CN114685983B - 一种pa56组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PA56组合物,按重量份计,包括以下组分:PA56 98份;石墨与褐煤酸金属盐复合物3‑8份。本发明通过采用石墨与褐煤酸金属盐的复配体系通过高速球磨得到多层结构的微观形貌,厚度3‑20纳米,直径0.1‑20微米,能够同时使本发明PA56组合物具有良好的抗静电性,并且表面具有良好的表面金属光泽度。

Description

一种PA56组合物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,特别是涉及一种PA56组合物及其制备方法和应用。
背景技术
近年来,以微生物发酵的方法得到的戊二胺为原料制备生物基聚酰胺越来越受到大家的关注。经过多年的发展,国内生物基PA56的工业化生产技术已经非常成熟。PA56与PA66结构相似,二者的熔点、干态的力学性能也相当,行业内对于利用PA56替代PA66的呼声非常高。加速推动PA56在汽车、家电、工业电子等领域的应用,成为公认的降低碳排放的有效途径之一。
PA56与PA66的分子结构相似,分别为戊二胺、己二酸缩聚和己二胺、己二酸缩聚而成,分子链末端为羧基和氨基。PA66属于偶偶型碳原子排列,分子链呈现中心对称,其分子链反平行和平行排布是等效的,酰胺基团之间形成氢键密度较高。但是,一方面PA56属于奇偶型碳原子排列,其分子链称非中心对称,酰胺基团之间形成氢键的概率大大降低。正因为这种结构上的差异,导致PA56的结晶速度和结晶度比PA66低,导致表面光泽度较低。另一方面,为了提升尼龙组合物的抗静电性,现有技术主要是通过添加较多的石墨烯与抗静电剂实现。参考专利CN106479166B公开了一种抗静电低VOC聚酰胺6复合材料,主要是通过添加16-24份氧化石墨烯(占总复合材料总量的20%以上),但大量的石墨烯会导致力学性能降低。专利申请CN110511375A公开了一种抗静电聚酰胺复合材料,主要是通过在聚酰胺的聚合过程中同时加入石墨烯水溶液和磺酸盐基团,而磺酸盐的离子与石墨烯表面的极性基团,如羟基、羧基,形成较强的吸引力,从而可有效改善石墨烯易团聚的特性,使得纳米级的石墨烯可在聚酰胺分子链间均匀分散,提高石墨烯的导电效率。但是磺酸盐的加入会破坏聚酰胺分子间氢键,不利于聚酰胺的结晶及其物理性能。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种PA56组合物,具有抗静电效果好、高金属光泽的优点。
本发明的另一目的在于提供制备方法和应用。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种PA56组合物,按重量份计,包括以下组分:
PA56 98份;
石墨与褐煤酸金属盐复合物 3-8份;
其中,石墨与褐煤酸金属盐的重量比为(2-8):(8-2);
石墨与褐煤酸金属盐复合物的微观形貌为多层结构,厚度3-20纳米,直径0.1-20微米。
石墨与褐煤酸金属盐复合物通过石墨与褐煤酸金属盐进行球磨获得,球磨后褐煤酸金属盐与多层石墨烯融为一体,无法通过简单方法分离;石墨在球磨过程中被剥离成几个至十几层石墨烯。
具体的,石墨与褐煤酸金属盐复合物的制备方法:按照比例,将褐煤酸金属盐与石墨混合物放入球磨罐,通过行星球磨机(MITR-YXQM-2L)的转速200-400转/min,球磨3-10小时,取出黑色混合物,即为石墨与褐煤酸金属盐复合物。
所述的石墨来源于天然石墨或鳞片石墨;优选鳞片石墨。
所述的褐煤酸金属盐选自褐煤酸钠、褐煤酸钙、褐煤酸镁、褐煤酸铝、褐煤酸锂中的至少一种;优选的,所述的褐煤酸金属盐选自褐煤酸钠、褐煤酸钙中的至少一种。
优选的,所述的石墨与褐煤酸金属盐的重量比为(3-7):(7-3);更优选(4-4.9):(6-5.1)。
所述的PA56的相对粘度为2.4-2.8。
为了进一步提高表面金属光泽度,按重量份计,还包括0.01-1份的超高分子量聚硅氧烷,所述的超高分子量聚硅氧烷的重均分子量为700000~1800000。
优选的,超高分子量聚硅氧烷0.2-0.4份。
PA56组合物的制备方法,包括以下步骤:按照配比,将各组分混合均匀后经双螺杆挤出机塑化、挤出、牵引、冷却、切粒、干燥后得到PA56组合物,双螺杆挤出机设置温度为250~270℃,螺杆转速为300~400转/分。
PA56组合物的应用,用于制备电子器件外壳。
本发明具有如下有益效果:
本发明通过球磨法制备石墨与褐煤酸金属盐的复合物,使得复合物的厚度与直径在本发明的范围内,不仅使得石墨具有良好的分散性,并且能够减少树脂基体中石墨分散体之间的间距,因此能够在减少石墨的添加量的前提下,提升石墨的分布,实现表面抗静电性能的提升(表面电阻= 1*10^6~1*10^11Ω时具有良好的抗静电效果,优选表面电阻= 1*10^8~1*10^10Ω,更优选表面电阻=5*10^8~7*10^9Ω)(注:1*10^11Ω表示100000000000Ω),以及进一步提升表面金属光泽度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例和对比例所用原材料来源如下:
PA56:PA56 Ecopent-1273,相对粘度2.6-2.8,上海凯赛生物技术股份有限公司;
鳞片石墨:江苏先丰纳米材料科技有限公司;
天然石墨:青岛朗芮特石墨有限公司;
褐煤酸钠:LICOMONT NAV101 PWD,德国科莱恩;
褐煤酸钙:LICOMONT CAV102 PWD,德国科莱恩;
褐煤酸镁:市售。
褐煤酸铝:市售。
褐煤酸锂:市售。
石墨与褐煤酸金属盐复合物的制备方法:按照比例,将褐煤酸金属盐与石墨混合物放入球磨罐,通过行星球磨机(MITR-YXQM-2L)的转速300转/min,球磨5小时,取出黑色混合物,即为石墨与褐煤酸金属盐复合物。
复合物的平均厚度与平均直径的测试方法:厚度通过原子力显微镜(AFM)测试,并统计至少100份样本;直径通过扫描电子显微镜(SEM)测试,并统计至少100份样本。
表1:石墨与褐煤酸金属盐复合物的信息表
续表1:
球磨后的鳞片石墨:将鳞片石墨放入球磨罐,通过行星球磨机(MITR-YXQM-2L)的转速320转/min,球磨7小时。经测试,该石墨的厚度为13.0纳米,直径为8.8微米。
超高分子量聚硅氧烷A:CDM50-0501重均分子量:800000 g/mol,赛陶高分子材料(上海)有限公司;
超高分子量聚硅氧烷B:CDM50-0502重均分子量:1200000 g/mol;赛陶高分子材料(上海)有限公司。
硬脂酸盐:市售;
实施例和对比例PA56组合物的制备方法:按照配比,将各组分混合均匀后经双螺杆挤出机塑化、挤出、牵引、冷却、切粒、干燥后得到PA56组合物,双螺杆挤出机设置温度为250~270℃,螺杆转速为300~400转/分。
各项测试方法:
(1)表面电阻:参照GB/T 1410-2006测试。
(2)光泽度:参照GB/T 8807-1988测试。
表2:实施例1-7 PA56组合物各组分含量(重量份)及测试结果
由实施例1-7可知,优选石墨与褐煤酸金属盐的重量比为(3-7):(7-3),更优选(4-4.9):(6-5.1)时抗静电性越好。
表3:实施例8-14 PA56组合物各组分含量(重量份)及测试结果
由实施例1/9-12可知,褐煤酸金属盐的种类主要影响表面电阻,因此优选褐煤酸钠、褐煤酸钙。
表4:实施例15-19 PA56组合物各组分含量(重量份)及测试结果
由实施例1/15-19可知,添加一定量的超高分子量聚硅氧烷能够进一步提升光泽度。
表5:对比例PA56组合物各组分含量(重量份)及测试结果
由对比例1可知,当复合物添加量过低时,表面电阻值过高使抗静电效果不好,并且表面光泽度低,无金属光泽。
由对比例2可知,当复合物添加量过高时,表面电阻值过低抗静电效果也差,并且虽然表面光泽度高但是有白色物析出。
由对比例3可知,复合物中石墨含量过低,难以降低电阻值至合适范围内,并且由于褐煤酸金属盐含量过高而导致白色物的析出。
由对比例4可知,复合物中石墨含量过高,在研磨过程中难以将石墨的厚度降低至20纳米以下,因此难以形成金属光泽。
由对比例5/6可知,直接添加石墨无法有效降低表面电阻以及形成表面金属光泽。
由对比例7可知,石墨与褐煤酸金属盐的简单复配,无法有效降低电阻值形成表面电阻光泽。
由对比例8可知,石墨与常规润滑剂硬脂酸盐的共混研磨很难有效降低石墨的厚度与直径,导致降低电阻值效率低,并难以形成金属表面光泽。

