CN115322561A - 一种高光泽玻纤增强pa6茂金属接枝pe合金材料及制备方法 - Google Patents

一种高光泽玻纤增强pa6茂金属接枝pe合金材料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高分子材料加工技术领域，公开了一种高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料及制备方法。所述高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料按重量份计，包含PA6树脂60‑80份，短切玻璃纤维20‑40份，PE树脂2‑6份，硫酸钙晶须2‑8份，抗氧剂0.1‑0.5份，无机填料0.1‑0.5份，熔指调节剂0‑0.5份。本发明的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料以PA6树脂为基材，用短切玻璃纤维增强基体树脂，与茂金属接枝PE树脂相结合，同时复配硫酸钙晶须、抗氧剂、无机填料等组分，所得合金材料具有优异的物理性能、低结晶温度和高流动性等特点。

Description

一种高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料及制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料加工技术领域，具体是涉及一种高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料及制备方法。
背景技术
近年来科技水平进步迅速，各行各业的产品都在不断地升级换代。随着玻纤增强PA6(聚酰胺)材料逐步走向成熟，客户对材料的要求也越来越多样化、严谨化，玻纤增强PA6材料高性能化、多功能化的发展趋势不可避免。
因PA6材料在工程塑料中有着较高的体量，近几年对玻纤增强PA6材料的研究进展在加快。玻纤增强PA6材料除了具有PA6原有的耐化学腐蚀、耐久性、韧性好等优良性能外，强度、硬度、刚度等都大大提高。然而，在制作玻纤增强改性的PA6材料时随着玻纤含量的增加，材料注塑后，易出现表面粗糙、光泽度差等问题。所以目前玻纤增强PA6材料存在表面流痕，浮纤等缺陷，在电动以及园林工具外壳等领域的应用上受到一定限制。因此，开发出一款具备优良机械性能和良好注塑外观的高光泽玻纤增强PA6材料具有重要应用意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料及制备方法。本发明的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料以PA6树脂为基材，用短切玻璃纤维增强基体树脂，与茂金属接枝PE树脂相结合，同时复配硫酸钙晶须、抗氧剂、无机填料等组分，所得合金材料具有优异的物理性能、低结晶温度和高流动性等特点。
为达到本发明的目的，本发明的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料按重量份计，包含PA6树脂60-80份，短切玻璃纤维20-40份，PE树脂2-6份，硫酸钙晶须2-8份，抗氧剂0.1-0.5份，无机填料0.1-0.5份，熔指调节剂0-0.5份。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料按重量份计，包含PA6树脂60-80份，短切玻璃纤维20-40份，PE树脂2-6份，硫酸钙晶须2-8份，抗氧剂0.1-0.5份，无机填料0.1-0.5份，熔指调节剂0.1-0.5份。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述PA6树脂是2.4粘度，在温度250℃、试验负荷2.16kg下熔融指数为50-60g/10min的PA6树脂。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述短切玻璃纤维是一种E玻璃纤维，它的纤维直径在5-20μm之间，短切玻纤长度在2500-3500μm之间。
优选地，在本发明的一些实施例中，综合考量材料的刚性和冲击强度以及流动性，所述短切玻璃玻纤在所述增强PA6材料中的质量分数为20-40％。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述PE树脂是一种经过茂金属接枝改性后的PE材料。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述硫酸钙晶须是一种纤维长度8-30μm，纤维直径0.5-1.0μm的硫酸钙无机纤维。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类辅助抗氧剂的组合，两者质量比为0.5-1.5：1.5-2.5。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述无机填料为钒酸铋。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述熔指调节剂为己二酸。
