CN114133730A - 一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒及其制备方法 - Google Patents

一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于工程塑料的加工改性技术领域，具体涉及一种耐候聚酰胺热稳定剂母粒及其制备方法，母粒配方由以下重量份组分组成：聚酰胺树脂：100份；热稳定剂：10~40份；抗氧剂：0.3~1份；加工助剂：2~4份；本发明选用合适的热稳定剂，辅以抗氧剂和加工助剂，使各组分充分混合，相互作用，从而获得一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺稳定剂功能型母粒；用所述母粒对聚酰胺进行加工生产，具有相容性好、易于添加、制备方法简便、成本相对低廉等优势，且制得的聚酰胺制品耐高温、耐热氧老化性能优异。

Description

一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒及其制备方法
技术领域
本发明属于工程塑料的加工改性技术领域，具体涉及一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒及其制备方法。
背景技术
聚酰胺树脂作为一种通用工程塑料，其具有良好的力学性能、耐化学药品性能、耐磨、耐热等性能优点，目前已经广泛的应用于汽车、航空航天、化工、机械、电子电器、运动器材等领域。随着尼龙产品开发技术的提高，应用领域的不断扩大，带动尼龙市场规模的不断增长，预计到2025年，中国尼龙市场规模将达到1709亿元。在一些对长期耐热稳定要求不高的场合中，传统的聚酰胺就可以满足应用需求，但随着应用领域的扩大和需求的提升，对聚酰胺在150℃甚至更高的温度下耐高温、耐热氧老化的性能需求也在日益增加，如汽车发动机周边、3D打印等场合，温度经常在150℃以上，有时短期局部温度可达到200℃及以上。
目前对聚酰胺材料的耐高温耐热老化性能的关注条件一般是150℃左右，市场上通用一般铜盐热稳定剂来改善聚酰胺的耐热性能，铜盐类稳定剂可与聚酰胺形成络合物，分解氢过氧化物，延缓聚酰胺的高温老化降解速度，可满足制品在150℃以下的环境中对热稳定性能的要求，但在更高温度下使用，单独的铜盐热稳定剂则效果不是很理想，需要添加其他组分进行复合作用。
目前聚酰胺改性时常用的稳定剂有以下几个种类：一是受阻酚类稳定剂，二是受阻胺类稳定剂，三是亚磷酸酯类稳定剂，四是铜盐类稳定剂。其中抗氧剂多是受阻酚类和亚磷酸酯类同时添加，配合使用，以改善制品的耐老化性能。但传统的受阻酚和亚磷酸酯配合物，对聚酰胺的热氧老化性能提升效果有限，且会面临颜色不符合预期的风险，也不能适用于耐高温条件下的热氧老化性能要求。
针对上述问题，本发明对传统配方进行改进，采用全新的配方以聚酰胺为基体树脂，制备了一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒。将其作为热稳定剂加入不同的聚酰胺体系中进行改性，可达到良好的机械性能和耐高温热氧老化性能，保证制品在180℃及以上的环境中性能的长期稳定性。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒及其制备方法；弥补传统配方的不足，赋予聚酰胺材料或制品良好的力学性能和外观性能，提升聚酰胺的耐高温耐热氧老化的性能，已达到改善聚酰胺耐高温热氧老化性能的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，按重量份计包括以下组分：
聚酰胺树脂：100份；
热稳定剂：10~40份；
抗氧剂：0.3~1 份；
加工助剂：2~4份。
作为本发明进一步地改进，所述聚酰胺树脂为PA6、PA66中的一种或两种。
作为本发明进一步地改进，所述热稳定剂为溴化钠、碘化亚铜、氯化亚铜、溴化钙、碘化钙、溴化镁、碘化镁、溴化钾、碘化钾、三苯基膦、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇中的一种或多种。
作为本发明进一步地改进，所述抗氧剂为N,N'-1,6-亚已基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯、季戊四醇双亚磷酸酯二（十八醇）酯、四（2,4-二叔丁基苯基-4,4’-联苯基）双膦酸酯、季戊四醇双二亚磷酸二（2,4-二特丁基苯基）酯中的一种或多种。
作为本发明进一步地改进，所述加工助剂为三羟甲基乙烷、E60-P、硅酮粉中的一种或多种。
本发明还提供一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒的制备方法，包括以下步骤：对聚酰胺树脂进行干燥处理；按照重量份称取各组分原料，将各组分原料和干燥完成的聚酰胺树脂依次加入高速搅拌机中进行混合；混合均匀后，从双螺杆挤出机主喂料口进行喂料，经过熔融挤出、造粒，获得耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒。
