CN1974634A - 一种改善聚酰胺加工性能的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改善聚酰胺加工性能的方法。以超支化聚合物为改性剂，在双螺杆挤出机中与聚酰胺进行共混造粒，获得高流动性聚酰胺母粒。将上述制备的高流动性聚酰胺母粒与聚酰胺混合后进行注塑成型加工，可降低聚酰胺的注塑成型加工温度。通过不断改变超支化聚合物的添加量，聚酰胺的流动性可以得到不同程度的提高，注塑加工温度也得到降低。本方法具有工艺简单、生产成本低、降低能耗并可以大规模生产等特点。

Description

一种改善聚酰胺加工性能的方法
技术领域
本发明属高分子材料领域，特别是涉及一种改善聚酰胺加工性能的方法。
背景技术
聚酰胺(Polyamide，简称PA)俗称为尼龙(Nylon)，由于它具有优良的力学性能和较好的电性能，又具有耐磨、耐油、耐溶剂、自润性、自熄性、耐腐蚀性以及良好的加工性能等优点，因此应用范围广泛。聚酰胺作为工程塑料，其最大的缺点是吸水性较大，从而导致制品尺寸和性能的变化。不过，在聚酰胺大分子主链末端含有胺基和羧基，在一定条件下，具有一定反应活性，因此，可通过嵌段、接枝、共混、增强和填充等方法进行化学和物理改性，克服由于吸水性较大带来的制品尺寸和性能变化的缺点，而且能够大幅度地提高其性能，能得到意想不到的效果，适合生产各种用途的专用料，因此，聚酰胺在工程塑料中的产量一直排行首位，已成为汽车、电子电器、机械、电气、航天航空、兵器等工业不可缺少的结构材料。为了适应工业发展的需要，近年来对聚酰胺的改性通常采用共混改性的方法，侧重于向高冲击、低吸水率和优化加工等方向发展，也使该类研究成为广泛关注的课题。
近些年以来，由于超支化大分子独特的结构，使得超支化大分子的合成与应用在世界范围内受到越来越多的关注。与线性大分子相比较，超支化大分子具有内部多孔的三维结构，表面富集大量的端基，使得支化大分子具有较佳的反应活性。其独特的分子内部的纳米微孔可以螯合离子，吸附小分子，或者作为小分子反应的催化活性点；由于具有较高支化的结构，超支化聚合物难以结晶；与相同分子量的线性分子相比，超支化分子结构紧凑(较低的均方回转半径和流体力学半径)，熔融态粘度较低；并且分子外围的大量末端基团可以通过端基改性以获得所需的性能。此外超支化大分子的合成采用一锅法，合成方法简单，无需烦琐耗时的纯化与分离过程，大大降低了成本。因此超支化聚合物独特的结构和简单的合成方法使其在许多领域中均有着广泛的应用。
T.Huber，P.Ptschke，G.Pompe，R.Hβler，B.Voit，S.Grutke，F.Gruber.Blends ofhyperbranched poly(ether amide)s and polyamide-6.Macromolecular Materials and Engineering，2000，280/281，33-40报道了将具有与聚酰胺6相似结构的超支化聚醚酰胺与聚酰胺6进行熔体共混后可得到完全相容的共混体系，研究了超支化聚醚酰胺对聚酰胺6流变行为的影响，发现在少量超支化聚醚酰胺加入的情况下即可使其复数粘度有所降低，而力学性能基本与纯聚酰胺6保持相当水平。O.Monticelli，D.Oliva，S.Russo，C.Clausnitzed，P.Ptschke，B.Voit.On blends of polyamide 6 and a hyperbranched aramid.Macromolecular Materials andEngineering，2003，288，318-325将芳香族超支化聚酰胺与聚酰胺6进行了熔体及溶液共混，同样也得到了具有良好相容性的共混体系，而对于熔体共混体系，由于其具有反应性使得超支化芳香族聚酰胺在聚酰胺6基体内形成了共价键合网络或较强的物理交联网络，导致熔体共混物表现出明显的弹性行为。C.Hakme，I.Stevenson，R.Fulchiron，G.Seytre.F.Clement，L.Odoni，S.Rochat，J.Varlet.Dielectric Studies of Hyperbranched Aromaicpolyamide and Polyamide-6，6 Blends.Journal of Applied Polymer Science，2005，97，1522-1537研究了不同官能团的超支化聚酰胺与聚酰胺66之间的相互作用，发现超支化聚酰胺的加入，降低了聚酰胺66分子的流动性。
中国专利公开号CN01139269.X的专利发明了一种高性能增强尼龙，其综合性能好，完全达到或超过国外同类产品的要求，可以替代进口，且价格只有国外进口同类产品的一半。这种产品可广泛应用于汽车、仪器仪表、机械、纺丝等领域中，作为制造零部件和结构件的材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善聚酰胺加工性能的方法，该方法具有工艺简单、生产成本低、降低能耗并可以大规模生产等特点。
技术方案
本发明的一种改善聚酰胺加工性能的方法，将制备的超支化聚合物以一定比例与聚酰胺在双螺杆挤出机混合后进行注塑成型。
本发明的方法可分为两步：
第一步制备高含量超支化聚合物的聚酰胺母粒：第二步含有超支化聚合物的聚酰胺注塑成型加工。
现分别详述如下：
1、高含量超支化聚合物的聚酰胺母粒的制备
将制备的超支化聚合物与聚酰胺切片以1∶10000～1∶2的重量比混合后，最佳为1∶20～1∶100，然后在90～270℃下经过双螺杆挤出机共混造粒，制备具有高含量超支化聚合物的聚酰胺母粒，经过双螺杆挤出机的时间为1-20分钟，最佳为2-8分钟。所述的聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺1010、聚酰胺610、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺612、聚酰胺46，聚酰胺级别可以是注塑级、纺丝级；
