CN112552674A - 一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料 - Google Patents

一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：聚酰胺树脂20‑93.6份，玻璃纤维5‑65份，受阻胺稳定剂0.2‑2份，聚乙烯吡咯烷酮1‑5份，着色剂0.1‑3份，助剂0.1‑5份。本发明所述的一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料使用了不同相对粘度的结构式相同的聚酰胺树脂进行复配，同时添加了受阻胺稳定剂与聚乙烯吡咯烷酮，其与尼龙分子之间能形成氢键，能改善表面的浮纤问题，受阻胺稳定剂与聚乙烯吡咯烷酮之前也存在了相互作用，使得聚酰胺复合材料还能保持较高的冲击强度性能。

Description

一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料
技术领域
本发明属于工程塑料领域，尤其是涉及一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料。
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。一种常用的方法是使用低粘度的聚酰胺树脂改善外观，但当其相对粘度太低时，材料的冲击强度比较差，且粘度低时材料的冷却较快，造成模具复制不良，也容易出现浮纤。另一种方法是通过添加其他组分，如低熔点尼龙、抗浮纤剂、超支化聚酰胺等改善浮纤。添加其他成分往往会造成力学性能下降、耐热性下降或者析出等缺点，而没有大规模应用。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：
Figure BDA0002831997570000011
Figure BDA0002831997570000021
所述的聚酰胺树脂包括聚酰胺树脂A与聚酰胺树脂B；所述的聚酰胺树脂A与聚酰胺树脂B的粘度不同。
进一步，所述的聚酰胺树脂A与聚酰胺树脂B的质量比为0.5-2：1；优选的，所述的聚酰胺树脂A与聚酰胺树脂B的质量比为1-1.5：1；所述的聚酰胺树脂A的0.01g/mL浓硫酸溶液在25℃下测试的相对粘度为1.5-2.0；所述的聚酰胺树脂B的0.01g/mL浓硫酸溶液在25℃下测试的相对粘度为3.0-4.0。
进一步，所述的聚酰胺树脂A与聚酰胺树脂B的结构式相同。
进一步，所述的聚酰胺树脂A为一种或多种二元羧酸与一种或多种二元胺的缩合产物、一种或多种氨基羧酸的缩合产物、一种或多种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A为聚己内酰胺；所述的聚酰胺树脂B为一种或多种二元羧酸与一种或多种二元胺的缩合产物、一种或多种氨基羧酸的缩合产物、一种或多种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B为聚己内酰胺。
进一步，所述的玻璃纤维为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；优选的，所述的玻璃纤维为E玻璃纤维。
进一步，所述的受阻胺稳定剂为低分子量受阻胺稳定剂；所述的受阻胺稳定剂的分子量为100-900g/mol；优选的；所述的受阻胺稳定剂的分子量为300-600g/mol。
进一步，所述的聚乙烯吡咯熔酮的K值为10-150；优选的，所述的聚乙烯吡咯烷酮的K值为60-120。
进一步，所述着色剂为无机颜料、有机颜料或染料中的至少一种；所述的无机颜料为硫化锌、炭黑、群青蓝或锌铁黄中的至少一种；所述的有机颜料位酞菁、喹吖啶酮、苯胺黑和苝；所述的染料为蒽醌、蒽酮或偶氮中的至少一种；所述助剂为热稳定剂或润滑剂中的至少一种；所述的热稳定剂为受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂、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。
所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂A、受阻胺稳定剂、聚乙烯吡咯熔酮、着色剂与助剂混合1-10min，然后将得到的混合料加入双螺杆挤出机的喂料斗，将玻璃纤维从螺筒的第六节侧喂料口加入，将聚酰胺树脂B破碎成粉体，然后从第五节螺筒侧喂料口加入，经塑化、熔融后挤出、拉条、冷却、切粒后，制得所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料。
进一步，所述的双螺杆挤出机的长径比为36-48:1；优选的，所述的双螺杆挤出机的长径比为40:1；所述的双螺杆挤出机的各段螺杆的温度为160-270℃；所述的粉体的粒径为50-200微米。
相对于现有技术，本发明具有以下优势：
本发明所述的一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料使用了不同相对粘度的结构式相同的聚酰胺树脂进行复配，同时添加了受阻胺稳定剂与聚乙烯吡咯烷酮，其与尼龙分子之间能形成氢键，能改善表面的浮纤问题，受阻胺稳定剂与聚乙烯吡咯烷酮之前也存在了相互作用，使得聚酰胺复合材料还能保持较高的冲击强度性能。
本发明所述的聚酰胺树脂B先破碎成粉体，然后从侧喂加入，能保证其在加工过程的粘度损失较小，保留较高的性能；控制粉体的粒径介于50-200微米之间，粉体粒径过低时，容易产生积聚，不易加入，粉体粒径过高时，容易造成塑化不良，对性能产生影响。
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。
下面结合实施例来详细说明本发明。
本发明实施例采用的聚酰胺树脂为GFZ1700，GFZ2600，GFZ3500，其相对粘度分别为1.7、2.6、3.5，由无锡长安高分子提供；
本发明实施例采用的玻璃纤维：ECS10-03-568H，E玻璃纤维，中国巨石，直径10微米；
本发明实施例采用的着色剂：M717，卡博特；
本发明实施例采用的受阻胺稳定剂：S-EED FF，分子量443g/mol，科莱恩；
本发明实施例采用的聚乙烯吡咯烷酮：PVPK-90，K值为90，攻碧克新材料；
本发明实施例采用的热稳定剂：受阻酚类，牌号IRGANOX 1098，BASF；
