CN117820850A - 一种管材用生物基共聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管材用生物基共聚酰胺复合材料及其制备方法，包括以下重量份数的组分：生物基共聚酰胺50‑75份、聚烯烃3‑15份、纤维10‑30份、相容剂3‑10份，抗氧剂0.1‑2份，偶联剂0.1‑2份，耐寒剂0.1‑5份和填充物1‑5份；其中，所述生物基共聚酰胺由戊二胺(A)和二羧酸成分(B)形成，总和为100摩尔％；所述二羧酸成分(B)由(B1)20‑100摩尔比例的己二酸，(B2)10‑80摩尔比例的对苯二甲酸，和(B3)0‑40摩尔比例的间苯二甲酸组成；(B1)、(B2)和(B3)的总和为100摩尔比例。本发明提供的管材用生物基共聚酰胺复合材料具有耐高压、耐温好、吸水率低、强度高、韧性好，尤其是在低温下仍具有优异韧性的特点，可广泛用于高低温下的多种场景。
Description
技术领域
本发明涉及一种管材用生物基共聚酰胺复合材料及其制备方法。
背景技术
塑料管材因质轻、耐腐蚀等优点快速发展起来，逐渐代替了金属管材，其中，以聚乙烯管、聚丙烯管、硬聚氯乙烯管最为普遍，但在恶劣的环境下，如高温高压，这些通用塑料仍不适用。工程塑料中，尼龙具有优良的综合性能，如强度高，热变形温度高，在高温高压下力学性能较好。但是，尼龙本身存在着吸水率高、吸水后强度降低的问题，且在常温和低温下的韧性很差，限制了其在干燥、寒冷环境中的应用。
为提高尼龙的韧性，研究者们在制备工艺和材料选择上做了许多研究，但均不能较好的兼顾低温韧性和耐高温。因此，亟需提供一种在高低温下具有良好力学性能的热塑性复合材料。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种管材用生物基共聚酰胺复合材料及其制备方法。本发明提供的管材用共聚酰胺复合材料耐高低温、强度高、韧性好，拓宽了管材的使用场景；且整体质量轻，更满足轻量化管材需求。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明第一方面提供了一种管材用生物基共聚酰胺复合材料，包括以下重量份数的组分：生物基共聚酰胺50-75份、聚烯烃3-15份、纤维10-30份、相容剂3-10份，抗氧剂0.1-2份，偶联剂0.1-2份，耐寒剂0.1-5份和填充物1-5份；其中，所述生物基共聚酰胺由戊二胺(A)和二羧酸成分(B)形成，总和为100摩尔％；所述二羧酸成分(B)由(B1)20-100摩尔比例的己二酸，(B2)10-80摩尔比例的对苯二甲酸，和(B3)0-40摩尔比例的间苯二甲酸组成；(B1)、(B2)和(B3)的总和为100摩尔比例。
在一些具体的实施方式中，所述生物基共聚酰胺的熔点为260-330℃，较佳地为270-300℃。共聚酰胺熔点参照ASTM D3418-2003测试。
在一些具体的实施方式中，所述生物基共聚酰胺的相对粘度为2.0-2.7。共聚酰胺相对粘度采用乌氏粘度计浓硫酸法测量：准确称量干燥后的聚酰胺样品0.5±0.0002g，加入50mL浓硫酸(98％)溶解，在25℃恒温水浴槽中测量并记录浓硫酸流经时间t0和聚酰胺溶液流经时间t。相对粘度ηr＝t/t0，其中：t：溶液流经时间；t0：溶剂流经时间。
在一些具体的实施方式中，所述戊二胺和二羧酸成分的摩尔比为(1-1.1)：1，例如1.05：1。
在一些具体的实施方式中，所述生物基共聚酰胺的制备方法包括如下步骤：将戊二胺(A)，二羧酸成分(B)和水制备成聚酰胺盐溶液，将聚酰胺盐溶液转移至聚合装置加热聚合，获得生物基共聚酰胺。
在一些具体的实施方式中，所述二羧酸成分由(B1)40至90摩尔比例的己二酸，(B2)10至60摩尔比例的对苯二甲酸，和(B3)0摩尔比例的间苯二甲酸组成。
较佳地，所述已二酸和对苯二甲酸的摩尔比例为1：(0.1-1.5)，更佳地为1：(0.55-0.85)，例如1:0.72。
在一些具体的实施方式中，所述生物基共聚酰胺的制备方法包括如下步骤：(1)惰性气体氛围下，将水、戊二胺和对苯二甲酸、己二酸混合制得浓度为30-75wt％的聚酰胺盐水溶液；(2)将所述聚酰胺盐水溶液转移至聚合装置(例如聚合釜)中，惰性气体氛围下加热，使反应体系内温度升至230-310℃，压力升至0.7-2.5MPa，保持60-180分钟；然后在30-120分钟内排气降压至常压，同时升高温度至260-340℃；抽真空使压力降至-(0.02-0.08)MPa，维持30-120分钟，得熔体；(3)将熔体进行拉条切粒，即得到生物基共聚酰胺PA56T。
