CN112552676B - 一种可气辅成型聚酰胺复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可气辅成型聚酰胺复合材料，由包括如下重量百分比的原料制备得到：聚酰胺树脂37‑86.7％，扁平玻璃纤维10‑40％，抗冲击改性剂2‑8％，超高分子量聚乙烯0.5‑5％，聚乙二醇0.2‑2％，着色剂0.1‑3％，添加剂0.5‑5％。本发明所述的复合材料提高了复合材料的熔体强度，使得气辅成型变的容易，聚乙二醇还能与聚酰胺形成分子间氢键作用，降低复合材料的结晶温度，改善外观，扁平玻纤有助于提供更具各向同性的分散，提高了复合材料的流动性，进一步改善了外观。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，尤其是涉及一种可气辅成型聚酰胺复合材料。
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。随着各行业对产品轻型化、环保化、低成本化的要求，气辅成型技术越来越受到关注。为了便于气辅成型，模具通常都会设计溢料井，以保证气体能在型腔中顺利填充，但溢料的重量一般都比较大，特别是对于较小的制件，溢料与产品的重量比甚至接近或超过1，对于玻纤增强聚酰胺材料，溢料回收时往往造成力学性能的下降。如果不设计溢料井，则需要材料有较高的熔体强度，而熔体强度过高又会导致外玻纤增强尼龙的外观变差。
专利CN108178920A申请公开了一种轻质、高韧、低吸水率的超高分子量聚乙烯/尼龙6微发泡复合材料，尼龙6、HDPE-g-GMA界面增容剂、超高分子量聚乙烯三者链段相互缠结提高了PA6的熔体强度，但是此体系中无玻纤，不会出现浮纤等外观问题。专利CN110305469A申请公开了一种可用于气辅成型的聚酰胺复合材料，采用高粘度尼龙6材料，添加高流动尼龙共聚树脂、玻璃微珠等，大大改善了增强改性复合材料制品外观的光泽，但高流动尼龙共聚树脂、玻璃微珠的引入通常会造成复合材料冲击性能的下降。
发明内容
有鉴于此，为克服上述现有技术存在的不足，本发明旨在提出一种可气辅成型聚酰胺复合材料。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种可气辅成型聚酰胺复合材料，由包括如下重量百分比的原料制备得到：聚酰胺树脂37-86.7％，扁平玻璃纤维10-40％，抗冲击改性剂2-8％，超高分子量聚乙烯0.5-5％，聚乙二醇0.2-2％，着色剂0.1-3％，添加剂0.5-5％。
进一步，所述聚酰胺树脂为一种或多种二元羧酸和一种或多种二元胺的缩合产物，或聚酰胺树脂为一种或多种氨基羧酸的缩合产物，或聚酰胺树脂为一种或多种环内酰胺的开环聚合产物；优选地，聚酰胺树脂为聚己内酰胺。
进一步，所述聚酰胺树脂的0.01g/mL浓度浓硫酸溶液在25℃下测试的相对粘度为2.0-4.0。
进一步，所述超高分子量聚乙烯为分子量在100万以上的无支链线性聚乙烯。
进一步，所述聚乙二醇的分子量为2000-15000g/mol，优选地，分子量为3000-8000g/mol。
进一步，所述扁平玻璃纤维沿该玻璃纤维径向垂直的横截面的长轴直径和与之垂直的短轴直径的比值即长径比不小于2；优选地，扁平玻璃纤维长径比为2～6。
进一步，所述抗冲击改性剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中的一种或两种以上的混合物；优选地，所述抗冲击改性剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物。
进一步，所述着色剂为无机颜料硫化锌、炭黑、群青蓝或锌铁黄中的一种或两种以上的混合物，或着色剂为有机颜料酞菁、喹吖啶酮、苯胺黑或苝中的一种或两种以上的混合物，或着色剂为染料蒽醌、蒽酮或偶氮中的一种或两种以上的混合物。
进一步，所述添加剂为热稳定剂、润滑剂中的一种或两种混合物；
所述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、含二本甲酮官能团化合物稳定剂中的一种或两种以上的混合物；
所述润滑剂为硬脂酸盐、聚酯型润滑剂、极性烯烃蜡、超高分子量硅酮粉中的一种或两种以上的混合物。
本发明还提供了一种如上述任一项所述的可气辅成型聚酰胺复合材料的制备方法，该方法包括如下步骤：
按配比称取聚酰胺树脂、扁平玻璃纤维、抗冲击改性剂、超高分子量聚乙烯、聚乙二醇、着色剂和添加剂，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复合材料。
本发明所述的可气辅成型聚酰胺复合材料可用于工程塑料领域。
相对于现有技术，本发明所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，具有以下优势：
本发明使用了聚酰胺树脂与抗冲击改性剂、超高分子量聚乙烯、聚乙二醇复配，一方面提高了复合材料的熔体强度，使得气辅成型变的容易，此外，聚乙二醇还能与聚酰胺形成分子间氢键作用，降低复合材料的结晶温度，改善外观，扁平玻纤有助于提供更具各向同性的分散，提高了复合材料的流动性，进一步改善了外观。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的气辅成型效果评估制件的结构示意图。
附图标记说明：
1-浇口；2-进气口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
本发明所用原料来源如下：
聚酰胺6树脂：PA6 HY2800A，相对粘度2.8，海阳化纤；
扁平玻璃纤维：ECS301HP-3-M3，长径比为3，重庆国际复合材料股份有限公司；
普通圆玻纤：ECS301HP-3-H，长径比为1，重庆国际复合材料股份有限公司；
抗冲击改性剂：FUSABONDN 493，马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，杜邦；
超高分子量聚乙烯：LY1040，三井化学；
聚乙二醇A：平均分子量800g/mol，阿拉丁；
聚乙二醇B：平均分子量6000g/mol，阿拉丁；
聚乙二醇C：平均分子量20000g/mol，阿拉丁；
着色剂：M717，卡博特；
抗氧剂：受阻酚类，牌号IRGANOX 1098，BASF；
润滑剂：酯类，牌号TR044W，Struktol。
