CN113308112A - 一种耐黄变的pa6增强材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高分子材料技术领域,具体涉及一种耐黄变的PA6增强材料及其制备方法和应用,PA6增强材料包括PA6 70%~80%、羧酸类封端剂1%~1.5%、聚丙二烯烷基羧酸酯8%~15%、玻纤9%~18%、环氧偶联剂0.2%~0.3%、催化剂0.2%~0.4%、成核剂0.1%~0.2%、润滑剂0.3%~0.5%、抗氧剂0.4%~0.8%、热稳定剂0.4%~0.8%,该PA6材料具有耐黄变、韧性好和强度高的优点,该制备方法能有效地制备出耐黄变、强度好的PA6材料,该耐黄变PA6增强材料能有效地提高了电子产品和汽车产品的耐黄变性能。

Description

一种耐黄变的PA6增强材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,具体涉及一种耐黄变的PA6增强材料及其制备方法和应用。
背景技术
PA6(尼龙6)由于具有成本低、力学性能好、比重低、改性品种多等特性大量应用于工业各部门,但是PA6在加工过程中易发生热氧反应导致材料变黄,限制了PA6材料在某些条件下的应用和回收利用,PA6黄变的原因如下:1.PA6易受光、热氧化降解形成带色的过氧化物,导致材料变黄。2.PA6含有端基,与空气中的氮氧化物反应,形成黄色物质,导致材料变黄。目前解决PA6黄变的主要办法是添加抗氧剂,防止尼龙的降解,但是抗氧剂容易在加工过程中被真空抽提而损失,只能在加工过程中防止PA6的氧化变黄,不能防止PA6在使用过程中的热氧变黄,尤其是PA6在电子电器产品和汽车产品中长期在相对高温的环境下工作,更容易变黄。
发明内容
针对现有技术存在上述技术问题,本发明的目的之一在于提供一种PA6材料,该PA6材料具有耐黄变、韧性好和强度高的优点。
为实现上述目的之一,本发明提供以下技术方案:
提供一种耐黄变的PA6增强材料,包括以下重量百分比的原料,
PA6 70%~80%
羧酸类封端剂 1%~1.5%
聚丙二烯烷基羧酸酯 8%~15%
玻纤 9%~18%
环氧偶联剂 0.2%~0.3%
催化剂 0.2%~0.4%
成核剂 0.1%~0.2%
润滑剂 0.3%~0.5%
抗氧剂 0.4%~0.8%
热稳定剂 0.4%~0.8%。
上述原料中,PA6是主体。羧酸类封端剂能够将PA6的端基封闭,防止端基与氮氧化物反应。抗氧剂和热稳定剂和提供抗热氧化保护作用。催化剂是促进羧酸封端剂与端基的反应。聚丙二烯烷基羧酸酯穿插在PA6中防止PA6缠绕一起而影响封端剂封端。偶联剂提高PA6、聚丙二烯烷基羧酸酯与玻纤的结合,提高材料性能。成核剂提高材料的结晶度。润滑剂提高各类助剂和玻纤的分散性。
进一步地,所述聚丙二烯烷基羧酸酯是长链聚丙二烯烷基羧酸酯,所述长链聚丙二烯烷基羧酸酯的重均分子量为2000~5000。长链聚丙二烯烷基羧酸酯的长链结构能较好地分隔PA6分子。
进一步地,所述羧酸类封端剂是一元羧酸和二元羧酸。一元羧酸和二元羧酸分子量较小,容易分散在混合物中。
进一步地,所述催化剂是三氯化铁、硫酸铁、钛酸醋和锆酸醋中的一种或任意两种以上的混合物。
进一步地,所述玻纤是耐水解玻纤。耐水解玻纤能不容易水解,保持树脂主体的韧性和强度。
进一步地,所述抗氧化剂由大分子量亚磷酯抗氧剂和大分子量受阻酚类抗氧剂组成,所述大分子量亚磷酯抗氧剂与所述大分子量受阻酚类抗氧剂的重量之比是1:1。大分子量亚磷酯抗氧剂和大分子量受阻酚类抗氧剂能较好地与PA6中的酰基和聚丙二烯烷基羧酸酯的烯键反应,提高了生产抗氧化效果。