在一些具体的实施方式中，所述生物基共聚酰胺PA56T相对粘度为2.05-2.65，熔点260-330℃。
在一些具体的实施方式中，所述生物基共聚酰胺PA56T相对粘度为2.24-2.45，熔点270-300℃。
在一些具体的实施方式中，所述二羧酸成分由(B1)20-50摩尔比例的己二酸，(B2)30-65摩尔比例的对苯二甲酸，和(B3)10-40摩尔比例的间苯二甲酸组成。
较佳地，所述二羧酸成分由(B1)25-40摩尔比例的己二酸，(B2)40-60摩尔比例的对苯二甲酸，和(B3)15-35摩尔比例的间苯二甲酸组成。
较佳地，所述对苯二甲酸与间苯二甲酸的摩尔比例为(1.5-5)：1，进一步优选为(2-3.5)：1。
在一些具体的实施方式中，所述生物基共聚酰胺的制备方法包括如下步骤：(1)惰性气体氛围下，将水、戊二胺、对苯二甲酸、己二酸和间苯二甲酸混合制得浓度为30-75wt％的聚酰胺盐水溶液；(2)将所述聚酰胺盐水溶液转移至聚合装置(例如聚合釜)中，惰性气体氛围下加热1～2h，使反应体系内压力升至1.5-3.2Mpa，排气，保压2～5h，使保压结束时反应体系的温度为232-270℃，再降压使反应体系内压力降至0-0.2MPa，降压结束后反应体系的温度为230-300℃；抽真空使真空度为-0.02MPa至-0.1MPa，抽真空时间为20-60min，得熔体；(3)将熔体进行拉条切粒，即得到生物基共聚酰胺PA56TI。
在一些具体的实施方式中，所述生物基共聚酰胺PA56TI相对粘度为2.55-2.65，熔点260-285℃。
在一些具体的实施方式中，在制备上述生物基共聚酰胺PA56T或PA56TI时，所述聚酰胺盐水溶液的浓度可以为45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％或75wt％(质量百分比)。
在一些具体的实施方式中，在制备上述生物基共聚酰胺PA56T或PA56TI时，所述惰性气体例如包括氮气、氩气或氦气。
在一些具体的实施方式中，所述纤维的种类为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维。
在一些具体的实施方式中，所述纤维为玻璃纤维；玻璃纤维为本领域常规，较佳地，所述玻璃纤维的单丝直径为5-15um，长度为0.5-5mm，例如为购自泰山玻纤的ECS10-4.5-T435N，其纤维单丝直径10um，长度4.5mm。
在一些具体的实施方式中，所述纤维为碳纤维；碳纤维为本领域常规，较佳地，所述碳纤维的单丝直径为5-10μm，长度为0.5-6mm，例如为购自德州卡本梵博复合材料有限公司的DSC-4mm，其纤维单丝直径8μm，长度4mm。
在一些具体的实施方式中，所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯中的一种或几种。所述聚乙烯为本领域常规，例如为购自吉林石化的聚乙烯PE100S。所述聚丙烯可为本领域常规，例如为购自北欧化工的聚丙烯PP212E。
在一些具体的实施方式中，所述相容剂可选自聚烯烃接枝马来酸酐类相容剂、聚烯烃接枝甲酯丙烯酸类相容剂和橡胶弹性体接枝马来酸酐类相容剂中的一种或多种。其中，所述聚烯烃接枝马来酸酐类相容剂可为本领域常规，例如PP-g-MAH或POE-g-MAH。所述聚烯烃接枝甲酯丙烯酸类相容剂可为本领域常规，例如POE-g-GMA。所述橡胶弹性体接枝马来酸酐类相容剂可为本领域常规，例如EPDM-g-MAH。
在一些具体的实施方式中，所述抗氧剂可选自受阻酚类抗氧化剂、受阻胺类抗氧化剂和亚磷酸酯类抗氧化剂中的一种或多种。其中，所述受阻酚类抗氧化剂可为本领域常规，例如抗氧化剂1010。所述受阻胺类抗氧化剂可为本领域常规，例如抗氧化剂1098(CAS23128-74-7)。所述亚磷酸酯类抗氧化剂可为本领域常规，例如抗氧化剂168(CAS 31570-04-4)、抗氧化剂S9228。
较佳地，所述抗氧化剂选自抗氧化剂168、抗氧化剂1098、抗氧化剂1010和抗氧化剂S9228中的一种或多种。
