CN112662169A - 一种高冲击增强pa6复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高冲击增强pa6复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量份组分：PA6 50‑80，玻纤15‑30，PA6I/6T 2‑15，增韧剂1‑10，偶联剂0.2‑0.5，抗氧剂0.1‑0.6，紫外线吸收剂0.3‑0.6，润滑剂0.1‑0.4，本发明在玻纤增强聚酰胺PA6材料中添加马来酸酐接枝EPDM类增韧剂，使得复合材料具有高冲击特性，同时添加半芳香族尼龙PA6I/6T，协同玻纤起到增强作用，制得的复合材料具有高冲击特性、高刚性、高拉伸强度特性、优异耐候特性、低散发特性，特别适用于汽车内饰件，如门板窗框饰条、内门扣手壳体等零部件。本发明还公开了该高冲击增强聚酰胺PA6复合材料的制备方法。

Description

一种高冲击增强PA6复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别涉及一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺通常称为尼龙，它是在聚合物大分子链中含有酰胺基团重复单元的聚合物总称，主要由二元酸和二元胺或氨基酸内酰胺经缩聚或自聚得到，是开发最早、使用量最大的热塑性工程塑料。聚酰胺6具有力学强度高、熔点高、耐磨耐油等优点，被广泛用于汽车、机电、电子、纺织、家电等领域。
PA6由于含有大量的极性基团，导致其易吸水，同时成型后收缩率较大，抗冲击性能以及拉伸性能有待改善。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种高冲击增强PA6复合材料，其具有高抗冲击性和高拉伸强度的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量份组分：
Figure BDA0002911328610000011
Figure BDA0002911328610000021
进一步设置：所述增韧剂采用马来酸酐接枝EPDM、SEBS-g-MAH和POE-g-MAH中的一种或多种。
进一步设置：所述抗氧剂采用抗氧剂1010,抗氧剂168,抗氧剂1076和抗氧剂1098中的一种或多种，所述紫外线吸收剂采用UV-234和UV-531中的一种。
进一步设置：所述润滑剂采用粉末状硅酮。
进一步设置：所述偶联剂采用环氧型硅烷偶联剂、含氟硅烷偶联剂和双氨基型硅烷偶联剂中的一种或多种。
进一步设置：包括如下重量份组：
Figure BDA0002911328610000022
进一步设置：包括如下重量份组分：
Figure BDA0002911328610000023
Figure BDA0002911328610000031
玻璃纤维加入到复合材料中，以纤维单丝的形式随机存在，在PA6受力时，每根玻璃纤维都起到一定的抗拉抗变形作用。玻璃纤维含量越多，复合材料中的单丝分散的越均匀，承担的作用越大，当复合材料受到外力时，通过界面，力传到玻璃纤维上，玻璃纤维承担一部分力，因此无论是拉伸还是断裂，都要使玻璃纤维断裂或拔出，玻璃纤维与PA6粘结的越好，需要的应力越大。
硅烷偶联剂为单体硅化合物，其中一端的乙氧基(又称无机端)首先水解形成硅醇，初生态的硅醇羟基十分活泼，很容易与玻璃纤维表面上的羟基反应，与玻璃纤维表面形成牢固的化学结合；另一端的氨基(又称有机端)可与PA6分子上的羧基发生反应，从而把无机玻璃纤维和有机树脂紧密结合起来。同时，玻璃纤维经过硅烷偶联剂处理后表面变得粗糙，更牢的结合于复合材料中。
半芳香族尼龙PA6I/6T，分子链中含有PA6T分子链段成分，赋予材料高刚性、高拉伸强度特性，与玻纤增强起到协同作用；半芳香族尼龙PA6I/6T属于无定型非结晶聚酰胺尼龙材料，使得复合材料具有良好加工性能。
双氨基型硅烷偶联剂的两个氨基可以同时与PA6和PA6T结合，将半芳香族尼龙PA6I/6T与PA6更好的结合，并且双氨基型硅烷偶联剂中含游离氨基的硅烷偶联剂，碱性大，反应活性高。且随着氨基的增加，复合材料的弯曲强度也相应地增加。尤其是在湿态下，增加更显著。环氧型硅烷偶联剂具有较长的亚烷基链，并且不含醚氧结合键，因此具有较好的耐水性和耐热性。采用将上述两种硅烷偶联剂以1:1的比例混合后，氨基含量较大，与PA6基体之间的反应更加迅速，同时亚烷基链混合进入后，耐水耐热性增加，使得成品不易受外界环境影响，在不同环境中能使玻璃纤维与PA6之间保持良好粘接，提升力学性能和使用寿命。
硅油做润滑剂，可以使PA6的具有较好的流动性，但会导致PA6表面会出现析出问题，采用固态的硅酮粉后可以减少PA6表面的析出，同时能够提高PA6的流动性。
紫外线吸收剂UV-234发性低，光吸收强，与PA6的相容性好，挥发性低；并且热稳定性好，避免受热分解。
马来酸酐接枝EPDM对玻纤增强PA6复合材料具有常温和低温增韧作用，使得材料具有常温及低温高冲击韧性特性；
高冲击增强聚酰胺PA6复合材料具有优异耐候特性、低散发特性，应用于汽车门板窗框饰条、内门扣手壳体等汽车内饰零部件时，具有较长的使用寿命。
本发明的另一目的是提供一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料的制备方法，其具有操作简单、成品率高的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，100-250r/min高速共混5-10min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
进一步设置：步骤二所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为300-600r/min。
具体实施方式
实施例1：一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量组分，单位(g)
Figure BDA0002911328610000051
其制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，100-250r/min高速共混8min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为300r/min。
实施例2：一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量组分，单位(g)
Figure BDA0002911328610000061
其制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，175r/min高速共混5min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为450r/min。
实施例3：一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量组分，单位(g)
Figure BDA0002911328610000062
Figure BDA0002911328610000071