作为本发明进一步地改进，所述双螺杆挤出机的温度为210~280℃，真空度为-0.03~-0.07MPa，转速为250~500rpm。
本发明的有益效果为：
本发明主要针对聚酰胺材料在150℃及以上应用场合中耐高温耐热氧老化稳定性差的问题，对传统的热稳定剂和抗氧剂配方进行优化，开发出全新的配方设计。本发明提供了成本低廉、工艺简单、过程易控、添加便捷、实用性强的方案，提供了一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒及其制备方法，满足聚酰胺改性过程及制品性能需求。
本发明选用合适的热稳定剂，辅以抗氧剂和加工助剂，使各组分充分混合，相互作用，从而获得一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺稳定剂功能型母粒；用所述母粒对聚酰胺进行加工生产，具有相容性好、易于添加、制备方法简便、成本相对低廉等优势，且制得的聚酰胺制品耐高温、耐热氧老化性能优异。
本发明为改善聚酰胺的耐高温耐热氧老化性能，其中热稳定剂作为一类能防止或减少聚合物在加工使用过程中受热而发生降解或交联,延长复合材料使用寿命的添加剂，热稳定剂种类不同其在捕捉自由基、抑制自催化、消除小分子、构建配位体等方面的作用效果有很大差异，所以热稳定剂的选择和加入量至关重要，加工助剂的加入在一定程度上起到了增效剂的作用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例中所用试剂及原料信息如下：
PA6（聚己内酰胺）：湖南岳化化工股份有限公司；
PA66（聚己二酰己二胺）：英威达；
改性PA66：平顶山神马集团；
本发明所用组分不仅限于以上原料，其他未注明厂商信息原料，为市售商品。
实施例1
一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其原料组分按重量份计如下：
聚酰胺树脂： 100份；
热稳定剂： 40 份；
抗氧剂： 1 份；
加工助剂： 4 份。
其中，聚酰胺树脂为PA66，热稳定剂为25份三苯基膦和15份碘化钾，抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，加工助剂为硅酮粉。
实施例2
一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其原料组分按重量份计如下：
聚酰胺树脂： 100份；
热稳定剂： 10份；
抗氧剂： 0.2 份；
加工助剂： 2 份。
其中，聚酰胺树脂为PA66，热稳定剂为5份三苯基膦和5份碘化亚铜，抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，加工助剂为硅酮粉。
实施例3
一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其原料组分按重量份计如下：
聚酰胺树脂： 100份；
热稳定剂： 12份；
抗氧剂： 0.6 份；
加工助剂： 2.5 份。
其中，聚酰胺树脂为PA66，热稳定剂为6份三苯基膦和6份氯化亚铜，抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，加工助剂为硅酮粉。
实施例4
一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其原料组分按重量份计如下：
聚酰胺树脂： 100份；
热稳定剂： 38份；
抗氧剂： 0.5 份；
加工助剂： 3份。
其中，聚酰胺树脂为PA6，热稳定剂为双季戊四醇，加工助剂为硅酮粉，抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
实施例5
一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其原料组分按重量份计如下：
聚酰胺树脂： 100份；
热稳定剂： 25份；
抗氧剂： 0.7 份；
加工助剂： 3份。
其中，聚酰胺树脂为PA6，热稳定剂为15份双季戊四醇和10份三季戊四醇，加工助剂为硅酮粉，抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯。
实施例6
一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其原料组分按重量份计如下：
聚酰胺树脂： 100份；
热稳定剂： 39份；
抗氧剂： 0.5 份；
加工助剂： 2.8 份。
其中，聚酰胺树脂为PA66，热稳定剂为4份碘化亚铜和35份碘化钾，抗氧剂为亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯，加工助剂为硅酮粉。
