CN116041952B - 一种尼龙组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种尼龙组合物，按重量份计，包括以下组分：长碳链脂肪族尼龙60份；甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯三元共聚物15‑35份；聚醚‑聚酰胺嵌段共聚物1‑4份；滑石粉10‑25份；玻璃纤维10‑30份。本发明申请通过采用甲基丙烯酸甲酯‑丁二烯‑苯乙烯三元共聚物与滑石粉/玻璃纤维的填充体系，以及特定含量的聚醚‑聚酰胺嵌段共聚物，能够满足拉伸强度的同时实现抗翘曲性的提升，同时实现半透明的技术效果。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种尼龙组合物及其制备方法和应用。
背景技术
家用电器种类繁多，款式多样，随着人们对高品质生活需求的不断提升，小家电产品的创新设计也层出不穷。目前，在一些需要一定耐热性能，力学性能的家电部件上，玻纤增强尼龙组合物是不错的选材方案。
虽然玻纤增强尼龙材料以其优异的刚韧平衡特点，是诸多结构部件的优选材料。但是玻纤增强材料由于玻璃纤维的取向以及尼龙材料的结晶特性，往往会带来翘曲变形等问题。现有技术主要是通过颗粒填充与玻纤填充的复配实现一定的抗翘曲性能。但是，这样往往无法得到半透明的尼龙组合物，无法应用于需要一定透明度（一般的，透光率大于等于40%范围内属于本领域的半透明材料）的家电外壳，应用领域受到限制。
因此，如何得到低翘曲并且具有半透明性的尼龙组合物具有实际意义。
发明内容
本发明的目的在于，克服上述技术缺陷，得到一种抗翘曲、半透明的尼龙组合物，及其制备方法和应用。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种尼龙组合物，按重量份计，包括以下组分：
长碳链脂肪族尼龙 60份；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 15-35份；
聚醚-聚酰胺嵌段共聚物 1-4份；
滑石粉 10-25份；
玻璃纤维 10-30份；
所述的长碳链脂肪族尼龙链段含有≥10个碳原子的重复单元。
优选的，按重量份计，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物21-27份、聚醚-聚酰胺嵌段共聚物2-3份。
所述的长碳链脂肪族尼龙选自PA1012、PA1010、PA612、PA610中的至少一种。
优选的，所述的长碳链脂肪族尼龙选自PA1012。
聚醚-聚酰胺嵌段共聚物的熔点可以是130-230℃，优选的，聚醚-聚酰胺嵌段共聚物的熔点为200-230℃。熔点的测试方法是通过差示扫描量热仪测定。
所述的滑石粉的平均粒径范围是4-15微米，优选平均粒径范围是6-10微米。
按重量份计，还包括0-2份助剂，所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
抗氧剂可以是：1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基)苯；2,5-二-叔丁基-4-羟基苄基二甲胺；二乙基-3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基磷酸酯；硬脂基-3,5-二-叔丁基-4-羟基苄基磷酸酯；3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基-3,5-二硬脂基-硫代三唑基胺；2,6-二-叔丁基-4-羟基甲基苯酚；2,4-二-(正辛硫基)-6-(4-羟基-3,5-二-叔丁基甘油烯丙基醚基)-1,3,5-三嗪；N,N’-六亚甲基二(3,5-二-叔丁基-4-羟基-氢化肉桂酰胺)；N,N’-双-(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺；十八烷基-3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；季戊四醇基-四[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]；三甘醇-二[3-(3,5-二甲基-4-羟基苯基)丙酸酯]；二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯]；2,2’-硫代二乙基-二[3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯，等。
润滑剂可以是：硬脂酸盐类润滑剂、脂肪酸类润滑剂、硬脂酸酯类润滑剂中的至少一种；所述的硬脂酸盐类润滑剂选自硬脂酸钙、硬脂酸镁、硬脂酸锌中的至少一种；所述的脂肪酸类润滑剂选自脂肪酸、脂肪酸衍生物、脂肪酸酯中的至少一种；所述的硬脂酸酯类润滑剂选自季戊四醇硬脂酸酯中的至少一种。
本发明的尼龙组合物的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将除玻璃纤维外各组分混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，玻璃纤维侧喂，螺杆温度范围是180-350℃，转速为200-700rpm，得到尼龙复合材料。
本发明的所述尼龙组合物的应用，用于制备半透明的家用电器外壳。
本发明具有如下有益效果
一般的，尼龙树脂作为半结晶聚酯，其中添加玻纤、填料后会增加结晶性导致不透明。本发明通过特定含量的玻璃纤维/分层状结构的填料（滑石粉）/甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物的增强/增韧剂体系，该体系不会过多提升尼龙的结晶性，同时添加特定量的聚醚-聚酰胺嵌段共聚物来破坏尼龙的结晶性，不仅使得本发明的尼龙组合物具有低翘曲的特性，还能够提升一定的透光率达到半透明的效果（本发明尼龙组合物的透光率大于等于40%）。