本发明实施例采用的润滑剂：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
一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：GFZ1700 19份，GFZ3500粉体37份，ECS10-03-568H 40份，S-EED FF 1份，PVPK-90 2份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.4份。
一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂A、受阻胺稳定剂、聚乙烯吡咯熔酮、着色剂与助剂混合10min，然后将得到的混合料加入双螺杆挤出机的喂料斗，将玻璃纤维从螺筒的第六节侧喂料口加入，将聚酰胺树脂B破碎成粉体，然后从第五节螺筒侧喂料口加入，经塑化、熔融后挤出、拉条、冷却、切粒后，制得所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料。
所述的双螺杆挤出机的长径比为40:1；所述的双螺杆挤出机的各段螺杆的温度为160-270℃。
实施例2
一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：GFZ1700 28份，GFZ3500粉体28份，ECS10-03-568H 40份，S-EED FF 1份，PVPK-90 2份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.4份。
一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料的制备方法同实施例1。
实施例3
一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：GFZ1700 33份，GFZ3500粉体23份，ECS10-03-568H 40份，S-EED FF 1份，PVPK-90 2份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.4份。
一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料的制备方法同实施例1。
实施例4
一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，该复合材料由包括如下重量份的原料制成：GFZ1700 37份，GFZ3500粉体19份，ECS10-03-568H 40份，S-EED FF 1份，PVPK-90 2份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.4份。
一种低浮纤、高冲击强度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：GFZ1700 56份，ECS10-03-568H 40份，S-EED FF 1份，PVPK-90 2份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.4份。
一种聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将各组分混合10min，然后将得到的混合料加入双螺杆挤出机的喂料斗，将玻璃纤维从螺筒的第六节侧喂料口加入，经塑化、熔融后挤出、拉条、冷却、切粒后，制得所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料。
所述的双螺杆挤出机的长径比为40:1；所述的双螺杆挤出机的各段螺杆的温度为160-270℃。
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：GFZ2600 56份，ECS10-03-568H 40份，S-EED FF 1份，PVPK-90 2份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.4份。
一种聚酰胺复合材料的制备方法同对比例1。
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：GFZ3500 56份，ECS10-03-568H 40份，S-EED FF 1份，PVPK-90 2份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.4份。
一种聚酰胺复合材料的制备方法同对比例1。
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：GFZ1700 11份，GFZ3500粉体45份，ECS10-03-568H 40份，S-EED FF 1份，PVPK-90 2份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.4份。
一种聚酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：将聚酰胺树脂A、受阻胺稳定剂与助剂混合10min，然后将得到的混合料加入双螺杆挤出机的喂料斗，将玻璃纤维从螺筒的第六节侧喂料口加入，将聚酰胺树脂B破碎成粉体，然后从第五节螺筒侧喂料口加入，经塑化、熔融后挤出、拉条、冷却、切粒后，制得所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料。
所述的双螺杆挤出机的长径比为40:1；所述的双螺杆挤出机的各段螺杆的温度为160-270℃。
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：GFZ1700 45份，GFZ3500粉体11份，ECS10-03-568H 40份，S-EED FF 1份，PVPK-90 2份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.4份。
一种聚酰胺复合材料的制备方法同对比例4。
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：GFZ1700 29.5份，GFZ3500粉体29.5份，ECS10-03-568H 40份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W0.4份。
