本發明屬于高分子材料及其加工技術領域，具體涉及一種耐水解PA材料及其制備方法。
背景技術：
聚酰胺(Polyamide，PA)是一種應用廣泛的工程塑料,它的分子結構和結晶作用,使其具有優良的物理、機性能。然而由于酰胺極性基團的存在,聚酰胺的吸水率高、熱變形溫度低,模量和強度還不夠高，限制了其應用。聚酰胺66，英文名Polyamide 66(簡稱PA66)，它是大分子主鏈重復單元中含有酰胺基團的高聚物的總稱。為五大工程塑料中產量最大、品種最多、用途最廣的品種。廣泛用于制造機械、汽車、化學與電氣裝置的零件，如齒輪、滾子、滑輪、輥軸、泵體中葉輪、風扇葉片、高壓密封圍、閥座、墊片、襯套、各種把手、支撐架、電線包內層等。
通常地，汽車水箱都是采用PA材料的，汽車在長期行駛的過程中，特別是夏天，水箱內的液體溫度比較高，到達100℃，然而PA材料又是極易吸水，吸水后材料的強度下降較大，變得比較軟。
技術實現要素：
為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種耐水解PA材料，通過原料之間的復配，提高PA材料的耐水解性能，使其在135℃乙二醇防凍液中連續浸泡時間超過120小時，拉伸強度保持65％以上。
為解決上述問題，本發明所采用的技術方案如下：
一種耐水解PA材料，其是由以重量百分數計算的以下原料制備而成：
PA66 49～58％
PA6 10～15％
抗水解劑 0.5～1％
潤滑劑 0.4～1％
玻纖 30～33％
炭黑 0.5-1％；
其中，原料的重量百分數之和為100％。
作為進一步的方案，本發明所述的耐水解PA材料是由以重量百分數計算的以下原料制備而成：
PA66 58％
PA6 10％
抗水解劑 0.6％
潤滑劑 0.4％
玻纖 30％
炭黑 1％。
本發明所述的耐水解PA材料中，作為進一步的方案，所述PA66為粘度在2.6-3.0Pa·s。
本發明所述的耐水解PA材料中，作為進一步的方案，所述PA6為粘度在2.6-3.0Pa·s。
本發明所述的耐水解PA材料中，作為進一步的方案，所述抗水解劑為聚碳化二亞胺(UN-03)與銅鹽復配。
本發明所述的耐水解PA材料中，作為進一步的方案，所述潤滑劑為聚乙烯蠟粉。
本發明的另一目的在于提供一種耐水解PA材料的制備方法，通過該制備方法獲得一種耐水解PA材料，顯著提高PA材料的耐水解效果；具體方案如下：
一種耐水解PA材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
1)首先用高混機將PA66和PA6攪拌均勻，并除去了表面的水分，得到混合物聚酰胺；
2)然后將抗水解劑與潤滑劑、炭黑先進行預混后再加入上述混合物聚酰胺中，攪拌均勻，得到預混料；
3)將上述預混料轉入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒。
本發明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進一步的方案，步驟1)攪拌時間為3-8分鐘，轉速為1150-1450r/min。
本發明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進一步的方案，步驟2)抗水解劑與潤滑劑、炭黑混均的時間為3～8min。
本發明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進一步的方案，步驟3)中，擠出溫度為265-280℃，雙螺桿的轉速為100-145r/min。
相比現有技術，本發明的有益效果在于：
1.本發明所述的耐水解PA材料通過PA66與PA6復配，并結合玻纖和炭黑作無機填料，能夠顯著提高PA材料的耐水解效果，實現長期耐水解作用，使PA材料在135℃乙二醇防凍液中連續浸泡時間超過120小時，拉伸強度保持65％以上；
2.本發明所述的耐水解PA材料的制備方法中，先將兩種聚酰胺原料用高混機將原材料表面的水分去除，有利于提高PA材料加工性能的穩定性；
3.本發明所述的耐水解PA材料的制備方法中，通過先將抗水解劑與潤滑劑、炭黑混均，再與混合聚酰胺預混，利于PA樹脂的分散，保證耐水解PA材料的均一性和穩定性。