对例1
一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其原料组分按重量份计如下：
聚酰胺树脂： 100份；
热稳定剂： 39份；
抗氧剂： 0.5 份；
加工助剂： 2份。
其中，聚酰胺树脂为PA66，热稳定剂为SEED，抗氧剂为 (3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺 ，加工助剂为滑石粉。
对例2
一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其原料组分按重量份计如下：
聚酰胺树脂： 100份；
热稳定剂： 12份；
抗氧剂： 0.6 份；
加工助剂： 2.5 份。
其中，聚酰胺树脂为PA66，热稳定剂为SEED，抗氧剂为B215 ，加工助剂为滑石粉。
对聚酰胺树脂进行干燥处理；按照以上实施例1~6和对比例1~2重量份称取各组分原料，将各组分原料和干燥完成的聚酰胺树脂依次加入高速搅拌机中进行混合；混合均匀后，从双螺杆挤出机主喂料口进行喂料，经过熔融挤出、造粒，获得耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒。双螺杆挤出机的温度为250~280℃，真空度为-0 .05MPa，转速为300rpm。
将实施例1~6和对比例1~2母粒，分别添加至30%玻纤增强的PA66树脂中，其中树脂和母粒的添加质量比例19：1，为高速充分混合和干燥处理后，通过注塑机进行样品制备。
对上述实施例和对比例各组样品进行测试分析，实验结果如下：
热氧老化实验条件为：在GT-7017-ELU热氧老化试验箱，空气气氛下，180℃老化0-1000h，依据标准GB/T7141。
上述实施例和对比例热氧老化前后的力学性能测试，按照GBT/1040.1和ISO527的标准，在AI-7000-MUI-1新型电子万能材料试验机上进行。
测试结果见下表1：
表1样品热氧老化前后的力学性能测试
Figure RE-498832DEST_PATH_IMAGE001
参考上表1测试结果可见，与对比例组样品老化前后拉伸性能的变化相比，实施例1~6组，老化1000h，样品的拉伸强度保持率均保持较高的水平，表现出良好的耐高温热氧老化特性。
综上，本发明实现了提升聚酰胺的耐高温耐热氧老化性能的目的，本发明具备成本低廉、工艺简单、添加便捷、实用性强的优势。以上所述实施方式是对本发明进一步的描述，并不能以此限制本发明的保护范围，另外，本发明不限于上述的实施例，凡结合本发明所进行的非实质性改进或修饰，均应在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其特征在于，按重量份计包括以下组分：
聚酰胺树脂：100份；
热稳定剂：10~40份；
抗氧剂：0.3~1 份；
加工助剂：2~4份。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其特征在于，所述聚酰胺树脂为PA6、PA66中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其特征在于，所述热稳定剂为溴化钠、碘化亚铜、氯化亚铜、溴化钙、碘化钙、溴化镁、碘化镁、溴化钾、碘化钾、三苯基膦、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其特征在于，所述抗氧剂为N,N'-1,6-亚已基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰胺]、亚磷酸三（2,4-二叔丁基苯基）酯、季戊四醇双亚磷酸酯二（十八醇）酯、四（2,4-二叔丁基苯基-4,4’-联苯基）双膦酸酯、季戊四醇双二亚磷酸二（2,4-二特丁基苯基）酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒，其特征在于，所述加工助剂为三羟甲基乙烷、E60-P、硅酮粉中的一种或多种。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对聚酰胺树脂进行干燥处理；按照重量份称取各组分原料，将各组分原料和干燥完成的聚酰胺树脂依次加入高速搅拌机中进行混合；混合均匀后，从双螺杆挤出机主喂料口进行喂料，经过熔融挤出、造粒，获得耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒。
7.根据权利要求6所述的一种耐高温耐热氧老化的聚酰胺热稳定剂母粒的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机的温度为210~280℃，真空度为-0.03~-0.07MPa，转速为250~500rpm。
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