CN114591622A - 一种聚酰胺聚丙烯合金材料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚酰胺聚丙烯合金材料及其制备方法与应用。材料包括以下重量份计的组分：聚酰胺6树脂20‑55份、聚丙烯树脂18‑30份、PA MXD6树脂4‑10份、乙烯乙烯醇共聚物3‑8份、相容剂3‑8份、玻璃纤维25‑35份、抗氧剂0.5‑1份、润滑剂0.5‑1份。本发明采用马来酸酐接枝聚丙烯、PA MXD6树脂和EVOH，对PA6树脂和PP树脂进行增容改性，可显著提升耐热老化性能和耐电解液性能，提升拉伸强度并改善制品外观，得到的材料兼具优异力学性能、良好外观、高耐老化性和耐电解液性能，延伸了PA/PP合金的综合性能；材料可用于汽车零部件，尤其是汽车发动机舱内的零部件。

Description

一种聚酰胺聚丙烯合金材料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种聚酰胺聚丙烯合金材料及其制备方法与应用。
背景技术
聚酰胺(PA)又称尼龙，具有优异的力学性能、自润滑性、耐磨性、耐热性、耐油性等，产量居五大工程塑料之首，被广泛应用于电子电器、汽车、机械、轨道交通等领域。在汽车领域中，尼龙材料主要应用于底盘及动力总成零部件，需要满足耐高温，耐溶剂，高强度、高刚性等要求。节能减排是当前汽车工业的发展的重要趋势，对汽车工程塑料进行减重设计是实现汽车轻量化，从而达到节能减排的重要途径之一。聚丙烯(PP)具有易加工、价格低廉、密度低、吸水性低等特性，利用PA和PP共混制备PA/PP合金材料，不仅能够显著降低材料的成本、一定程度上降低PA的吸水率，而且可以大大降低材料的密度。因此，PA/PP合金具有低成本、低密度、高尺寸稳定性等优点，应用潜力较大。
目前市面上已经有成熟的PA/PP合金产品，广泛应用于家电和汽车领域。但是，PA和PP两者极性相差较大，共混体系的相容性较差，从而影响合金材料的力学性能。对于玻纤增强体系，两组分相容性差势必会导致材料外观易出现浮纤。另外，众所周知，尼龙材料的耐化学性较好，唯独耐强酸性能较差，而发动机舱中可能面临电解液环境，目前的PA/PP合金的耐热性较好，但耐老化和耐电解液性能方面不足。因此，对于在汽车发动机舱内的应用，PA/PP合金还需要解决耐老化和耐电解液的问题。
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，提供一种聚酰胺聚丙烯合金材料及其制备方法与应用。该合金材料兼具优异力学性能、良好的外观、高耐老化性和耐电解液性能，大大延伸了综合性能。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种聚酰胺聚丙烯合金材料，包括以下重量份计的组分：聚酰胺6树脂20-55份、聚丙烯树脂18-30份、PA MXD6树脂4-10份、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)3-8份、相容剂3-8份、玻璃纤维25-35份、抗氧剂0.5-1份、润滑剂0.5-1份。
优选地，所述聚酰胺聚丙烯合金材料，包括以下重量份计的组分：聚酰胺6树脂28-49份、聚丙烯树脂20-25份、PA MXD6树脂5-6份、乙烯乙烯醇共聚物(EVOH)5份、相容剂5份、玻璃纤维30份、抗氧剂0.75份、润滑剂0.75份。
优选地，所述聚酰胺6树脂的相对粘度为2.2～2.8，测试标准为ISO 307-2019，测试条件为98％硫酸、25℃。
优选地，所述聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯；更优选地，所述聚丙烯树脂的密度范围为0.894～0.914g/cm3，ISO 1133-2011标准，190℃、2.16kg测试条件下的熔体流动速率为1～100g/10min。
