CN114561097B - 一种彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物及其制备方法与应用，涉及高分子材料领域。本发明提供了一种彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物，包括以下份的组分：包括以下重量份的组分：聚酰胺6树脂40‑60份、玻璃纤维20‑50份、紫外光吸收剂0.1‑0.3份、光稳定剂0.1‑0.3份、有机色粉0.05‑1.0份和离子聚合物1.0‑5.0份。本发明利用离子聚合物与聚酰胺6树脂和有机色粉形成共价键网络，从而减缓或束缚有机色粉的迁移，使得有机色粉受光变色能力减弱，从而提升彩色玻纤增强聚酰胺组合物的光老化耐候性能。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料材料领域，尤其是一种彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物及其制备方法与应用。
背景技术
聚酰胺材料作为一种机械性能和耐腐蚀性能优良，且绝缘性能优异、比重小、易加工成型的工程塑料已被广泛应用于汽车、电动工具、电子电器等行业中。其中，在电动工具应用中，常常使用色粉、炭黑或钛白粉进行配色以获得不同颜色的美学外观效果。色粉包括有机色粉和无机色粉，无机色粉的耐光变色性能优于有机色粉，另外，钛白粉、炭黑是树脂材料的光屏蔽剂，可给材料提供良好的耐光老化性能。但是，在使用有机色粉以获得鲜艳的外观效果时，有机色粉容易在光老化热老化过程中发生严重的变色现象，导致电功工具美观程度大打折扣。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物，包括以下重量份的组分：聚酰胺6树脂40-60份、玻璃纤维20-50份、紫外光吸收剂0.1-0.3份、光稳定剂0.1-0.3份、有机色粉0.05-1份和离子聚合物1.0-5.0份。
本发明利用离子聚合物与聚酰胺6树脂和有机色粉形成共价键网络，从而减缓或束缚有机色粉的迁移，使得有机色粉受光变色能力减弱，从而提升组合物的光老化耐候性能。本发明通过添加适量的离子聚合物，与本发明特定的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的配方相互协同，制备得到彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物。
优选地，所述聚酰胺6树脂：有机色粉：离子聚合物的重量份之比为(40～50)：(0.1～0.5)：(3～4)。本申请发明人经过大量创造性试验探究后发现，彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物采用上述组分及重量份选择时，最终制备得到的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的耐光老化性能达到最佳。
优选地，所述离子聚合物是含有金属离子的乙烯-甲基丙烯酸共聚物，所述金属离子包括Mg2+、Li+、Na+和Zn2+中的一种或组合。本申请发明人经过大量创造性试验探究后发现，所述含有金属离子的乙烯-甲基丙烯酸共聚物的离子键使其在聚酰胺6树脂和有机色粉之间形成离子或共价键，从而改变着色剂的分散状态，最终制备得到的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的耐候性达到最佳。
优选地，所述聚酰胺6树脂的相对粘度为2.0-3.4，所述相对粘度的测试方法参照GB/T1632-93。本申请发明人经过大量创造性试验探究后发现，在本发明优选的相对粘度的范围内，最终制备得到的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物可以更好的达到耐候性效果。
优选地，所述玻璃纤维为平均直径为7-17μm的短切玻璃纤维。
优选地，所述紫外光吸收剂为苯并三唑类紫外光吸收剂；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂；所述有机色粉为有机染料和/或有机颜料。优选地，所述有机颜料包括偶氮颜料、酞菁颜料、三芳甲烷颜料、多环颜料中的一种或多种；所述有机染料包括偶氮染料、蒽脂染料、靛族染料、硫化染料、芳甲烷染料、菁染料、酞菁染料、杂化染料中的一种或多种。
优选地，所述彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物还包括增韧剂0-30份、润滑剂0.3-0.5份和抗氧剂0.2-0.5份。
优选地，所述抗氧剂为无机磷酸盐和/或有机胺型抗氧剂；所述增韧剂为热塑性弹性体改性增韧剂和/或乙烯类三元共聚物；所述润滑剂为蒙旦蜡和/或硅酮类润滑剂。
此外，本发明提供了上述的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的制备方法，包括：按配比称量各种原料，将上述原料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥处理后得到所述彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物。
进一步地，本发明提供了所述的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物在电动工具壳体材料中的应用。本发明可满足电动工具壳体颜色鲜艳、色彩饱和度高、耐候性好的要求。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明通过添加较低含量的离子聚合物，利用离子键与尼龙树脂和有机小分子颜料或染料形成共价键网络，从而减缓或束缚有机色粉的迁移，使得有机色粉受光变色能力减弱，从而提升彩色聚酰胺组合物的光老化耐候性能。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、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。
实施例中，所使用的实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，本发明实施例和对比例均采用相同的抗氧剂。
现对实施例及对比例所用原料做如下说明，但不限于这些材料：
聚酰胺6树脂：
PA6-1：牌号M2400，广东新会美达，根据GB/T1632-93测试标准测量的相对粘度为2.4；
PA6-2：牌号M2000，广东新会美达，根据GB/T1632-93测试标准测量的相对粘度为2.0；
PA6-3：牌号M3400，广东新会美达，根据GB/T1632-93测试标准测量的相对粘度为3.4。
离子聚合物：
离子聚合物A：型号为Surlyn 9910，含有Zn2+的乙烯-甲基丙烯酸共聚物，密度0.97g/cm3，熔点86℃，厂家为陶氏化学公司；