在一些具体的实施方式中，所述偶联剂选自硅烷类偶联剂、碳酸酯类偶联剂和铝酸酯类偶联剂中的一种或多种；较佳地为硅烷类偶联剂，例如为购自南京经天纬化工有限公司的偶联剂KH550、偶联剂KH560或偶联剂KH570。
在一些具体的实施方式中，所述耐寒剂选自己二酸二辛酯(DOA)、癸二酸二辛酯(DOS)、癸二酸二丁酯、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶共聚物中的至少一种；较佳地为己二酸二辛酯和/或癸二酸二辛酯。
在一些具体的实施方式中，所述填充物选自滑石粉、炭黑、CaSO4晶须、凹凸棒、玻璃球和高岭土中的一种或几种。
本发明第二方面提供一种管材用生物基共聚酰胺复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
S1将生物基共聚酰胺、聚烯烃、相容剂，抗氧剂，偶联剂，耐寒剂和填充物混合得到预混物；
S2将预混物和纤维熔融挤出、冷却、切粒，得到管材用生物基共聚酰胺复合材料。
在一些具体的实施方式中，步骤S2中，所述熔融挤出采用双螺杆挤出机或者单螺杆挤出机进行，较佳地为双螺杆挤出机。
在一些具体的实施方式中，所述双螺杆挤出机采用五区加热模式，较佳地，一区温度为220～270℃，二区温度为240～290℃，三区温度为280～310℃，四区温度为290～310℃，五区温度为290～310℃；例如从1区至5区的加工温度依次为250℃、280℃、300℃、305℃、305℃。
在一些具体的实施方式中，所述双螺杆挤出机的机头温度为290-320℃。
在一些具体的实施方式中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300-500r/min。
本发明中，所述预混物通过主喂料口投入到双螺杆挤出机，纤维通过侧喂料口投入到双螺杆挤出机。本发明通过调节喂料速率来调节纤维的加入量。
在一些具体的实施方式中，所述双螺杆挤出机的主喂料转速为10-100r/min；所述双螺杆挤出机的侧喂料转速为1-100r/min。
在一些具体的实施方式中，所述双螺杆挤出机的长径比为(30-50)：1，优选为36：1。
在一些具体的实施方式中，冷却使用水冷却。
在一些具体的实施方式中，所述切粒可以采用本领域常用切粒机。
在一些具体的实施方式中，步骤S2中，所述纤维增强聚酰胺复合材料为粒子形状，所述粒子长度为3-5mm，例如4mm。
由上述管材用生物基共聚酰胺复合材料制得的管材，可采用本领域常规工艺制备得到，例如采用管材挤出机挤出，冷却定型，按照预设尺寸进行管材切割即得。
本发明第三方面提供一种管材用生物基共聚酰胺复合材料在航空航天领域、军事领域、汽车材料、运动器材、建筑材料或电子电器中的应用。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。本发明所用试剂和原料均市售可得。
与现有技术相比，本发明的积极进步效果在于：本发明提供了一种管材用生物基共聚酰胺复合材料，以生物基共聚酰胺为基体材料，采用廉价的纤维进行改性，一方面可以降低成本，另一方面能够增强尼龙的机械强度，降低尼龙的吸水性，使其能够在轻量化领域展开应用；同时通过与聚烯烃、耐寒剂等其它添加剂复配，制得的生物基共聚酰胺复合材料吸水率低、耐高低温、力学性能优异，可广泛应用航空航天、军事领域、汽车材料、运动器材、建筑材料或电子电器等领域。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
玻璃纤维购自泰山玻纤的ECS10-4.5-T435N，其直径10um，长度4.5mm；碳纤维购自德州卡本梵博复合材料有限公司的DSC-4mm，其直径为8μm，长度4mm；偶联剂购自南京经天纬化工有限公司；聚乙烯PE100S购自吉林石化；聚丙烯PP212E购自北欧化工；抗氧化剂购自德国巴斯夫集团；相容剂购自上海佳易容聚合物有限公司；其它原料如无特别说明均为市售。
制备例1
(1)氮气氛围下，将水、戊二胺、二羧酸(摩尔比为1：0.72的己二酸和对苯二甲酸)混合制得浓度为65wt％的聚酰胺盐水溶液；所述戊二胺和二羧酸的摩尔比为1.05：1；(2)将所述聚酰胺盐水溶液转移至聚合釜中，氮气氛围下加热，釜内温度升至290℃，聚合装置内压力升至1.6MPa，保持110分钟；然后在85分钟内排气降压至常压，同时升高聚合装置内温度至300℃；抽真空使压力降至-0.05MPa，维持60分钟，得熔体，拉条切粒，得到生物基共聚酰胺PA56T(相对粘度2.31，熔点290℃)。
