份，氯化镁0.5份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法同实施例1。
对比例1
一种聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 69.3份，玻纤ECS10-03-568H 30份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂、玻璃纤维、添加剂在高混机中进行混合，玻璃纤维侧喂，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒成所述的复合材料。
对比例2
一种聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 69份，玻纤ECS10-03-568H 30份，PVPK-90 0.3份，IRGANOX1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂、玻璃纤维、聚乙烯吡咯烷酮、添加剂在高混机中进行混合，玻璃纤维侧喂，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒成所述的复合材料。
对比例3
一种聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 67.3份，玻纤ECS10-03-568H 30份，PVPK-90 2份，IRGANOX1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的聚酰胺复合材料的制备方法同对比例2。
对比例4
一种聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 68.8份，玻纤ECS10-03-568H 30份，氯化镁0.5份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂、玻璃纤维、金属氯化物、添加剂在高混机中进行混合，玻璃纤维侧喂，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒成所述的复合材料。
对比例5
一种聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 68.5份，玻纤ECS10-03-568H 30份，PVPK-90 0.3份，氯化镁0.5份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W0.5份。
所述的聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂、玻璃纤维、聚乙烯吡咯烷酮、金属氯化物、添加剂在高混机中进行混合，玻璃纤维侧喂，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒成所述的复合材料。
对比例6
一种聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 69.3份，E90-B 30份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂、聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维、添加剂在高混机中进行混合，玻璃纤维侧喂，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒成所述的复合材料。
对比例7
一种聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 66.3份，E90-B 30份，氯化镁3份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂、聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维、金属氯化物、添加剂在高混机中进行混合，玻璃纤维侧喂，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒成所述的复合材料。
对比例8
一种聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 79.3份，玻纤ECS10-03-568H 20份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的聚酰胺复合材料的制备方法同对比例1。
对比例9
一种聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：PA66 59.3份，玻纤ECS10-03-568H 40份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.5份。
所述的聚酰胺复合材料的制备方法同对比例1。
性能测试方法：
结晶温度与半峰宽：氮气气氛中，5mg左右的样品以10℃/min的升温速率从30℃升至300℃，恒温2min消除热历史后以10℃/min的降温速率降至30℃，从降温曲线可以得到结晶温度与半峰宽。
实施例与对比例中各组分含量与得到的复合材料的测试结果见表1-4。
表1实施例中各组分含量
Figure BDA0002721286400000101
表2实施例中得到的复合材料的测试结果
Figure BDA0002721286400000102
表3对比例中各组分含量
Figure BDA0002721286400000111
表4对比例中得到的复合材料的测试结果
Figure BDA0002721286400000112
实施例1-2、实施例3-4、实施例5-6分别使用了K值为25、90、120的聚乙烯吡咯烷酮包覆的玻璃纤维，并与氯化镁复配，与对比例1-7相比，结晶温度下降更明显，半峰宽提高的更多，且力学性能保持率高，实施例7将氯化镁提高到2％，能进一下降低结晶温度，提高半峰宽，实施例8-9改变了聚酰胺与玻纤含量，与对比例8-9相比，具有更低的结晶温度与更高的半峰宽。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，其特征在于：该复合材料由包括如下重量份的原料制成：
Figure FDA0002721286390000011
2.根据权利要求1所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的复合材料由包括如下重量份的原料制成：
Figure FDA0002721286390000012
3.根据权利要求2所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维中的玻璃纤维为E玻璃纤维、A玻璃纤维、S玻璃纤维、D玻璃纤维、C玻璃纤维或石英玻璃纤维中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维中的聚乙烯吡咯烷酮的K值为10-150；优选的，所述的聚乙烯吡咯烷酮的K值为25-90。
5.根据权利要求4所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的聚乙烯吡咯烷酮的含量为0.05-1.5％；优选的，所述的聚乙烯吡咯烷酮的含量为0.1-1％。
6.根据权利要求2所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的聚酰胺树脂为二元羧酸和二元胺的缩合产物、氨基羧酸的缩合产物或环内酰胺的开环聚合产物中的至少一种；优选的所述的聚酰胺树脂为聚己二酰己二胺。
7.根据权利要求2所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的金属氯化物为碱金属氯化物或碱土金属氯化物中的至少一种；优选的，所述的金属氧化物为氯化锂、氯化钙或氯化镁中的至少一种；优选的，所述的金属氧化物为氯化镁。
8.根据权利要求2所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的添加剂为热稳定剂、润滑剂或氧化剂中的至少一种；所述的热稳定剂为受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂、受阻胺稳定剂、卤化亚铜复合稳定剂或含二本甲酮官能团化合物的稳定剂中的至少一种；所述的润滑剂为硬脂酸盐、聚酯型润滑剂、极性烯烃蜡或超高分子量硅酮粉中的至少一种。
9.权利要求1-8中任一项所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将聚酰胺树脂、聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维、金属氯化物、添加剂在高混机中进行混合，玻璃纤维侧喂，然后通过双螺杆挤出机挤出造粒成所述的复合材料。
10.根据权利要求9所述的低结晶温度、高性能聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：所述的聚乙烯吡咯烷酮包覆玻璃纤维由包括如下步骤的方法制成：先将偶联剂、润滑剂、抗静电剂、成膜剂和去离子水混合后得到浸润剂，将玻璃纤维浸入所述的浸润剂中，然后再将玻璃纤维浸入聚乙烯吡咯烷酮水溶液，取出后即得到所述的聚乙烯吡咯烷酮包覆的玻璃纤维。
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