CN114231026A - 一种聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工程塑料技术领域，公开了一种聚酰胺复合材料及其制备方法，以克服现有技术中的材料无法兼顾力学性能和维持高低温条件下性能的技术问题。本发明的聚酰胺复合材料，按重量份数计，包括以下组分：尼龙树脂50～90份，聚酰胺热塑性弹性体3～18份，二元酸1～7份，聚四氟乙烯5～15份。本发明通过在聚酰胺材料中，添加聚酰胺热塑性弹性体以及聚四氟乙烯，熔融共混改性时在二元酸的作用下，可有效得到耐高低温耐磨的聚酰胺复合材料，适合用于消费电器以及工业建筑等领域。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，具体涉及一种聚酰胺复合材料及其制备方法。
背景技术
尼龙做工程材料在各领域都有广泛应用，但是因为其韧性较差在一些低温的环境中使用受限。
目前，随着改性手段的增多，对尼龙进行改性后可以满足一些韧性高的领域。如：中国专利文献CN 109777098 A公开了一种采用铜盐作为热稳定助剂以及超支化聚酰胺作为流动改性剂，在尼龙56中改善材料的耐高低温性能，用于扎带专用料，但是，其温度范围很窄，同时耐磨性较差无法广泛应用；中国专利文献CN 101760018 B采用在尼龙66切片以及尼龙6切片中添加硅酮粉，来改善耐磨耐润滑性能，但是，其耐温等级较差，在一些高温领域又无法使用；中国专利文献CN 110144117 A公开了一种采用不同粘度聚酰胺复配，来满足力学性能，添加铜盐来满足高温高湿下的机械性能，但是，低温的性能较差，同时耐磨性损失非常大，不适合有耐磨工况的使用。
因此，有必要开发一种聚酰胺复合材料，韧性好的同时在高低温下也有好的性能，且具备耐磨的性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种聚酰胺复合材料及其制备方法，以期克服现有技术中的材料无法兼顾力学性能和维持高低温条件下性能的技术问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
第一方面，本发明提供一种聚酰胺复合材料，按重量份数计，包括以下组分：
尼龙树脂50～90份，聚酰胺热塑性弹性体3～18份，二元酸1～7份，聚四氟乙烯5～15份；
所述尼龙树脂的黏度为2.5～3.0；
所述聚醚型聚酰胺弹性体的硬度为25D～40D；
二元酸的pH值为4～6.2。
本发明的聚酰胺复合材料选择聚酰胺热塑性弹性体改善耐高低温性能，具体为在二元酸的加入下经过熔融高温加工可引发树脂尼龙基体的部分降解，引发的降解链段与聚酰胺热塑性弹性末端结合形成稳定的结构，优化了材料的耐高低温性能，配合加入的聚四氟乙烯可有效的在高低温性能良好前提下赋予材料耐磨性能，得到综合性能好的聚酰胺复合材料。
作为本发明所述聚酰胺复合材料的优选实施方式，所述尼龙树脂为PA6、PA66、PA6.6、PA 6/6中的至少一种。
作为本发明所述聚酰胺复合材料的优选实施方式，所述尼龙树脂的黏度为2.6～2.8。
作为本发明所述聚酰胺复合材料的优选实施方式，所述聚酰胺热塑性弹性体为聚醚型聚酰胺弹性体；优选的，采用尼龙为硬段、聚醚为软段聚合而成。
作为本发明所述聚酰胺复合材料的优选实施方式，所述二元酸的pH值为4.5～6。优选的，所述二元酸为乙二酸、丙二酸、硒二酸、硅二酸中的至少一种。
作为本发明所述聚酰胺复合材料的优选实施方式，还包括助剂0～5份；所述助剂为润滑剂或成核剂；优选的，润滑剂为E蜡或超支化聚乙烯；成核剂为羧酸钠盐或钙盐。
第二方面，本发明还提供了所述聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
按比例称取所述组分，熔融混合，挤出造粒，即得。
作为本发明所述聚酰胺复合材料制备方法的优选实施方式，所述挤出时，螺杆长径比为40～48:1，螺筒温度为250～270℃，螺杆转速为200～550rpm。
第二方面，本发明将所述的聚酰胺复合材料在消费电器或工业建筑中应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过在聚酰胺材料中，添加聚酰胺热塑性弹性体以及聚四氟乙烯，熔融共混改性时在二元酸的作用下，可有效得到耐高低温耐磨的聚酰胺复合材料，适合用于消费电器以及工业建筑等领域。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。本领域技术人员应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例中所用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中，性能检测方法为：
(1)高低温性能测试：
将制得的材料在注塑机中275℃下，恒温10min，采用280T注塑机额定速度50％，压力为60bar下进行注塑样条。
1)耐高温性能测试：制备100×13×3mm样品，在175℃烘干4小时，取出样品在1min内进行弯折90℃，重复3次，样品不能有断裂视为合格；
2)耐低温性能测试：制备100×13×3mm样品，在-50℃冷冻4小时，取出样品在1min内进行弯折90℃，重复3次，样品不能有断裂视为合格。
(2)耐磨性能测试：
按GB/T 1690-2010在色牢度磨损测试仪上进行测试，施加226N的砝码，采用80目粗砂纸作为对磨面，在1次/s的频率下进行测试，循环里程为100mm，循环测试5000次，测试样品的磨损率，磨损率测试方法如下：
磨损率＝(测试前样品重量-测试后样品重量)/测试前样品重量×100。
下述实施例及对比例所用的原材料说明如下，但不限于这些材料：