制备例2
(1)氮气氛围下，将戊二胺、二羧酸(摩尔比为3:5:2的己二酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸)和水混合均匀，制得50wt％的聚酰胺盐水溶液，加入热稳定剂次磷酸钠0.1％(占总二羧酸成分摩尔量的百分比)；所述戊二胺和二羧酸的摩尔比为1.05：1；(2)将所述聚酰胺盐水溶液转移至聚合釜中，氮气氛围下加热1.5h，反应体系内压力升至2.00MPa，排气，保压3h，保压结束时反应体系的温度为243℃，再降压使反应体系内压力降至0.005MPa(表压)，降压1h，降压结束后反应体系的温度为288℃；抽真空维持在-0.08MPa，抽真空时间45min，真空后的温度为288℃，得到熔体；(3)将熔体进行拉条切粒，即得到生物基共聚酰胺PA56TI(相对粘度2.61，熔点270℃)。
实施例1
S1.将60份生物基共聚酰胺PA56T、8份聚乙烯、0.7份抗氧剂1098、6.4份PE-g-MAH、0.7份偶联剂KH550、1.2份己二酸二辛酯和3份滑石粉加入高速搅拌机中混合均匀得到预混物；
S2.将预混物经主喂料口投入到双螺杆挤出机，同时将20份玻璃纤维经侧喂料口加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出、冷却、切粒，得到长度为4mm的纤维增强共聚酰胺粒子。
步骤S2中，所述熔融挤出可采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机采用五区加热模式，从1区至5区的加工温度依次为250℃、280℃、300℃、305℃、305℃；机头温度为305℃；螺杆转速为400r/min；主喂料转速为30r/min；侧喂料转速为10r/min；双螺杆挤出机的长径比为36：1。
实施例2
S1.将65份的生物基聚酰胺PA56TI、5份聚乙烯、0.9份抗氧剂1098、3份PE-g-MAH、1.0份偶联剂KH550、1.1份己二酸二辛酯和1份滑石粉加入高速搅拌机中混合均匀得到预混物；
S2.将预混物经主喂料口投入到双螺杆挤出机，同时将23份玻璃纤维经侧喂料口加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出、冷却、切粒，得到长度为4mm的纤维增强共聚酰胺粒子。
步骤S2中，所述熔融挤出可采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机采用五区加热模式，从1区至5区的加工温度依次为250℃、280℃、300℃、305℃、305℃；机头温度为300℃；螺杆转速为400r/min；主喂料转速为30r/min；侧喂料转速为10r/min；双螺杆挤出机的长径比为36：1。
实施例3
S1.将67份生物基共聚酰胺PA56T、5份聚丙烯、0.7份抗氧剂168、3份PP-g-MAH、0.6份偶联剂KH560、1.7份己二酸二辛酯和4份滑石粉加入高速搅拌机中混合均匀得到预混物；
S2.将预混物经主喂料口投入到双螺杆挤出机，同时将18份玻璃纤维经侧喂料口加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出、冷却、切粒，得到长度为4mm的纤维增强共聚酰胺粒子。
步骤S2中，所述熔融挤出可采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机采用五区加热模式，从1区至5区的加工温度依次为250℃、280℃、300℃、305℃、305℃；机头温度为305℃；螺杆转速为400r/min；主喂料转速为30r/min；侧喂料转速为10r/min；双螺杆挤出机的长径比为36：1。
实施例4
S1.将55份生物基共聚酰胺PA56TI、7份聚丙烯、0.5份抗氧剂168、6份PP-g-MAH、1份偶联剂KH560、1.5份己二酸二辛酯和3份CaSO4加入高速搅拌机中混合均匀得到预混物；
S2.将预混物经主喂料口投入到双螺杆挤出机，同时将26份玻璃纤维经侧喂料口加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出、冷却、切粒，得到长度为4mm的纤维增强共聚酰胺粒子。