下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。
具體實施方式
本發明所述的耐水解PA材料，其是由以重量百分數計算的以下原料制備而成：
PA66 49～58％
PA6 10～15％
抗水解劑 0.5～1％
潤滑劑 0.4～1％
玻纖 30～33％
炭黑 0.5-1％；
其中，原料的重量百分數之和為100％。
作為進一步的方案，本發明所述的耐水解PA材料是由以重量百分數計算的以下原料制備而成：
PA66 58％
PA6 10％
抗水解劑 0.6％
潤滑劑 0.4％
玻纖 30％
炭黑 1％。
本發明中所提及的“PA66是指”聚酰胺66，也即尼龍66。由于PA66吸水性較大，尺寸穩定性較差，且強度不及金屬鋁，限制了它在某些結構材料中的應用；PA 66的力學性能主要取決于其分子主鏈的化學鍵和分子間作用力。分子主鏈上化學鍵的斷裂和分子間作用力的干擾都將直接導致尼龍高聚物本體性能的蛻變。增強分子的極性或者增加分子間氫鍵都有助提高材料的強度。但是極性基團過多會阻礙主鏈的活動性，從而降低尼龍的韌性，使其脆性上升。添加一定填料后，PA的吸水率下降，尺寸穩定性提高，而強度受填料強度和親和程度影響而相應的升高。由于無機填料可以在很大程度上改善聚合物基體材料的結晶性能、熱分解溫度、熱變形溫度、機械強度、抗磨減摩、阻燃、耐腐蝕等目的，進而達到提高聚合物基體材料的綜合性能的目的。因玻纖即玻璃纖維具有絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好，機械強度高等優點，用于PA66材料中的填料可以有效改善PA66的性能，在本發明中，優選的采用長玻纖作為無機填料；因為長玻纖在復合材料中是互相交織在一起的無序排列，而不像短玻纖那樣在復合材料中沿流動方向排列。與短玻纖復合材料相比，正是這種無序排列狀態和玻纖長度的增加，使長玻纖復合材料表現出較高的力學性能，優異的耐熱性、耐疲勞性和耐磨性，以及較好的填充性、低翹曲性和各向同性等。由于長纖維的纖維端頭較少，相比短玻纖復合材料的在性能上也有所貢獻。另外，由于PA6的熔點遠低于PA66的熔點，具有較寬的工藝加工溫度，因此，在本發明中通過加入PA6可以降低加工時的設備的溫度。
在本發明中研究發現，PA66的力學性能隨玻璃纖維含量的增加而提高，但當含量超過50％后，性能增加受阻；同時由于玻璃纖維含量增加，會使加工流動性下降，成型工藝變差。玻璃纖維含量增加，復合材料任一截面上就有更多數量的玻纖承載，這些玻纖的抽出或斷裂，需要施加更大的載荷，因而提高了復合材料的拉伸強度和彎曲強度。同時，由于玻纖體積含量的增加，即玻纖與玻纖間的樹脂層變薄，作用在復合材料上的應力很容易通過樹脂層而在玻纖中傳遞，樹脂的形變也受到玻纖的約束，因而彎曲彈性模量也隨玻纖含量的增加而提高。因此為了滿足PA材料的應用需求，在上述配方中，玻纖的用量須嚴格控制為30-33％。
本發明在配方中添加炭黑，一方面炭黑具有良好的分散性，有助于個原料之間的分散；另一方面炭黑可以有效改善PA材料的耐候性和耐水性。
由于PA66的粘度對于溫度變化很敏感，并且粘度對PA66的收縮率有一定的影響。因此，為了獲得收縮率適中的PA材料，在本發明所述的耐水解PA材料中，作為進一步的方案，所述PA66為粘度在2.6-3.0Pa·s。
本發明所述的耐水解PA材料中，作為進一步的方案，所述PA6為粘度在2.6-3.0Pa·s。
本發明所述的耐水解PA材料中，作為進一步的方案，所述所述耐水解劑為聚碳化二亞胺(UN-03)與銅鹽復配的混合物。銅鹽抗氧劑中的Cun+可以與聚酰胺分子酰胺基上的N原子形成穩定的絡合物結構，起到穩定聚酰胺分子鏈上氧原子的作用，提高PA材料的耐候性。
本發明所述的耐水解PA材料中，作為進一步的方案，所述潤滑劑為聚乙烯蠟粉。在本發明中，聚乙烯蠟粉作為潤滑劑，在PA材料的加工過程中降低PA材料與加工機械之間以及和塑料材料內部分子之間的相互摩擦，從而改善PA66和PA6的加工性能，并提高制品的性能；由于聚乙烯蠟的粘度比PA66熔體低很多，可用作PA66熔體指數改性劑，由于其熱穩定性好，高溫下揮發性低，分散性好，所以能提高塑料加工的流動性，從而改善塑料加工性能具有化學穩定定，能夠增強PA66和PA6的流動性和相容性，便于PA材料的加工和脫模。