其制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，100r/min高速共混10min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为400r/min。
实施例4：一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量组分，单位(g)
Figure BDA0002911328610000072
Figure BDA0002911328610000081
其制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，225r/min高速共混10min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为500r/min。
实施例5：一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量组分，单位(g)
Figure BDA0002911328610000082
其制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，125r/min高速共混8min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为600r/min。
实施例6：一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量组分，单位(g)
Figure BDA0002911328610000091
其制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，200r/min高速共混8min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为550r/min。
实施例7：一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量组分，单位(g)
Figure BDA0002911328610000101
其制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，200r/min高速共混8min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为550r/min。
实施例8：一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量组分，单位(g)
Figure BDA0002911328610000102
Figure BDA0002911328610000111
其制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，200r/min高速共混8min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为550r/min。
对比例1：一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量组分，单位(g)
Figure BDA0002911328610000112
其制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，200r/min高速共混8min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为550r/min。
对比例2：一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，包括如下重量组分，单位(g)
Figure BDA0002911328610000121
其制备方法，包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，200r/min高速共混8min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为550r/min。
性能检测：
将实施例1-8和对比例1-2制得的颗粒材料制成样品，按照标准ISO 1133-1991测定熔融指数；在万能力学试验机上检测拉伸强度和弯曲强度；按照标准GB/T1843--2008检测缺口冲击强度，并记录结果至下表1。
表1性能测试结果表
Figure BDA0002911328610000131
由上表可以看出，PA6I/6T和马来酸酐接枝EPDM的添加，较好的增加的了材料的力学性能，使得改性PA6能满足高冲击场合的需要；同时采用混合双硅烷偶联剂，能使PA6I/6T和玻璃纤维与PA6之间结合更加牢靠，具有更好的力学性能。
以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，其特征在于，包括如下重量份组分：
Figure FDA0002911328600000011
2.根据权利要求1所述的高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，其特征在于，所述增韧剂采用马来酸酐接枝EPDM、SEBS-g-MAH和POE-g-MAH中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，其特征在于，所述抗氧剂采用抗氧剂1010,抗氧剂168,抗氧剂1076和抗氧剂1098中的一种或多种，所述紫外线吸收剂采用UV-234和UV-531中的一种。
4.根据权利要求3所述的高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，其特征在于，所述润滑剂采用粉末状硅酮。
5.根据权利要求4所述的高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，其特征在于，所述偶联剂采用环氧型硅烷偶联剂、含氟硅烷偶联剂和双氨基型硅烷偶联剂中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，其特征在于，包括如下重量份组：
Figure FDA0002911328600000012
Figure FDA0002911328600000021
7.根据权利要求6所述的高冲击增强聚酰胺PA6复合材料，其特征在于，包括如下重量份组分：
Figure FDA0002911328600000022
8.一种高冲击增强聚酰胺PA6复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将复合材料各组分按配比称取，100-250r/min高速共混5-10min；
步骤2：然后通过挤出机熔融挤出，切粒冷却得到高冲击增强聚酰胺PA6复合材料。
9.根据权利要求8所述的高冲击增强聚酰胺PA6复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二所用双螺杆挤出机共分9区段，设定温度分别为180-230℃、230-250℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃、250-270℃，螺杆转速为300-600r/min。
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