按表1配比称取各原料，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复合材料。
将各实施例和对比例所制得的复合材料注塑成样条，然后进行测试。
结晶温度：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。
气辅成型效果评估：设计如图1所示的制件评估气辅成型效果，长100mm，宽15mm，高15mm，进气口在中间，直径5mm，深6mm，没有溢料井。1级——表面光滑无浮纤，从浇口处切开，能观察到明显的气孔；2级——表面发皱或有浮纤，从浇口处切开，能观察到明显的气孔；3级——表面光滑无浮纤，但从浇口处切开，观察不到气孔；4级——表面发皱或有浮纤，且从浇口处切开，观察不到气孔。
表1对比例1-5与实施例1-3的配料表
表2对比例1-5与实施例1-3的测试结果
表2为对比例与实施例的测试结果，对比例1未添加超高分子量聚乙烯和聚乙二醇，气辅成型效果最差；对比例2仅添加了超高分子量聚乙烯，可以气辅成型，但外观差，出现浮纤；对比例3仅添加聚乙二醇，其熔体流动速率高，熔体强度低，表面被吹皱；对比例4中的超分子量乙烯含量太高，流动性太差，注塑的制件表面出现浮纤；对比例5中聚乙二醇含量太高，熔体强度低，表面被吹皱；对比例6中使用普通圆玻纤，流动性下降，产品有较多的浮纤；对比例7使用低分子量(800g/mol)的聚乙二醇，材料的流动性提高较多，熔体强度减弱，表面被吹皱；对比例8使用高分子量(20000g/mol)的聚乙二醇，导致材料熔指下降较多，使其容易出现浮纤。实施例1～实施例3中，超高分子量聚乙烯与聚乙二醇复配，且含量在合适的范围中，能获得外观好、性能优、易气辅成型的制件。说明本发明所述的复合材料中聚酰胺树脂与抗冲击改性剂、超高分子量聚乙烯、聚乙二醇进行复配，提高了复合材料的熔体强度，使得气辅成型变的容易，此外，聚乙二醇还能与聚酰胺形成分子间氢键作用，降低复合材料的结晶温度，改善外观。
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 (13)
1.一种可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：由包括如下重量百分比的原料制备得到：聚酰胺树脂37-86.7％，扁平玻璃纤维10-40％，抗冲击改性剂2-8％，超高分子量聚乙烯0.5-5％，聚乙二醇0.2-2％，着色剂0.1-3％，添加剂0.5-5％；所述聚乙二醇的分子量为2000-15000g/mol。
2.根据权利要求1所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：所述聚酰胺树脂为一种或多种二元羧酸和一种或多种二元胺的缩合产物，或聚酰胺树脂为一种或多种氨基羧酸的缩合产物，或聚酰胺树脂为一种或多种环内酰胺的开环聚合产物。
3.根据权利要求2所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：聚酰胺树脂为聚己内酰胺。
4.根据权利要求1所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：所述聚酰胺树脂的0.01g/mL浓度浓硫酸溶液在25℃下测试的相对粘度为2.0-4.0。
5.根据权利要求1所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯为分子量在100万以上的无支链线性聚乙烯。
6.根据权利要求1所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：所述聚乙二醇的分子量为3000-8000g/mol。
7.根据权利要求1所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：所述扁平玻璃纤维沿该玻璃纤维径向垂直的横截面的长轴直径和与之垂直的短轴直径的比值即长径比不小于2。
8.根据权利要求7所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：扁平玻璃纤维长径比为2～6。
9.根据权利要求1所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：所述抗冲击改性剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物、马来酸酐接枝乙烯-丙烯-二烯橡胶、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、苯乙烯-乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中的一种或两种以上的混合物。
10.根据权利要求9所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：所述抗冲击改性剂为马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物。
11.根据权利要求1所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：所述着色剂为无机颜料硫化锌、炭黑、群青蓝或锌铁黄中的一种或两种以上的混合物，或着色剂为有机颜料酞菁、喹吖啶酮、苯胺黑或苝中的一种或两种以上的混合物，或着色剂为染料蒽醌、蒽酮或偶氮中的一种或两种以上的混合物。
12.根据权利要求1所述的可气辅成型聚酰胺复合材料，其特征在于：所述添加剂为热稳定剂、润滑剂中的一种或两种混合物；
所述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、含二本甲酮官能团化合物稳定剂中的一种或两种以上的混合物；
所述润滑剂为硬脂酸盐、聚酯型润滑剂、极性烯烃蜡、超高分子量硅酮粉中的一种或两种以上的混合物。
13.一种如权利要求1-12任一项所述的可气辅成型聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
按配比称取聚酰胺树脂、扁平玻璃纤维、抗冲击改性剂、超高分子量聚乙烯、聚乙二醇、着色剂和添加剂，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复合材料。
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