步骤S2中，所述熔融挤出可采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机采用五区加热模式，从1区至5区的加工温度依次为250℃、280℃、300℃、305℃、305℃；机头温度为300℃；螺杆转速为400r/min；主喂料转速为30r/min；侧喂料转速为10r/min；双螺杆挤出机的长径比为36：1。
实施例5
S1.将52份生物基共聚酰胺PA56TI、8份聚丙烯、0.6份抗氧剂168、5.5份PP-g-MAH、1份偶联剂KH560、2.4份癸二酸二辛酯和2.5份CaSO4加入高速搅拌机中混合均匀得到预混物；
S2.将预混物经主喂料口投入到双螺杆挤出机，同时将28份玻璃纤维经侧喂料口加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出、冷却、切粒，得到长度为4mm的纤维增强共聚酰胺粒子。
步骤S2中，所述熔融挤出可采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机采用五区加热模式，从1区至5区的加工温度依次为250℃、280℃、300℃、305℃、305℃；机头温度为300℃；螺杆转速为400r/min；主喂料转速为30r/min；侧喂料转速为10r/min；双螺杆挤出机的长径比为36：1。
实施例6
S1.将70份生物基共聚酰胺PA56T、5份聚丙烯、0.5份抗氧剂168、3份PP-g-MAH、0.4份偶联剂KH560、3.1份己二酸二辛酯和3份CaSO4加入高速搅拌机中混合均匀得到预混物；
S2.将预混物经主喂料口投入到双螺杆挤出机，同时将15份玻璃纤维经侧喂料口加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出、冷却、切粒，得到长度为4mm的纤维增强共聚酰胺粒子。
步骤S2中，所述熔融挤出可采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机采用五区加热模式，从1区至5区的加工温度依次为250℃、280℃、300℃、305℃、305℃；机头温度为305℃；螺杆转速为400r/min；主喂料转速为30r/min；侧喂料转速为10r/min；双螺杆挤出机的长径比为36：1。
实施例7
按照与实施例1相同的方法进行，区别在于：制备管材用生物基共聚酰胺复合材料时使用的是碳纤维。
实施例8
按照与实施例2相同的方法进行，区别在于：制备管材用生物基共聚酰胺复合材料时使用的是碳纤维。
实施例9
按照与实施例3相同的方法进行，区别在于：制备管材用生物基共聚酰胺复合材料时使用的是碳纤维。
实施例10
按照与实施例4相同的方法进行，区别在于：制备管材用生物基共聚酰胺复合材料时使用的是碳纤维。
实施例11
按照与实施例5相同的方法进行，区别在于：制备管材用生物基共聚酰胺复合材料时使用的是碳纤维。
实施例12
按照与实施例6相同的方法进行，区别在于：制备管材用生物基共聚酰胺复合材料时使用的是碳纤维。
对比例1
S1.将45份生物基共聚酰胺PA56T、23份聚乙烯、0.7份抗氧剂1098、6.4份PE-g-MAH、0.7份偶联剂KH550、1.2份己二酸二辛酯和3份滑石粉加入高速搅拌机中混合均匀得到预混物；
S2.将预混物经主喂料口投入到双螺杆挤出机，同时将20份玻璃纤维经侧喂料口加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出、冷却、切粒，得到长度为4mm的纤维增强共聚酰胺粒子。
步骤S2中，所述熔融挤出可采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机采用五区加热模式，从1区至5区到机头的加工温度依次为250℃、280℃、300℃、320℃、320℃；机头温度为325℃；螺杆转速为400r/min；主喂料转速为30r/min；侧喂料转速为10r/min；双螺杆挤出机的长径比为36：1。
对比例2
S1.将60份PA6(购自新会美达公司、粘度为2.3、端氨基含量为54mmol/kg、熔点为223℃)、8份聚乙烯、0.5份抗氧剂1098、6.5份PE-g-MAH、1.5份偶联剂KH550、2份己二酸二辛酯和1.5份滑石粉加入高速搅拌机中混合均匀得到预混物；