另一方面，本发明还提供了一种前述高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取PA6树脂、短切玻璃纤维、PE树脂、硫酸钙晶须、抗氧剂和无机填料，备用；
(2)将PA6树脂加入到搅拌机中，然后加入PE树脂、抗氧剂、熔指调节剂、无机填料、硫酸钙晶须，常温下搅拌均匀；
(3)将经步骤(2)混合好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，其中短切玻璃纤维在挤出段工艺中以侧喂料的形式加入。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述同向双螺杆挤出机螺杆直径为40-65mm，螺杆的长径比为40：1。
进一步地，在本发明的一些实施例中，所述熔融塑化温度设定为第一段210℃-230℃，第二段220℃-240℃，第三段220℃-240℃，第四段220℃-240℃，第五段215℃-235℃，第六段215℃-235℃，第七段215℃-235℃，第八段215℃-235℃，第九段220℃-240℃，第十段230℃-250℃，熔体温度220℃-260℃，机头温度230℃-250℃。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
(1)本发明通过选用短切玻璃纤维增强PA6树脂，在复合体系中起到很好支撑作用，相比于添加普通玻纤的复合材料，本发明的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料具有更好的物理性能；
(2)本发明的合金材料中同时复配一定比例的硫酸钙晶须，因其相比玻纤更细的直径和长度，可以很好的填充PA6树脂和玻纤之间的空隙，从而起到很好的补强作用；
(3)本发明的合金材料中采用无机填料钒酸铋作为改性助剂，较大的降低了材料的结晶温度，有效的改善了玻纤增强材料在注塑成型过程中可能引起的表面流痕及浮纤等问题；
(4)本发明的合金材料中添加了流动改性类助剂，大大提高了材料的熔指流动速率，避免了玻纤增强PA6材料在注塑过程的因材料流动性不足所造成的诸多问题。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显只指单数形式。
此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1-3与对比例1-5
一种高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，按重量份计包括以下组分：
Figure BDA0003765119560000051
具体加入的物料及其重量份数以表1为准。
其中，所述PA6树脂是2.4粘度，在温度250℃、试验负荷2.16kg下熔融指数为50-60g/10min的PA6树脂；所述短切玻璃纤维是一种E玻璃纤维，它的纤维直径在5-20μm之间，短切玻纤长度在2500-3500μm之间，所述PE树脂是一种经过茂金属接枝改性后的PE材料；所述硫酸钙晶须是纤维长度8-30μm，纤维直径0.5-1.0μm的硫酸钙无机纤维；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010、亚磷酸酯类辅助抗氧剂626的组合，两者质量比为1:2；所述无机填料为钒酸铋。
按下述方法制备实施例1-3与对比例1-5的材料：
(1)将PA6树脂加入到高速搅拌机中，然后加入PE树脂、抗氧剂、熔指调节剂、无机填料、硫酸钙晶须，常温下搅拌均匀(具体加入的物料及其重量份数以表1为准)；
(2)将混合好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，其中短切玻璃纤维在挤出段工艺中以侧喂料的形式加入。
上述方法中使用的同向双螺杆挤出机螺杆直径可以为40-65mm，螺杆的长径比为40：1，熔融塑化温度设定为第一段210℃-230℃，第二段220℃-240℃，第三段220℃-240℃，第四段220℃-240℃，第五段215℃-235℃，第六段215℃-235℃，第七段215℃-235℃，第八段215℃-235℃，第九段220℃-240℃，第十段230℃-250℃，熔体温度220℃-260℃，机头温度230℃-250℃，在这些参数范围为内，原料组成不变的情况下，所制备的材料性能几乎一样。
表1实施例1-3和对比例1-5的材料具体配方(单位为公斤)
Figure BDA0003765119560000061
将实施例和对比例中得到的PA6合金材料在120℃烘箱内干燥后进行注塑，注塑为样片，注塑温度如下：
下料段：230℃；第二段：235℃；第三段：240℃；喷嘴：250℃。
将注塑样片放于干燥器中进行状态调节：调节温度为23℃，调节时间为24h；各实施例和对比例材料的性能测试结果如下表2所示。
表2各实施例和对比例材料性能测试结果
Figure BDA0003765119560000071