Claims (13)

1.一种PA56组合物,其特征在于,按重量份计,包括以下组分:
PA56 98份;
石墨与褐煤酸金属盐复合物 3-8份;
其中,石墨与褐煤酸金属盐的重量比为(2-8):(8-2);石墨与褐煤酸金属盐复合物的微观形貌为多层结构,厚度3-20纳米,直径0.1-20微米。
2.根据权利要求1所述的PA56组合物,其特征在于,所述的褐煤酸金属盐选自褐煤酸钠、褐煤酸钙、褐煤酸镁、褐煤酸铝、褐煤酸锂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的PA56组合物,其特征在于,所述的褐煤酸金属盐选自褐煤酸钠、褐煤酸钙中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的PA56组合物,其特征在于,所述的石墨与褐煤酸金属盐的重量比为(3-7):(7-3)。
5.根据权利要求4所述的PA56组合物,其特征在于,所述的石墨与褐煤酸金属盐的重量比为(4-4.9):(6-5.1)。
6.根据权利要求1所述的PA56组合物,其特征在于,所述的石墨来源于天然石墨或鳞片石墨。
7.根据权利要求6所述的PA56组合物,其特征在于,所述的石墨来源于鳞片石墨。
8.根据权利要求1所述的PA56组合物,其特征在于,石墨与褐煤酸金属盐复合物通过球磨获得。
9.根据权利要求1所述的PA56组合物,其特征在于,所述的PA56的相对粘度为2.4-2.8。
10.根据权利要求1所述的PA56组合物,其特征在于,按重量份计,还包括0.01-1份的超高分子量聚硅氧烷,所述的超高分子量聚硅氧烷的重均分子量为700000~1800000。
11.根据权利要求10所述的PA56组合物,其特征在于,超高分子量聚硅氧烷0.2-0.4份。
12.权利要求1-10任一项所述PA56组合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:按照配比,将各组分混合均匀后经双螺杆挤出机塑化、挤出、牵引、冷却、切粒、干燥后得到PA56组合物,双螺杆挤出机设置温度为250~270℃,螺杆转速为300~400转/分。
13.权利要求1-10任一项所述PA56组合物的应用,其特征在于,用于制备电子器件外壳。
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