S2.将预混物经主喂料口投入到双螺杆挤出机，同时将20份玻璃纤维经侧喂料口加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出、冷却、切粒，得到长度为4mm的纤维增强聚酰胺粒子。
步骤S2中，所述熔融挤出可采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机采用五区加热模式，从1区至5区的加工温度依次为210℃、220℃、230℃、235℃、235℃；机头温度为240℃；螺杆转速为280r/min；主喂料转速为30r/min；双螺杆挤出机的长径比为36：1。
对比例3
S1.将60份PA66(购自杜邦、粘度为2.6、端氨基含量为48mmol/kg、熔点为255℃)、8份聚乙烯、0.5份抗氧剂1098、6.5份PE-g-MAH、1.5份偶联剂KH550、2份己二酸二辛酯和1.5份滑石粉加入高速搅拌机中混合均匀得到预混物；
S2.将预混物经主喂料口投入到双螺杆挤出机，同时将20份玻璃纤维经侧喂料口加入到双螺杆挤出机，经熔融挤出、冷却、切粒，得到长度为4mm的纤维增强聚酰胺粒子。
步骤S2中，所述熔融挤出可采用双螺杆挤出机，双螺杆挤出机采用五区加热模式，从1区至5区的加工温度依次为260℃、260℃、265℃、270℃、270℃；机头温度为280℃；螺杆转速为400r/min；主喂料转速为30r/min；双螺杆挤出机的长径比为36：1。
将上述实施例和对比例制得的生物基共聚酰胺复合材料按照如下方法进行性能测试，结果见表1：
(1)根据GB/T1447-2005标准要求，制备出180mm长、10mm宽、3.8mm厚的样条，用于拉伸实验；
(2)参照国标GB/T 1634.2-2004，先制备出80mm长、10mm宽、4mm厚的样条，施加的弯曲应力为1.8MPa用于HDT实验；
(3)参照标准ASTM-D570-2005，先制备出60mm长、60mm宽、2mm厚的吸水板，并根据塑料吸水率的测试方法进行测试，测试时间是24h；
(4)根据GB/T 1843-2008标准要求，制备出80mm长、10mm宽、4mm厚的缺口样条，23℃下进行冲击测试；-40℃下冷冻4h后进行冲击测试；
(5)根据GB/T 6111-2018标准进行高温耐内压性能的测定。
表1
从表1可以看出，本发明生物基共聚酰胺复合材料耐高压、耐温好、吸水率低、强度高、韧性好，尤其是在低温下仍具有优异的韧性，可广泛用于高低温下的多种场景。
本发明所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本发明的保护范围，本领域技术人员可在本发明的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本发明不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。
Claims (10)
1.一种管材用生物基共聚酰胺复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：生物基共聚酰胺50-75份、聚烯烃3-15份、纤维10-30份、相容剂3-10份，抗氧剂0.1-2份，偶联剂0.1-2份，耐寒剂0.1-5份和填充物1-5份；其中，所述生物基共聚酰胺由戊二胺(A)和二羧酸成分(B)形成，总和为100摩尔％；所述二羧酸成分(B)由(B1)20-100摩尔比例的己二酸，(B2)10-80摩尔比例的对苯二甲酸，和(B3)0-40摩尔比例的间苯二甲酸组成；(B1)、(B2)和(B3)的总和为100摩尔比例。
2.根据权利要求1所述的管材用生物基共聚酰胺复合材料，其特征在于，所述二羧酸成分由(B1)40至90摩尔比例的己二酸，(B2)10至60摩尔比例的对苯二甲酸，和(B3)0摩尔比例的间苯二甲酸组成；
较佳地，所述已二酸和对苯二甲酸的摩尔比例为1：(0.1-1.5)，更佳地为1：(0.55-0.85)；
和/或，所述戊二胺(A)与二羧酸成分(B)之间的摩尔比为(1-1.1)：1。
3.根据权利要求1所述的管材用生物基共聚酰胺复合材料，其特征在于，所述二羧酸成分由(B1)20-50摩尔比例的己二酸，(B2)30-65摩尔比例的对苯二甲酸，和(B3)10-40摩尔比例的间苯二甲酸组成；