尼龙树脂1：PA66 50FWFS，工业级，粘度为2.8，ASCEND公司。
尼龙树脂2：PA6 2800A，工业级，黏度为2.6，海洋化纤公司。
尼龙树脂3：PA6 M2400，工业级，黏度为2.4，新会美达公司。
尼龙树脂4：PA6 M3300，工业级，黏度为3.3，新会美达公司。
上述尼龙树脂的黏度检测方法依据ISO 307-2007检测。
二元酸1：乙二酸，pH＝4.5，精细有机工业化工有限公司。
二元酸2：丙二酸，pH＝6，精细有机工业化工有限公司。
二元酸3：硒二酸，pH＝3，精细有机工业化工有限公司。
二元酸4：硅二酸，pH＝6.5，精细有机工业化工有限公司。
上述二元酸的pH值采用酸碱pH计检测。
聚酰胺热塑性弹性体1：Pebax 32R53，硬度为32D，硬段为尼龙6，软段为聚醚，阿科玛公司。
聚酰胺热塑性弹性体2：Pebax 25R53，硬度为25D，硬段为尼龙11，软段为聚醚，阿科玛公司。
聚酰胺热塑性弹性体3：Pebax 40R53，硬度为40D，硬段为尼龙6，软段为聚醚，阿科玛公司。
聚酰胺热塑性弹性体4：Pebax 20R53，硬度为20D，硬段为尼龙11，软段为聚醚，阿科玛公司。
聚酰胺热塑性弹性体5：Pebax 45R53，硬度为45D，硬段为尼龙6，软段为聚醚，阿科玛公司。
上述聚酰胺热塑性弹性体的硬度为采用GB/T 2411-2008检测的邵氏A硬度。
聚四氟乙烯：F-5AEX，索尔维公司。
实施例1～9和对比例1～7的聚酰胺复合材料的组成组分如表1和2所示。
上述聚酰胺复合材料的制备方法为：
按照重量份数称取各原料，投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，玻璃纤维侧喂料，并挤出造粒，即得复合材料；其中，双螺杆挤出机的螺杆长径比为40～48:1，螺筒温度为250～270℃，螺杆转速为200～550rpm。
表1：实施例的复合材料组分(重量份)及其测试结果
表2：对比例的复合材料组分(重量份)及其测试结果
实施例1～11的聚酰胺复合材料选择硬度为25D～40D的聚酰胺热塑性弹性体改善耐高低温性能，在pH值为4～6的二元酸的加入下经过高温挤出加工可引发黏度为2.5～2.8的树脂尼龙基体的部分降解，引发的降解链段与聚酰胺热塑性弹性末端结合形成稳定的结构，优化了材料的耐高低温性能，配合加入的聚四氟乙烯可有效的在高低温性能良好前提下赋予材料耐磨性能，得到综合性能好的聚酰胺复合材料。
与实施例1相比，对比例1中，复合材料中无二元酸的加入，无法在加工时引发树脂降解，无法形成稳定的材料体系，耐低温差磨损率高。
与实施例1相比，对比例2和3中，复合材料中二元酸的pH值分别为3和6.5，pH为3时，酸性太强对树脂损伤太大，分子链大幅断链而导致材料降解严重失去应用价值，pH为6.5时，复合材料的耐高低温和耐磨损性能差。
与实施例2相比，对比例4和5中，复合材料中聚酰胺热塑性弹性体的硬度分别为20D和45D，硬度为20D时，材料太软耐热性变差高温性能不合格，硬度为45D，材料则低温性能不合格。
与实施例3相比，对比例6和7中，复合材料中尼龙树脂的黏度分别为2.4和3.3，粘度为2.4时，材料分子链断，磨损高，耐高温也差，粘度为3.3时，材料加工困难无法形成均一体系。
与实施例1～11相比，对比例8和9中尼龙树脂、聚酰胺热塑性弹性体、二元酸和聚四氟乙烯的配比，复合材料的耐高低温和耐磨损性能差。
综上，本发明通过在聚酰胺材料中，添加聚酰胺热塑性弹性体以及聚四氟乙烯，熔融共混改性时在二元酸的作用下，有效通过聚酰胺复合材料的耐高低温耐磨性能，适合用于消费电器中在高温环境下运动的工况，例如在一些洗碗机工作时既有高温又有运动需要磨损性好，以及工业建筑等领域。
最后所应当说明的是，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 (9)
1.一种聚酰胺复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：
尼龙树脂50～90份，聚酰胺热塑性弹性体3～18份，二元酸1～7份，聚四氟乙烯5～15份；
所述尼龙树脂的黏度为2.5～3.0；
所述聚醚型聚酰胺弹性体的硬度为25D～40D；
二元酸的pH值为4～6.2。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述尼龙树脂为PA6、PA66、PA6.6、PA6/6中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述尼龙树脂的黏度为2.6～2.8。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述聚酰胺热塑性弹性体为聚醚型聚酰胺弹性体。
5.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，所述二元酸的pH值为4.5～6。
6.根据权利要求1所述的聚酰胺复合材料，其特征在于，还包括助剂0～5份；所述助剂为润滑剂或成核剂。
7.权利要求1～6任一项所述的聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
按比例称取所述组分，熔融混合，挤出造粒，即得。
8.根据权利要求7所述的聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，所述挤出时，螺杆长径比为40～48:1，螺筒温度为250～270℃，螺杆转速为200～550rpm。
9.权利要求1～6任一项所述的聚酰胺复合材料在消费电器或工业建筑中的应用。
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