进一步地,所述热稳定剂由芳胺类热稳定剂和碘化亚铜类热稳定剂组成,所述芳胺类热稳定剂与所述碘化亚铜类热稳定剂的重量之比是1:1。芳胺类热稳定剂和碘化亚铜类热稳定剂与上述的大分子量亚磷酯抗氧剂和大分子量受阻酚类抗氧剂配合,能提高较好的抗热氧化保护作用。
本发明一种耐黄变的PA6增强材料的有益效果:
(1)本发明的羧酸类封端剂可以将PA6端基封闭,防止端基与氮氧化物反应,提高耐黄变效果,催化剂能促进羧酸封端剂与端基的反应。
(2)本发明中的聚丙二烯烷基羧酸酯能穿插在PA6之间,避免PA6之间缠绕在一起影响封端剂对PA6进行封端。
(3)本发明大幅度提高了PA6的耐热和耐黄变性能,提高PA6在电子电器产品和汽车产品中的应用。
针对现有技术存在上述技术问题,本发明的目的之二在于提供一种耐黄变的PA6增强材料的制备方法,该制备方法能制备出耐黄变、强度好的PA6材料。
为实现上述目的之二,本发明提供以下技术方案
提供一种耐黄变的PA6增强材料的制备方法,制备上述耐黄变PA6增强材料,包括以下步骤:
S1:将PA6、聚丙二烯烷基羧酸酯和环氧偶联剂加入到双螺杆挤出机中,搅拌均匀;
S2:将热稳定剂和催化剂并加入S1获得的物料中,搅拌均匀;
S3:将羧酸类封端剂、抗氧化剂、成核剂和润滑剂加入S2获得的物料中,搅拌均匀;
S4:将耐水解玻纤加入S3处理后的物料中,以250℃~255℃加热所有物料1h~2h;
S5:再以300℃~320℃加热S4处理后的物料0.5h~1h,挤出造粒,获得耐黄变PA6增强材料。
进一步地,所述双螺杆挤出机的长径比为40:1,所述双螺杆挤出机的侧喂料分别安装在机台的第5节机筒和第6节机筒;所述双螺杆挤出机的螺杆转速为380r/min~420r/min。
本发明一种耐黄变的PA6增强材料制备方法的有益效果:
(1)本发明的先将PA6、聚丙二烯烷基羧酸酯加入到双螺杆挤出机搅拌均匀,使得聚丙二烯烷基羧酸酯将PA6分隔,以便于羧酸类封端剂能均匀地对PA6进行封端。
(2)本发明的聚丙二烯烷基羧酸酯的熔点比羧酸类封端剂的熔点高,在羧酸类封端剂对PA6进行封端时,聚丙二烯烷基羧酸酯能较好地保持长链结构,这样不但保持了PA6的分隔性,且不会影响封端剂对PA6封端效果。
(3)本发明在封端完成后,以更高温使得聚丙二烯烷基酯软化和反应,保持PA6树脂的强度。
(4)本发明使用挤出造粒工艺即可制备出所需的PA6材料,不需要更改设备,本发明的制备方法具有容易操作的优点。
针对现有技术存在上述技术问题,本发明的目的之三在于提供一种耐黄变的PA6增强材料的应用,本发明的耐黄变PA6增强材料能有效地提高了电子产品和汽车产品的耐黄变性能。
附图说明
图1为本发明的一种耐黄变的PA6增强材料在高温条件处理后的效果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例及附图对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例公开的一种耐黄变的PA6增强材料,包括以下重量百分比的原料,
PA6 60%、羧酸类封端剂1%、聚丙二烯烷基羧酸酯15%、玻纤18%、环氧偶联剂0.3%、催化剂0.4%、成核剂0.2%、润滑剂0.5%、抗氧剂0.8%和热稳定剂0.8%。
本实施例中,所述聚丙二烯烷基羧酸酯是长链聚丙二烯烷基羧酸酯,所述长链聚丙二烯烷基羧酸酯的重均分子量为2000左右。
本实施例中,所述羧酸类封端剂是一元羧酸。