表3各实施例和对比例材料注塑后表面性状
Figure BDA0003765119560000072
由实施例1与对比例2的性能测试结果可看出：PA6基体树脂经过与茂金属接枝的PE树脂结合后，材料与玻纤之间的复合性较单独PA6基体树脂与玻纤之间的复合性更好，结合更加紧密，材料的机械性能更好。
由实施例2与对比例1的性能测试及注塑后表面结果可看出：硫酸钙晶须因其相比玻纤更细的直径和长度可以很好的填充PA6树脂和玻纤之间的空隙从而起到很好的补强作作用，且材料表面光泽度更高。
由实施例2与对比例3的性能测试及注塑后表面结果可看出：钒酸铋的加入，有效的降低了材料的结晶温度，可以很好地改善材料注塑成型过程中所产生的表面浮纤问题。
由实施例2与对比例4的性能测试及注塑后表面结果可看出：使用较低熔指的PA6树脂J2400较使用较高熔指的PA6树脂J2800所生产的材料机械性能差别不明显，但熔指更高，材料的流动性更好，材料表面更光泽，浮纤更少。
由实施例2与对比例5的性能测试结果可看出：在本发明的复合体系中使用短切玻璃纤维相比普通圆玻璃纤维具有更好的综合物理性能。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，其特征在于，所述高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料按重量份计，包含PA6树脂60-80份，短切玻璃纤维20-40份，PE树脂2-6份，硫酸钙晶须2-8份，抗氧剂0.1-0.5份，无机填料0.1-0.5份，熔指调节剂0-0.5份。
2.根据权利要求1所述的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，其特征在于，所述高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料按重量份计，包含PA6树脂60-80份，短切玻璃纤维20-40份，PE树脂2-6份，硫酸钙晶须2-8份，抗氧剂0.1-0.5份，无机填料0.1-0.5份，熔指调节剂0.1-0.5份。
3.根据权利要求1所述的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，其特征在于，所述PA6树脂是2.4粘度，在温度250℃、试验负荷2.16kg下熔融指数为50-60g/10min的PA6树脂。
4.根据权利要求1所述的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，其特征在于，所述短切玻璃纤维是一种E玻璃纤维，它的纤维直径在5-20μm之间，短切玻纤长度在2500-3500μm之间；优选地，所述短切玻璃玻纤在所述合金材料中的质量分数为20-40％。
5.根据权利要求1所述的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，其特征在于，所述PE树脂是一种经过茂金属接枝改性后的PE材料；优选地，所述硫酸钙晶须是一种纤维长度8-30μm，纤维直径0.5-1.0μm的硫酸钙无机纤维。
6.根据权利要求1所述的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类辅助抗氧剂的组合，两者质量比为0.5-1.5：1.5-2.5。
7.根据权利要求1所述的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，其特征在于，所述无机填料为钒酸铋；优选地，所述熔指调节剂为己二酸。
8.权利要求1-7任一项所述高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按所需重量份数称取PA6树脂、短切玻璃纤维、PE树脂、硫酸钙晶须、抗氧剂和无机填料，备用；
(2)将PA6树脂加入到搅拌机中，然后加入PE树脂、抗氧剂、熔指调节剂、无机填料、硫酸钙晶须，常温下搅拌均匀；
(3)将经步骤(2)混合好的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料，其中短切玻璃纤维在挤出段工艺中以侧喂料的形式加入。
9.根据权利要求8所述的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料的制备方法，其特征在于，所述同向双螺杆挤出机螺杆直径为40-65mm，螺杆的长径比为40：1。
10.根据权利要求8所述的高光泽玻纤增强PA6茂金属接枝PE合金材料的制备方法，其特征在于，所述熔融塑化温度设定为第一段210℃-230℃，第二段220℃-240℃，第三段220℃-240℃，第四段220℃-240℃，第五段215℃-235℃，第六段215℃-235℃，第七段215℃-235℃，第八段215℃-235℃，第九段220℃-240℃，第十段230℃-250℃，熔体温度220℃-260℃，机头温度230℃-250℃。
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