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。
本发明实施例和对比例所用原材料如下：
PA1012：PA1012 I2，山东祥龙新材料有限公司；
PA1010：PA1010，山东广银新材料有限公司；
PA612：PA612 A120，山东广银新材料有限公司；
PA610：PA610 F120，山东广银新材料有限公司；
PA10T：Vicnyl 6100P NC013，珠海万通特种工程塑料有限公司；
PA6：PA6 M2400，广东新会美达锦纶股份有限公司；
PA66：EP-158，浙江华峰集团。
聚醚-聚酰胺嵌段共聚物A：PELESTAT 6321，熔点为203℃；
聚醚-聚酰胺嵌段共聚物B：PELESTAT 230，熔点为163℃；
聚醚-聚酰胺嵌段共聚物C：PELESTAT NC7530，熔点为176℃；
聚醚-聚酰胺嵌段共聚物D：PELESTAT 300，熔点为135℃。
增韧剂：甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物，熔程为210-240℃，TR552，LG化学。
其它增韧剂A：FUSABONDN493，陶氏化学公司。
其它增韧剂B：POE ENGAGE8407，陶氏化学公司。
玻璃纤维：玻纤 ECS301HP-3-H，重庆国际；
滑石粉购自广西龙胜华美后通过筛选得到不同平均粒径的原料。
滑石粉A：平均粒径为4微米。
滑石粉B：平均粒径为6微米。
滑石粉C：平均粒径为10微米。
滑石粉D：平均粒径为15微米。
抗氧剂为受阻酚类抗氧剂，N,N’-双-(3-(3,5-二-叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺，来源于市售，平行试验采用相同抗氧剂。
实施例和对比例尼龙复合材料的制备方法：按照配比，将长碳链脂肪族尼龙、聚醚-聚酰胺嵌段共聚物、乙烯-辛烯共聚物、环氧树脂混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，玻璃纤维侧喂，螺杆温度范围是180-280-270-260-250-250-250-250 -250-260℃，转速为400-500rpm，得到尼龙复合材料。
各项测试方法：
（1）拉伸强度：样品尺寸及测试标准参考ISO 527-2-2019，拉伸速率为10 mm/min。干态拉伸强度为标准注塑样条在23℃/50％RH状态调节48 h后测试结果。
（2）翘曲测试：将材料在相同的注塑工艺下注塑100*100*1.5mm厚的方板，在23℃/50％RH状态调节48h，固定摁压方板中的一个角，测量方板翘曲的最高点，得到翘曲度，用mm表示单位。
（2）透光率测试：按照GB/T 2410-2008中透光率的测试方法，将材料在相同的注塑工艺下注塑0.8mm厚的方板，采用WGT-S 透光率雾度测定仪，通过试样的透射光通量与射到试样上的入射光通量之百分比计算透光率。
表1：实施例1-4尼龙复合材料各组分含量（重量份）及测试结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| PA1012 | 60 | |||
| PA1010 | 60 | |||
| PA612 | 60 | |||
| PA610 | 60 | |||
| 增韧剂 | 23 | 23 | 23 | 23 |
| 聚醚-聚酰胺嵌段共聚物A | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 滑石粉A | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 玻璃纤维 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 抗氧剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 拉伸强度（MPa） | 62 | 63 | 66 | 69 |
| 翘曲度（mm） | 0.5 | 0.6 | 0.8 | 0.7 |
| 透光率（%） | 56 | 52 | 44 | 42 |
由实施例1-4可知，长碳链脂肪族尼龙选自PA1012，翘曲更少、透光率更高。
表2：实施例5-10尼龙复合材料各组分含量（重量份）及测试结果
| 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 实施例10 | |
| PA1012 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| 增韧剂 | 15 | 21 | 27 | 35 | 18 | 30 |
| 聚醚-聚酰胺嵌段共聚物A | 1 | 2 | 3 | 4 | 2.5 | 2.5 |
| 滑石粉A | 15 | 15 | 15 | 15 | 10 | 25 |
| 玻璃纤维 | 15 | 15 | 15 | 15 | 10 | 30 |
| 抗氧剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | - | - |
| 拉伸强度（MPa） | 66 | 64 | 62 | 59 | 58 | 48 |
| 翘曲度（mm） | 0.9 | 0.6 | 0.4 | 0.8 | 0.8 | 0.6 |
| 透光率（%） | 44 | 50 | 47 | 42 | 46 | 40 |
由实施例1/5-8可知，优选甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物21-27份、聚醚-聚酰胺嵌段共聚物2-3份，翘曲度更低、透光率更高。
表3：实施例11-16尼龙复合材料各组分含量（重量份）及测试结果
| 实施例11 | 实施例12 | 实施例13 | 实施例14 | 实施例15 | 实施例16 | |
| PA1012 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| 增韧剂 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 | 23 |