本实施例中,所述催化剂是三氯化铁、硫酸铁、钛酸醋和锆酸醋中的混合物。
本实施例中,所述玻纤是耐水解玻纤。
本实施例中,所述抗氧化剂由大分子量亚磷酯抗氧剂和大分子量受阻酚类抗氧剂组成,所述大分子量亚磷酯抗氧剂与所述大分子量受阻酚类抗氧剂的重量之比是1:1。
本实施例中,所述热稳定剂由芳胺类热稳定剂和碘化亚铜类热稳定剂组成,所述芳胺类热稳定剂与所述碘化亚铜类热稳定剂的重量之比是1:1。
上述耐黄变PA6增强材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将PA6、聚丙二烯烷基羧酸酯和环氧偶联剂通过主喂料加入到双螺杆挤出机中,搅拌均匀;
S2:将热稳定剂和催化剂并加入S1获得的物料中;
S3:将羧酸类封端剂、抗氧化剂、成核剂和润滑剂加入从双螺杆挤出机的第5节机筒加入到双螺杆挤出机中从而加入到S2获得的物料中,搅拌均匀;
S4:耐水解玻纤加入S3处理后的物料中,以250℃加热所有物料1h;
S5:再以300℃加热S4处理后的物料0.5h,挤出造粒,获得耐黄变PA6增强材料。
本实施例中,所述双螺杆挤出机的长径比为40:1,所述双螺杆挤出机的侧喂料分别安装在机台的第5节机筒和第6节机筒。
本实施例中,双螺杆挤出机配置一台台失重式主喂料和两台失重式侧喂料,其中两台失重式侧喂料分别安装在机台的第5节机筒和第6节机筒。
本实施例中,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为380r/min。
实施例2
本实施例公开的一种耐黄变的PA6增强材料,包括以下重量百分比的原料,
PA6 80%、羧酸类封端剂1%、聚丙二烯烷基羧酸酯8%、玻纤9%、环氧偶联剂0.2%、催化剂0.2%、成核剂0.1%、润滑剂0.3%、抗氧剂0.4%和热稳定剂0.4%。
本实施例中,所述聚丙二烯烷基羧酸酯是长链聚丙二烯烷基羧酸酯,所述长链聚丙二烯烷基羧酸酯的重均分子量为5000。
本实施例中,所述羧酸类封端剂是二元羧酸。
本实施例中,所述催化剂是三氯化铁、钛酸醋和锆酸醋中的混合物。
本实施例中,所述玻纤是耐水解玻纤。
本实施例中,所述抗氧化剂由大分子量亚磷酯抗氧剂和大分子量受阻酚类抗氧剂组成,所述大分子量亚磷酯抗氧剂与所述大分子量受阻酚类抗氧剂的重量之比是1:1。
本实施例中,所述热稳定剂由芳胺类热稳定剂和碘化亚铜类热稳定剂组成,所述芳胺类热稳定剂与所述碘化亚铜类热稳定剂的重量之比是1:1。
上述耐黄变PA6增强材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将PA6、聚丙二烯烷基羧酸酯和环氧偶联剂通过主喂料加入到双螺杆挤出机中,搅拌均匀;
S2:将热稳定剂和催化剂并加入S1获得的物料中;
S3:将羧酸类封端剂、抗氧化剂、成核剂和润滑剂加入从双螺杆挤出机的第5节机筒加入到双螺杆挤出机中从而加入到S2获得的物料中,搅拌均匀;
S4:耐水解玻纤加入S3处理后的物料中,以255℃加热所有物料2h;
S5:再以320℃加热S4处理后的物料1h,挤出造粒,获得耐黄变PA6增强材料。
本实施例中,所述双螺杆挤出机的长径比为40:1,所述双螺杆挤出机的侧喂料分别安装在机台的第5节机筒和第6节机筒。
本实施例中,双螺杆挤出机配置一台台失重式主喂料和两台失重式侧喂料,其中两台失重式侧喂料分别安装在机台的第5节机筒和第6节机筒。
本实施例中,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为420r/min。