较佳地，所述二羧酸成分由(B1)25-40摩尔比例的己二酸，(B2)40-60摩尔比例的对苯二甲酸，和(B3)15-35摩尔比例的间苯二甲酸组成；
较佳地，所述对苯二甲酸与间苯二甲酸的摩尔比例为(1.5-5)：1，进一步优选为(2-3.5)：1。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的管材用生物基共聚酰胺复合材料，其特征在于，所述生物基共聚酰胺的熔点为260-330℃，较佳地为270-300℃；和/或，所述生物基共聚酰胺的相对粘度为2.0-2.7。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的管材用生物基共聚酰胺复合材料，其特征在于，所述纤维的种类为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维；
较佳地，所述纤维为玻璃纤维；所述玻璃纤维的单丝直径为5-15um，长度为0.5-5mm；
较佳地，所述纤维为碳纤维，所述碳纤维的单丝直径为5-10μm，长度为0.5-6mm；
和/或，所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯中的一种或几种。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的管材用生物基共聚酰胺复合材料，其特征在于，所述相容剂选自聚烯烃接枝马来酸酐类相容剂、聚烯烃接枝甲酯丙烯酸类相容剂和橡胶弹性体接枝马来酸酐类相容剂中的一种或多种；
较佳地，所述相容剂选自PP-g-MAH、POE-g-MAH、POE-g-GMA或EPDM-g-MAH中的一种或多种；
和/或，所述抗氧剂可选自受阻酚类抗氧化剂、受阻胺类抗氧化剂和亚磷酸酯类抗氧化剂中的一种或多种；
较佳地，所述抗氧化剂选自抗氧化剂168、抗氧化剂1098、抗氧化剂1010和抗氧化剂S9228中的一种或多种。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的管材用生物基共聚酰胺复合材料，其特征在于，所述偶联剂选自硅烷类偶联剂、碳酸酯类偶联剂和铝酸酯类偶联剂中的一种或多种；较佳地为硅烷类偶联剂，例如偶联剂KH550、偶联剂KH560或偶联剂KH570；和/或，
所述耐寒剂选自己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、癸二酸二丁酯、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶共聚物中的至少一种；较佳地为己二酸二辛酯和/或癸二酸二辛酯；和/或，
所述填充物选自滑石粉、炭黑、CaSO4晶须、凹凸棒、玻璃球和高岭土中的一种或几种。
8.一种权利要求1-7中任一项所述的管材用生物基共聚酰胺复合材料的制备方法，其包括如下步骤：
S1将生物基共聚酰胺、聚烯烃、相容剂，抗氧剂，偶联剂，耐寒剂和填充物混合得到预混物；
S2将预混物和纤维熔融挤出、冷却、切粒，得到管材用生物基共聚酰胺复合材料。
9.根据权利要求8所述的管材用生物基共聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述熔融挤出采用双螺杆挤出机或者单螺杆挤出机进行，较佳地为双螺杆挤出机，和/或，
所述双螺杆挤出机采用五区加热模式，较佳地，一区温度为220～270℃，二区温度为240～290℃，三区温度为280～310℃，四区温度为290～310℃，五区温度为290～310℃；
和/或，所述双螺杆挤出机的机头温度为290-320℃；
和/或，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为300-500r/min；
和/或，所述双螺杆挤出机的长径比为(30-50)：1；
和/或，步骤S2中，所述复合材料为粒子形状，所述粒子长度为3-5mm。
10.一种权利要求1-7中任一项所述的管材用生物基共聚酰胺复合材料在航空航天领域、军事领域、汽车材料、运动器材、建筑材料或电子电器中的应用。
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