优选地，所述PA MXD6树脂为相对粘度为2.4-2.6，测试标准为ISO 307-2019，测试条件为98％硫酸、25℃。PA MXD6树脂粘度过低，不利于多组分树脂的相互融合分散；粘度过高，熔体强度高不利外观浮纤的消除。
优选地，所述乙烯乙烯醇共聚物的乙烯摩尔分数为32～44％。乙烯乙烯醇共聚物中乙烯含量过低，阻隔性能下降；乙烯含量过高，与聚酰胺的相容性差。
优选地，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
优选地，所述玻璃纤维为直径为7～17μm的短切玻璃纤维。
优选地，所述抗氧剂为季戊四醇类、芳香胺类抗氧剂的至少一种。
优选地，所述润滑剂为聚乙烯蜡类、脂肪酸酰胺类、多元醇酯类润滑剂。
上述聚酰胺聚丙烯合金材料的制备方法，包括以下步骤：将聚酰胺6树脂、聚丙烯树脂、PA MXD6树脂、乙烯乙烯醇共聚物、相容剂、抗氧剂、润滑剂混合均匀，玻璃纤维侧喂，挤出机塑化，挤出，牵引，得到聚酰胺聚丙烯合金材料。
所述聚酰胺聚丙烯合金材料经冷却、切粒、干燥，得到成品。
所述挤出机为双螺杆挤出机，设置温度为220～250℃，螺杆转速为300～400转/分。
上述聚酰胺聚丙烯合金材料在制备汽车零部件中的应用。
优选地，所述汽车零部件为汽车发动机舱内的零部件。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明采用相容剂、PA MXD6树脂和EVOH，对聚酰胺6树脂和聚丙烯树脂进行增容改性，可显著提升耐热老化性能和耐电解液性能，提升拉伸强度并改善制品外观：在相容剂的基础上引入EVOH，提升聚酰胺6树脂和聚丙烯树脂的相容性，提高力学性能，改善制品外观；EVOH的高阻隔性和挤出成纤特性显著提高合金材料的长期耐热氧老化性能和耐电解液的性能，PA MXD6在提高聚酰胺6阻隔性、耐老化性能的同时，可以改善制品的外观，制品表面浮纤少。本发明的聚酰胺聚丙烯合金材料兼具优异力学性能、良好的外观、高耐老化性和耐电解液性能，大大延伸了PA/PP合金的综合性能，可用于汽车零部件的制备，尤其是汽车发动机舱内的零部件。
附图说明
图1是待电解液测试结果图；其中，a为材料未被腐蚀的状态，b为材料被轻微腐蚀的状态，c为材料被严重腐蚀的状态。
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。
现对实施例及对比例所用原料来源做如下说明：
PA6树脂：海阳化纤，PA6 HY-2500A，相对粘度为2.5；
PA MXD6树脂：上海盈固化工；INGOO-MXD6-25，相对粘度为2.5；INGOO-MXD6-24，相对粘度为2.4；INGOO-MXD6-26，相对粘度为2.6；INGOO-MXD6-27，相对粘度为2.7；
PP树脂：镇海炼化，PP M60T，均聚聚丙烯，密度为0.9g/cm3，190℃、2.16kg测试条件下熔体流动速率为60g/10min；
EVOH：可乐丽；L171B，乙烯摩尔分数为27％；F101B，乙烯摩尔分数为32％；H171B，乙烯摩尔分数为38％；E171B，乙烯摩尔分数为44％；G156B，乙烯摩尔分数为48％；
相容剂：马来酸酐接枝聚丙烯，佳易容，CMG9801；马来酸酐接枝SEBS，沈阳科通，KT-25；
玻璃纤维：巨石集团，玻纤ECS10-03-568H，直径为10μm的短切玻璃纤维；
抗氧剂：市售，NAUGARD 445；
润滑剂：市售，润滑剂C-540A。
下述实施例和对比例中，如无特别说明，非发明点组分(抗氧剂、润滑剂)均通过市售获得，且平行实验中使用的是相同的非发明点组分(抗氧剂、润滑剂)。
实施例1-12及对比例1-9
实施例1-12及对比例1-9的聚酰胺聚丙烯合金材料，组分、重量份及其性能检测结果如表1和表2所示。
聚酰胺聚丙烯合金材料的制备方法，包括如下步骤：将干燥的PA6树脂、PP树脂、PAMXD6树脂、EVOH、相容剂、抗氧剂和润滑剂混合均匀，加入双螺挤出机，玻纤由侧喂口加入。经双螺杆挤出机塑化、挤出、牵引、冷却、切粒、干燥，得到粒料。双螺杆挤出机设置温度为220～250℃，螺杆转速为300～400转/分。