| 聚醚-聚酰胺嵌段共聚物A | 2.5 | 2.5 | 2.5 | |||
| 聚醚-聚酰胺嵌段共聚物B | 2.5 | |||||
| 聚醚-聚酰胺嵌段共聚物C | 2.5 | |||||
| 聚醚-聚酰胺嵌段共聚物D | 2.5 | |||||
| 滑石粉A | 15 | 15 | 15 | |||
| 滑石粉B | 15 | |||||
| 滑石粉C | 15 | |||||
| 滑石粉D | 15 | |||||
| 玻璃纤维 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 抗氧剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 拉伸强度（MPa） | 65 | 61 | 60 | 67 | 63 | 58 |
| 翘曲度（mm） | 0.7 | 0.6 | 0.7 | 0.4 | 0.5 | 0.7 |
| 透光率（%） | 45 | 48 | 42 | 59 | 57 | 46 |
由实施例1/11-13可知，优选聚醚-聚酰胺嵌段共聚物的熔点大于200℃。
由实施例1/14-16可知，优选滑石粉的平均粒径范围是6-10微米，翘曲度更低、透光率更高。
表4：对比例1-5尼龙复合材料各组分含量（重量份）及测试结果
| 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 | 对比例5 | |
| PA1012 | 60 | 60 | |||
| PA6 | 60 | ||||
| PA66 | 60 | ||||
| PA10T | 60 | ||||
| 增韧剂 | 23 | 23 | 23 | ||
| 其它增韧剂A | 23 | ||||
| 其它增韧剂B | 23 | ||||
| 聚醚-聚酰胺嵌段共聚物A | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 滑石粉A | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 玻璃纤维 | 15 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 抗氧剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 拉伸强度（MPa） | 68 | 71 | 71 | 55 | 49 |
| 翘曲度（mm） | 0.8 | 1.0 | 0.8 | 1.4 | 1.2 |
| 透光率（%） | 36 | 35 | 33 | 31 | 28 |
由对比例1-3可知，短碳链尼龙、半芳香尼龙无法实现本发明的目的。
由对比例4/5可知，其它种类的增韧剂无法协同聚醚-聚酰胺嵌段共聚物实现翘曲度的降低与透光率的提升。
表5：对比例6-9尼龙复合材料各组分含量（重量份）及测试结果
| 对比例6 | 对比例7 | 对比例8 | 对比例9 | |
| PA1012 | 60 | 60 | 60 | 60 |
| 增韧剂 | 23 | 23 | 13 | 38 |
| 聚醚-聚酰胺嵌段共聚物A | 0 | 5 | 0.5 | 6 |
| 滑石粉A | 15 | 15 | 8 | 28 |
| 玻璃纤维 | 15 | 15 | 15 | 15 |
| 抗氧剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 拉伸强度（MPa） | 54 | 53 | 63 | 58 |
| 翘曲度（mm） | 1.2 | 1.1 | 1.4 | 0.6 |
| 透光率（%） | 43 | 38 | 40 | 24 |
由实施例1/对比例6可知，不添加聚醚-聚酰胺嵌段共聚物时透光率下降严重、翘曲度更严重。
由对比例7可知，如聚醚-聚酰胺嵌段共聚物的含量过高，会反而导致翘曲度的升高与降低透光率。
由对比例8/9各组分不在本发明的范围内，也无法同时实现高拉伸强度、低翘曲度、高透光的技术效果。
Claims (7)
1.一种尼龙组合物，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
长碳链脂肪族尼龙 60份；
甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物 15-35份；
聚醚-聚酰胺嵌段共聚物 1-4份；
滑石粉 10-25份；
玻璃纤维 10-30份；
所述的长碳链脂肪族尼龙链段含有≥10个碳原子的重复单元，所述的长碳链脂肪族尼龙选自PA1012、PA1010、PA612、PA610中的至少一种；
所述的滑石粉的平均粒径范围是4-10微米。
2.根据权利要求1所述的尼龙组合物，其特征在于，按重量份计，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物21-27份、聚醚-聚酰胺嵌段共聚物2-3份。
3.根据权利要求1所述的尼龙组合物，其特征在于，所述的长碳链脂肪族尼龙选自PA1010。
4.根据权利要求1或2所述的尼龙组合物，其特征在于，所述聚醚-聚酰胺嵌段共聚物的熔点为200-230℃。
5.根据权利要求1或2所述的尼龙组合物，其特征在于，按重量份计，还包括0-2份助剂，所述的助剂选自抗氧剂、润滑剂中的至少一种。
6.权利要求1-5任一项所述尼龙组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配比，将除玻璃纤维外各组分混合均匀，通过双螺杆挤出机挤出造粒，玻璃纤维侧喂，螺杆温度范围是180-350℃，转速为200-700rpm，得到尼龙复合材料。
7.权利要求1-5任一项所述尼龙组合物的应用，其特征在于，用于制备半透明的家用电器外壳。
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