实施例3
本实施例公开的一种耐黄变的PA6增强材料,包括以下重量百分比的原料,
PA6 50%、羧酸类封端剂1.2%、聚丙二烯烷基羧酸酯10%、玻纤10%、环氧偶联剂0.25%、催化剂0.3%、成核剂0.15%、润滑剂0.25%、抗氧剂0.45%和热稳定剂0.45%。
本实施例中,所述聚丙二烯烷基羧酸酯是长链聚丙二烯烷基羧酸酯,所述长链聚丙二烯烷基羧酸酯的重均分子量为4000。
本实施例中,所述羧酸类封端剂是一元羧酸。
本实施例中,所述催化剂是硫酸铁、钛酸醋和锆酸醋中的混合物。
本实施例中,所述玻纤是耐水解玻纤。
本实施例中,所述抗氧化剂由大分子量亚磷酯抗氧剂和大分子量受阻酚类抗氧剂组成,所述大分子量亚磷酯抗氧剂与所述大分子量受阻酚类抗氧剂的重量之比是1:1。
本实施例中,所述热稳定剂由芳胺类热稳定剂和碘化亚铜类热稳定剂组成,所述芳胺类热稳定剂与所述碘化亚铜类热稳定剂的重量之比是1:1。
上述耐黄变PA6增强材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将PA6、聚丙二烯烷基羧酸酯和环氧偶联剂通过主喂料加入到双螺杆挤出机中,搅拌均匀;
S2:将热稳定剂和催化剂并加入S1获得的物料中;
S3:将羧酸类封端剂、抗氧化剂、成核剂和润滑剂加入从双螺杆挤出机的第5节机筒加入到双螺杆挤出机中从而加入到S2获得的物料中,搅拌均匀;
S4:耐水解玻纤加入S3处理后的物料中,以253℃加热所有物料1.5h;
S5:再以310℃加热S4处理后的物料0.8h,挤出造粒,获得耐黄变PA6增强材料。
本实施例中,所述双螺杆挤出机的长径比为40:1,所述双螺杆挤出机的侧喂料分别安装在机台的第5节机筒和第6节机筒。
本实施例中,双螺杆挤出机配置一台台失重式主喂料和两台失重式侧喂料,其中两台失重式侧喂料分别安装在机台的第5节机筒和第6节机筒。
本实施例中,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为380r/min~420r/min。
实施例4
本实施例公开的一种耐黄变的PA6增强材料,包括以下重量百分比的原料,
PA6 70%、羧酸类封端剂1%、聚丙二烯烷基羧酸酯10%、玻纤12%、环氧偶联剂0.15%、催化剂0.23%、成核剂0.2%、润滑剂0.3%、抗氧剂0.5%和热稳定剂0.6%。
本实施例中,所述聚丙二烯烷基羧酸酯是长链聚丙二烯烷基羧酸酯,所述长链聚丙二烯烷基羧酸酯的重均分子量为4500。
本实施例中,所述羧酸类封端剂是二元羧酸。
本实施例中,所述催化剂是硫酸铁、钛酸醋和锆酸醋中的混合物。
本实施例中,所述玻纤是耐水解玻纤。
本实施例中,所述抗氧化剂由大分子量亚磷酯抗氧剂和大分子量受阻酚类抗氧剂组成,所述大分子量亚磷酯抗氧剂与所述大分子量受阻酚类抗氧剂的重量之比是1:1。
本实施例中,所述热稳定剂由芳胺类热稳定剂和碘化亚铜类热稳定剂组成,所述芳胺类热稳定剂与所述碘化亚铜类热稳定剂的重量之比是1:1。
上述耐黄变PA6增强材料的制备方法,包括以下步骤:
S1:将PA6、聚丙二烯烷基羧酸酯和环氧偶联剂通过主喂料加入到双螺杆挤出机中,搅拌均匀;
S2:将热稳定剂和催化剂并加入S1获得的物料中;
S3:将羧酸类封端剂、抗氧化剂、成核剂和润滑剂加入从双螺杆挤出机的第5节机筒加入到双螺杆挤出机中从而加入到S2获得的物料中,搅拌均匀;
S4:耐水解玻纤加入S3处理后的物料中,以251℃加热所有物料1.8h;