性能检测方法如下：
拉伸强度：聚酰胺聚丙烯合金材料注塑成ISO 527 1A样条，参考ISO 527-2012标注，测试拉伸断裂强度，测试速度5mm/min。
外观评估：聚酰胺聚丙烯合金材料于80℃模温、250℃注塑成型，制成200*50*2mm的样板。将样板扫描成高分辨率图片，并使用软件ImageJ对扫描图片进行Particles数量分析，获得扫描区域白色斑点的面积占比，即为样品表面的浮纤面积比例。浮纤面积比例越大，表明外观浮纤越严重，外观越差。
老化性能：聚酰胺聚丙烯合金材料ISO 527 1A拉伸样条置于150℃老化箱内，1000H后取出，参考ISO 527-2012测试拉伸强度，并根据初始拉伸强度计算性能保持率。
耐电解液：将浓度为34％的硫酸溶液滴落于聚酰胺聚丙烯合金材料样板表面，放置5min，擦拭，清水冲洗表面，观察是否有腐蚀。材料未被腐蚀的状态如图1a所示，材料轻微腐蚀的状态如图1b所示，材料严重腐蚀的状态如图1c所示。
表1
Figure BDA0003572151700000041
Figure BDA0003572151700000051
表2
Figure BDA0003572151700000052
本发明旨在开发出拉伸强度、耐老化性能、外观以及耐电解液性能均衡的材料，单一性能突出的产品往往不具有应用价值，也无技术难度。结果显示，本发明的聚酰胺聚丙烯合金材料兼具优异力学性能、良好的外观、高耐老化性和耐电解液性能。
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 (10)

1.一种聚酰胺聚丙烯合金材料，其特征在于，包括以下重量份计的组分：聚酰胺6树脂20-55份、聚丙烯树脂18-30份、PA MXD6树脂4-10份、乙烯乙烯醇共聚物3-8份、相容剂3-8份、玻璃纤维25-35份、抗氧剂0.5-1份、润滑剂0.5-1份。
2.根据权利要求1所述聚酰胺聚丙烯合金材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂选自均聚聚丙烯。
3.根据权利要求2所述聚酰胺聚丙烯合金材料，其特征在于，所述聚丙烯树脂的密度范围为0.894～0.914g/cm3，190℃、2.16kg测试条件下的熔体流动速率为1～100g/10min。
4.根据权利要求1所述聚酰胺聚丙烯合金材料，其特征在于，
所述聚酰胺6树脂的相对粘度为2.2～2.8；
所述PA MXD6树脂为相对粘度为2.4-2.6。
5.根据权利要求1所述聚酰胺聚丙烯合金材料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。
6.根据权利要求1所述聚酰胺聚丙烯合金材料，其特征在于，所述玻璃纤维为直径为7～17μm的短切玻璃纤维。
7.根据权利要求1所述聚酰胺聚丙烯合金材料，其特征在于，
所述抗氧剂为季戊四醇类、芳香胺类抗氧剂的至少一种；
所述润滑剂为聚乙烯蜡类、脂肪酸酰胺类、多元醇酯类润滑剂。
8.根据权利要求1所述聚酰胺聚丙烯合金材料，其特征在于，所述乙烯乙烯醇共聚物的乙烯摩尔分数为32～44％。
9.权利要求1-8任一项所述聚酰胺聚丙烯合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚酰胺6树脂、聚丙烯树脂、PA MXD6树脂、乙烯乙烯醇共聚物、相容剂、抗氧剂、润滑剂混合均匀，玻璃纤维侧喂，挤出机塑化，挤出，牵引，得到聚酰胺聚丙烯合金材料；
所述聚酰胺聚丙烯合金材料经冷却、切粒、干燥，得到成品；
所述挤出机为双螺杆挤出机，设置温度为220～250℃，螺杆转速为300～400转/分。
10.权利要求1-8任一项所述聚酰胺聚丙烯合金材料在制备汽车零部件中的应用，所述汽车零部件为汽车发动机舱内的零部件。
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