一种聚酰胺复合材料的制备方法同对比例4。
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：GFZ1700 29份，GFZ3500粉体29份，ECS10-03-568H 40份，S-EED FF 1份，M717 0.4份，IRGANOX 1098 0.2份，TR044W 0.4份。
一种聚酰胺复合材料的制备方法同对比例4。
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：GFZ1700 28.5份，GFZ3500粉体28.5份，ECS10-03-568H 40份，PVPK-90 2份，M717 0.4份，IRGANOX 10980.2份，TR044W 0.4份。
一种聚酰胺复合材料的制备方法同对比例4。
将实施例1-4和对比例1-8所制得的复合材料注塑成样条，然后进行测试。
性能测试方法：
浮纤等级评估：注塑100*100*2mm的方板，观察其表面，1级——外观光洁度高，无浮纤和玻纤团聚，2级——外观光洁度高，有少量浮纤但无玻纤团聚，3级——外观光洁度一般，有较多浮纤或少量玻纤团聚，4级——外观光洁度差，有大量浮纤或大量玻纤团聚。
测试结果如表1所示。
表1测试结果
Figure BDA0002831997570000091
如表1所示，对比例1与对比例5使用了较多的低粘树脂，浮纤较少，但冲击强度差，对比例3、对比例4使用了较多的高粘树脂，冲击强度高，但浮纤多，对比例2树脂的粘度是2.6，实施例2用高、低粘树脂复配成2.6粘度，两者冲击强度接近，但实施例2的浮纤很少，达到了1级。对比例6未添加受阻胺稳定和聚乙烯吡咯烷酮，其外观比较差，对比例7单独添加受阻胺稳定剂，其外观也较差，对比例8单独添加了聚乙烯吡咯烷酮，其冲击强度较差。实施例1、实施例2、实施例3、实施例4均使用两种粘度的树脂复配，另外同时添加了受阻胺稳定剂和聚乙烯吡咯烷酮，其比例范围在0.5-2之间，既保留了较高的冲击强度，浮纤等级也达到了1级。
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)

1.一种低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，其特征在于：该复合材料由包括如下重量份的原料制成：
Figure FDA0002831997560000011
所述的聚酰胺树脂包括聚酰胺树脂A与聚酰胺树脂B；所述的聚酰胺树脂A与聚酰胺树脂B的粘度不同。
2.根据权利要求1所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的聚酰胺树脂A与聚酰胺树脂B的质量比为0.5-2：1；优选的，所述的聚酰胺树脂A与聚酰胺树脂B的质量比为1-1.5：1；所述的聚酰胺树脂A的0.01g/mL浓硫酸溶液在25℃下测试的相对粘度为1.5-2.0；所述的聚酰胺树脂B的0.01g/mL浓硫酸溶液在25℃下测试的相对粘度为3.0-4.0。
3.根据权利要求1所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的聚酰胺树脂A与聚酰胺树脂B的结构式相同。
4.根据权利要求3所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的聚酰胺树脂A为一种或多种二元羧酸与一种或多种二元胺的缩合产物、一种或多种氨基羧酸的缩合产物、一种或多种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A为聚己内酰胺；所述的聚酰胺树脂B为一种或多种二元羧酸与一种或多种二元胺的缩合产物、一种或多种氨基羧酸的缩合产物、一种或多种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B为聚己内酰胺。
5.根据权利要求1所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的玻璃纤维为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；优选的，所述的玻璃纤维为E玻璃纤维。
6.根据权利要求1所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的受阻胺稳定剂为低分子量受阻胺稳定剂；所述的受阻胺稳定剂的分子量为100-900g/mol；优选的；所述的受阻胺稳定剂的分子量为300-600g/mol。
7.根据权利要求1所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，其特征在于：所述的聚乙烯吡咯熔酮的K值为10-150；优选的，所述的聚乙烯吡咯烷酮的K值为60-120。
8.根据权利要求1所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料，其特征在于：所述着色剂为无机颜料、有机颜料或染料中的至少一种；所述的无机颜料为硫化锌、炭黑、群青蓝或锌铁黄中的至少一种；所述的有机颜料位酞菁、喹吖啶酮、苯胺黑和苝；所述的染料为蒽醌、蒽酮或偶氮中的至少一种；所述助剂为热稳定剂或润滑剂中的至少一种；所述的热稳定剂为受阻酚稳定剂、亚磷酸酯稳定剂、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中任一项所述的低浮纤、高冲击强度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A、受阻胺稳定剂、聚乙烯吡咯熔酮、着色剂与助剂混合1-10min，然后将得到的混合料加入双螺杆挤出机的喂料斗，将玻璃纤维从螺筒的第六节侧喂料口加入，将聚酰胺树脂B破碎成粉体，然后从第五节螺筒侧喂料口加入，经塑化、熔融后挤出、拉条、冷却、切粒后，制得所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料。
10.根据权利要求9所述的低浮纤、高冲击强度聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出机的长径比为36-48:1；优选的，所述的双螺杆挤出机的长径比为40:1；所述的双螺杆挤出机的各段螺杆的温度为160-270℃；所述的粉体的粒径为50-200微米。
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