S5:再以310℃加热S4处理后的物料0.9h,挤出造粒,获得耐黄变PA6增强材料。
本实施例中,所述双螺杆挤出机的长径比为40:1,所述双螺杆挤出机的侧喂料分别安装在机台的第5节机筒和第6节机筒。
本实施例中,双螺杆挤出机配置一台台失重式主喂料和两台失重式侧喂料,其中两台失重式侧喂料分别安装在机台的第5节机筒和第6节机筒。
本实施例中,所述双螺杆挤出机的螺杆转速为400r/min。
性能验证:
将实施例1获得的耐黄变PA6增强材料放置到烘箱中,经过120℃、50小时烘烤之后,获得高温热处理后的PA6增强材料。如图1所示,耐黄变PA6增强材料粒子颜色基本无变化。可见,本发明制备出的PA6增强材料具有超强的耐黄变性能,其能广泛适用于电子电器产品和汽车产品。
最后应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种耐黄变的PA6增强材料,其特征是:包括以下重量百分比的原料,
PA6 70%~80%
羧酸类封端剂 1%~1.5%
聚丙二烯烷基羧酸酯 8%~15%
玻纤 9%~18%
环氧偶联剂 0.2%~0.3%
催化剂 0.2%~0.4%
成核剂 0.1%~0.2%
润滑剂 0.3%~0.5%
抗氧剂 0.4%~0.8%
热稳定剂 0.4%~0.8%。
2.根据权利要求1所述的耐黄变PA6增强材料,其特征是:所述聚丙二烯烷基羧酸酯是长链聚丙二烯烷基羧酸酯,所述长链聚丙二烯烷基羧酸酯的重均分子量为2000~5000。
3.根据权利要求1所述的耐黄变PA6增强材料,其特征是:所述羧酸类封端剂是一元羧酸和二元羧酸。
4.根据权利要求1所述的耐黄变PA6增强材料,其特征是:所述催化剂是三氯化铁、硫酸铁、钛酸醋和锆酸醋中的一种或任意两种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的耐黄变PA6增强材料,其特征是:所述玻纤是耐水解玻纤。
6.根据权利要求1所述的耐黄变PA6增强材料,其特征是:所述抗氧化剂由大分子量亚磷酯抗氧剂和大分子量受阻酚类抗氧剂组成,所述大分子量亚磷酯抗氧剂与所述大分子量受阻酚类抗氧剂的重量之比是1:1。
7.根据权利要求1所述的耐黄变PA6增强材料,其特征是:所述热稳定剂由芳胺类热稳定剂和碘化亚铜类热稳定剂组成,所述芳胺类热稳定剂与所述碘化亚铜类热稳定剂的重量之比是1:1。
8.一种耐黄变的PA6增强材料的制备方法,其特征在于:制备权利要求1-7任一项所述的耐黄变PA6增强材料,包括以下步骤:
S1:将PA6、聚丙二烯烷基羧酸酯和环氧偶联剂加入到双螺杆挤出机中,搅拌均匀;
S2:将热稳定剂和催化剂并加入S1获得的物料中,搅拌均匀;
S3:将羧酸类封端剂、抗氧化剂、成核剂和润滑剂加入S2获得的物料中,搅拌均匀;
S4:将耐水解玻纤加入S3处理后的物料中,以250℃~255℃加热所有物料1h~2h;
S5:再以300℃~320℃加热S4处理后的物料0.5h~1h,挤出造粒,获得耐黄变PA6增强材料。
9.根据权利要求8所述的一种耐黄变的PA6增强材料的制备方法,其特征是:所述双螺杆挤出机的长径比为40:1,所述双螺杆挤出机的侧喂料分别安装在机台的第5节机筒和第6节机筒;所述双螺杆挤出机的螺杆转速为380r/min~420r/min。
10.一种耐黄变的PA6增强材料的应用,其特征是:权利要求1-7任一项所述的耐黄变PA6增强材料在电子电器产品和汽车产品中的应用。
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