2、含有超支化聚合物的聚酰胺注塑成型加工
将上述制备的具有高含量超支化聚合物的聚酰胺母粒与聚酰胺切片按照100∶0～1∶100的重量比混合后进行注塑成型加工，注塑加工温度为150～350℃，最佳为180～290℃。注射时间为0～20秒，最佳为3～10秒。
本发明使超支化聚合物不仅与聚酰胺有良好的相容性和提高聚酰胺熔体流动性能，而且改性后的聚酰胺的力学性能，包括冲击、拉伸和弯曲性能都得到不同程度的提高。
有益效果
本发明提供的改善聚酰胺加工性能的特点是：
1.制备的超支化聚合物可以作为聚酰胺的流变改性剂，大大提高聚酰胺的熔体流动性，降低注塑加工温度。
2.整个生产过程具有工艺简单、可降低能耗和降低生产成本等特点。
附图说明
图1超支化聚合物的分子结构式；
图2注塑级聚酰胺6/超支化聚合物薄膜经四氢呋喃刻蚀后SEM照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
                                实施例1
将超支化聚合物与注塑级聚酰胺6以不同重量比混合后，加入到双螺杆挤出机中进行共混、挤出后于冷水中冷却、切粒。双螺杆挤出机各区温度设置如下：90℃(加料口)-240℃(双螺杆I区)-250℃(双螺杆II区)-240℃(机头)。
                                实施例2
按照实例1所述方法制备注塑级聚酰胺6/超支化聚合物共混粒子，其中超支化聚合物与注塑级聚酰胺6重量比为1∶100，随机选取并在热台上压成薄膜。然后将该薄膜置于四氢呋喃中，将超支化聚合物溶解刻蚀掉。通过扫描电镜观察超支化聚合物在注塑级聚酰胺6基体中的分散情况。图2为注塑级聚酰胺6/超支化聚合物薄膜经四氢呋喃刻蚀后SEM照片。
                            实施例3
按实例1所述方法制备超支化聚合物与注塑级聚酰胺6具有不同重量比的共混切片，采用熔融指数仪测定的熔体流动指数如表1所示：
      表1加入超支化聚合物前后注塑级聚酰胺6的熔体流动指数
  超支化聚合物∶聚酰胺6(重量比)   熔体流动指数MFI(g/10min/235℃)
  0∶100   14.56
  1∶1000   14.26
  5∶1000   16.63
  1∶100   17.24
  2∶100   19.68
                            实施例4
按实例1所述方法制备超支化聚合物∶注塑级尼龙6重量比为2∶100的共混切片，将其作为母粒与注塑级聚酰胺6混合后进行注塑加工，注塑机各区温度如表2所示：
                      表2注塑机各区的温度
 超支化聚合物∶聚酰胺6(重量比)           注塑机各区温度(℃)
  I   II   III   IV
 0∶100   220   235   230   220
 1∶1000   215   230   225   215
 5∶1000   210   225   220   210
 1∶100   210   220   215   205
 2∶100   205   215   210   205
                            实施例5
按实例1所述方法制备超支化聚合物∶注塑级尼龙6重量比为2∶100的共混切片，将其作为母粒与注塑级聚酰胺6混合后进行注塑加工成测试样条，力学性能测试结果如表3所示：
          表3注塑级聚酰胺6/超支化聚合物注塑样条的力学性能
 超支化聚合物∶聚酰胺6(重量比)   冲击强度(KJ/m2)   屈服强度(MPa)   弯曲强度(MPa)
 0∶100   3.820   54.64   56.80
 1∶1000   4.201   57.68   63.34
 5∶1000   4.539   57.08   63.73
 1∶100   4.792   58.01   65.82
 2∶100   5.286   61.06   67.00

Claims (6)

1、一种改善聚酰胺加工性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将重量比为1∶2～1∶10000的超支化聚合物和聚酰胺于90～270℃下在双螺杆挤出机中共混，时间为1～20分钟，得到具有高流动性的聚酰胺母粒；或
(2)将步骤(1)制备的高含量超支化聚合物的聚酰胺母粒与聚酰胺切片以重量比100∶0～1∶100混合后进行注塑成型加工，注塑加工温度范围在150～350℃，注射时间为0～20秒。
2、根据权利要求1所述的一种改善聚酰胺加工性能的方法，其特征在于，所述的聚酰胺是聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺1010、聚酰胺610、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺612、换聚酰胺46。
3、根据权利要求1所述的一种改善聚酰胺加工性能的方法，其特征在于，所述的聚酰胺为纺丝级、注塑级。
4、根据权利要求1所述的一种改善聚酰胺加工性能的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中超支化聚合物与聚酰胺重量比为1∶20～1∶100。
5、根据权利要求1所述的一种改善据酰胺加工性能的方法，其特征在于，所述的步骤(1)中在双螺杆挤出机中的共混时间为2～8分钟。
6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中注塑加工温度为180～290℃，注射时间为3～10秒。
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