本發明的另一目的在于提供一種耐水解PA材料的制備方法，通過該制備方法獲得一種耐水解PA材料，顯著提高PA材料的耐水解效果；具體方案如下：
一種耐水解PA材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
1)首先用高混機將PA66和PA6攪拌均勻，并除去了表面的水分，得到混合物聚酰胺；
2)然后將抗水解劑與潤滑劑、炭黑先進行預混后再加入上述混合物聚酰胺中，攪拌均勻，得到預混料；
3)將上述預混料轉入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒。
本發明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進一步的方案，步驟1)攪拌時間為3-8分鐘，轉速為1150-1450r/min。
本發明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進一步的方案，步驟2)抗水解劑與潤滑劑、炭黑混均的時間為3～8min。
在本發明的研究中發現，提高螺桿轉速增大了玻纖與樹脂之間的作用力，更容易引起玻纖的斷裂，玻纖長度相應減小，力學性能相應會下降。因此本發明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進一步的方案，步驟3)中，擠出溫度為265-280℃，雙螺桿的轉速為100-145r/min。
以下是本發明部分具體實施例，在下述實施例中，所采用的原料、試劑以及設備處特殊限定外，均可以通過商業渠道獲得。
實施例1
一種耐水解PA材料，其按重量百分數計包括以下組分：
PA66 58％
PA6 10％
抗水解劑 0.6％
潤滑劑 0.4％
玻纖 30％
炭黑 1％；
1)首先用高混機將PA66和PA6混合后以1450r/min的轉速攪拌3分鐘，并除去了表面的水分，得到混合物聚酰胺；
2)然后將抗水解劑與潤滑劑、炭黑先進行預混3分鐘后再加入到上述混合物聚酰胺中，繼續攪拌10分鐘，得到預混料；
3)將上述預混料轉入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中擠出溫度為265℃，雙螺桿的轉速為100r/min。
實施例2
一種耐水解PA材料，其按重量百分數計包括以下組分：
PA66 57.6％
PA6 10％
抗水解劑 1％
潤滑劑 0.4％
玻纖 30％
炭黑 1％；
上述耐水解PA材料的制備方法是：
1)首先用高混機將PA66和PA6混合后以1200r/min的轉速攪拌5分鐘，并除去了表面的水分，得到混合物聚酰胺；
2)然后將抗水解劑與潤滑劑、炭黑先進行預混5分鐘后再加入到上述混合物聚酰胺中，繼續攪拌12分鐘，得到預混料；
3)將上述預混料轉入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中擠出溫度為275℃，雙螺桿的轉速為125r/min。
實施例3
一種耐水解PA材料，其按重量百分數計包括以下組分：
PA66 52.6％
PA6 15％
抗水解劑 1％
潤滑劑 0.4％
玻纖 30％
炭黑 1％；
上述耐水解PA材料的制備方法是：
1)首先用高混機將PA66和PA6混合后以1150r/min的轉速攪拌8分鐘，并除去了表面的水分，得到混合物聚酰胺；
2)然后將抗水解劑與潤滑劑、炭黑先進行預混8分鐘后再加入到上述混合物聚酰胺中，繼續攪拌15分鐘，得到預混料；
3)將上述預混料轉入雙螺桿擠出機中熔融擠出造粒，其中擠出溫度為280℃，雙螺桿的轉速為145r/min。
性能測試
對上述實施例1-3所得到的耐水解PA材料進行力學性能測試，力學性能測試環境：23℃，干態，測試項目、測試所依據的標準及結果見表1。
表1：力學性能測試結果
上述實施方式僅為本發明的優選實施方式，不能以此來限定本發明保護的范圍，本領域的技術人員在本發明的基礎上所做的任何非實質性的變化及替換均屬于本發明所要求保護的范圍。