离子聚合物B：型号为Surlyn 9320，含有Zn2+的乙烯-甲基丙烯酸共聚物，密度0.96g/cm3，熔点70℃，厂家为陶氏化学公司；
离子聚合物C：型号为Surlyn 8920，含有Na+的乙烯-甲基丙烯酸共聚物，密度0.95g/cm3，熔点88℃，厂家为陶氏化学公司；
有机色粉：
染料红S.R.149(CAS：71902-18-6)、颜料橙P.O.68(CAS:42844-93-9)和染料红S.R.225(CAS：172306-87-5)，市售；
玻璃纤维：直径为7～17μm的短切玻璃纤维，市售；
紫外光吸收剂：型号为紫外线吸收剂234，市售；
光稳定剂：型号为光稳定剂944、型号为光稳定剂119，市售；
增韧剂：POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、增韧剂PTW，市售；
润滑剂：蒙旦蜡、硅酮，市售；
抗氧剂：抗氧剂1098、Bruggolen H10，市售；
实施例1-12及对比例1-4
实施例1-12及对比例1-4的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的组分及重量份选择和性能如表1、表2所示，其中，实施例1-12及对比例1-4的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的制备方法，包括如下步骤：
1)按配方比例称取除玻璃纤维以外的其它组分原料，通过高速搅拌机混合均匀，将玻璃纤维称好后放入侧喂料斗中备用；
2)将上述除玻璃纤维以外的其它组分原料通过双螺杆挤出机的主喂料口加入，玻璃纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口喂入，经过熔融挤出、造粒、干燥处理等工序后得到所述彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物。
将实施例1-12及对比例1-4制备的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物注塑成100mm*100mm*2mm的样片，进行耐候性能测试，具体测试方法按照ISO 4892-2：2013标准要求，辐照200h，采用F02-10(CWF)光源测试试样耐候测试前后L、a、b值的变化，计算△Ecmc。
表1为实施例1～12的组分配方及性能组分(重量份)
注：表中“-”表示未添加该组分。
表2为对比例1～4的组分配方及性能
注：表中“-”表示未添加该组分。
由实施例1、对比例1-2对比可知，离子聚合物的重量份选择对本发明彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的耐候性影响较大，对比例1未添加离子聚合物，对比例2离子聚合物加入量过多，离子聚合物过多或过少都会导致离子聚合物与聚酰胺6树脂和有机色粉形成共价键网络不完善，存在结构缺陷。而且，离子聚合物过量可能会削弱配方中的紫外光吸收剂和光稳定剂的作用。对比后可知，所述离子聚合物为1-5份时，彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的耐候性能较好。
由实施例1、对比例3-4对比可知，聚酰胺6树脂的重量份选择对本发明彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的耐候性影响较大，聚酰胺6树脂过多或过少都会导致离子聚合物与聚酰胺6树脂和有机色粉形成共价键网络不完善，存在结构缺陷，当聚酰胺6树脂为40-60份时，彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的耐候性能较好。
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)
1.一种彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚酰胺6树脂40-60份、玻璃纤维20-50份、紫外光吸收剂0.1-0.3份、光稳定剂0.1-0.3份、有机色粉0.05-1.0份和离子聚合物3-5份；
所述有机色粉为有机染料和/或有机颜料；
所述有机颜料包括偶氮颜料和/或酞菁颜料；
所述有机染料包括偶氮染料和/或酞菁染料；
所述离子聚合物是含有金属离子的乙烯-甲基丙烯酸共聚物，所述金属离子包括Mg2+、Li+、Na+和Zn2+中的一种或组合。
2.如权利要求1所述的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物，其特征在于，所述聚酰胺6树脂：有机色粉：离子聚合物的重量份之比为（40~50）：（0.1~0.5）：（3~4）。
3.如权利要求1所述的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物，其特征在于，所述聚酰胺6树脂的相对粘度为2.0-3.4。
4.如权利要求1所述的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物，其特征在于，所述玻璃纤维为平均直径为7-17μm的短切玻璃纤维。
5.如权利要求1所述的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物，其特征在于，所述紫外光吸收剂为苯并三唑类紫外光吸收剂；所述光稳定剂为受阻胺类光稳定剂。
6.如权利要求1所述的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物，其特征在于，所述彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物还包括增韧剂0-30份、润滑剂0.3-0.5份和抗氧剂0.2-0.5份。
7.如权利要求6所述的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物，其特征在于，所述抗氧剂为无机磷酸盐和/或有机胺型抗氧剂；所述增韧剂为热塑性弹性体改性增韧剂和/或乙烯类三元共聚物；所述润滑剂为蒙旦蜡和/或硅酮类润滑剂。
8.如权利要求1-7任一项所述的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物的制备方法，其特征在于，包括：按配比称量各种原料，将上述原料加入双螺杆挤出机中进行熔融挤出、造粒、干燥处理后得到所述彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物。
9.如权利要求1-7任一项所述的彩色耐候玻纤增强聚酰胺组合物在电动工具壳体中的应用。
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