一種改性工程塑料配方及制備方法與流程
本發明涉及高分子材料中工程塑料改性技術領域，具體涉及一種改性工程塑料配方及制備方法。
背景技術：
工程塑料主要分為兩大類：熱塑性塑料和熱固性塑料。塑料具有良好的可塑性，良好的韌性和防腐防銹功能，在工業生產和日常生活中得到廣泛的應用。但工程塑料均存在耐磨性差的問題。同時PA6是一種綜合性能優良的工程塑料，具有較好的力學性能、耐磨性、自潤滑性、熔體流動性、耐油性等優點，被廣泛應用于汽車、電子、電器等領域。為了滿足PA6材料高強度、高剛性、高阻燃的要求，人們對PA6材料進行了阻燃增強共混改性。但是，玻璃纖維在提高PA6材料力學性能的同時，也會引起產品的翹曲變形，特別是大制件或精密零件上，會引起外觀或裝配不良。目前，國內外的溴系阻燃增強PA6工程塑料，一般使用云母粉、碳酸鈣、滑石粉等無機填料來降低其翹曲變形。但是其改善效果并不十分明顯，并且無機填料會增加材料比重，降低材料的力學性能。
技術實現要素：
針對以上問題，本發明提供了一種改性工程塑料配方及制備方法，在現有的工程塑料中混合添加納米級高附著韌性陶瓷成份，使原有的塑料改性，增加其耐磨性，同時同時PA6材料中的ABS能改善材料的各向異性，從而在較好的保持材料性能的前提下，降低材料的翹曲變形，可以有效解決背景技術中的問題。
為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種改性工程塑料配方，按照重量百分比由如下原料組成：
iAlN為0.1-1％、Al2O3為0.3-1％、CrO2為0.1-1％、SiN為0.1-1％、人造金剛石為0.1-5％、聚乙醇為0.5-2％、PA635-50％、ABS8-15％、溴系阻燃劑12-20％、含銻阻燃協效劑4-6％、相容劑2-5％、增韌劑3-6％、抗氧劑0.2-0.6％、玻璃纖維15-35％、加工助劑0.3-1％,其余為工程塑料原粉。
優選的，該工程塑料材料由下述重量百分比的原料制備而成：
iAlN為0.5％、Al2O3為0.6％、CrO2為0.5％、SiN為0.5％、人造金剛石為2.5％、聚乙醇為1.3％、PA642.5％、ABS11.5％、溴系阻燃劑16％、含銻阻燃協效劑5％、相容劑3.5％、增韌劑4.5％、抗氧劑0.4％、玻璃纖維25％、加工助劑0.6％,其余為工程塑料原粉。
根據上述技術方案，所述的PA6為中等粘度的樹脂；ABS是熔體流動速率為20的通用樹脂。
根據上述技術方案，所述的溴系阻燃劑為十溴二苯乙烷或溴化聚苯乙烯中的一種；含銻阻燃協效劑為含銻化合物。
根據上述技術方案，所述的相容劑為苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物或馬來酸酐接枝ABS的一種或兩種。
根據上述技術方案，所述的玻璃纖維以為無堿長纖，直徑為：9-14μm。
另外本發明還設計了一種改性工程塑料的制備方法，包括如下步驟：
(1)研磨：分別將TiAlN、Al2O3、CrO2、SiN韌性陶瓷材料球磨至10-100納米粒度粉。
(2)爆炸：人造金剛石爆炸生成納米級粉砞，粒度：10-100納米。
(3)干燥：稱取配方中的各組分，將稱取PA6在80-90℃溫度下干燥時間4小時以上，其他組分在60-80℃溫度下干燥2小時以上。
(4)混料：將工程塑料原粉與步驟(1)磨成的韌性陶瓷粉和步驟(2)爆炸生成的金剛石混合攪拌，同時將步驟(3)干燥后的PA6、ABS、溴系阻燃劑、含銻阻燃協效劑、相容劑、增韌劑、抗氧劑及加工助劑一起在高速混合機中混合均勻，攪拌所需時間為5-10min。
(5)造粒：將步驟(4)充分混合的粉砞材料通過造粒機、注塑機或熱壓鑄機成型制成產品。
根據上述技術方案，所述步驟(1)中，球磨轉速的調節分為四段，勻速階段、加速升壓階段、勻速升溫階段和減速降壓階段。
根據上述技術方案，所述勻速階段的速度保持在30轉/分鐘，加速平均加速率為8轉/分鐘；所述勻速升溫階段的速度保持在300轉/分鐘不變，溫度平均加速5℃/min；所述減速降壓階段的溫度先降至200轉/分鐘，再保持20min，溫度從200℃降至30℃，降溫平均速率為4℃/min。
本發明的有益效果：
本發明以由于高附著性韌性陶瓷和人造金剛石在混料時與工程塑料分子充分結合，通過造粒注塑熱壓鑄后生成產品，韌性陶瓷和人造金剛石均勻而牢固地混合在產品零件基體中，使原工程塑料產生了較大改性，因此該種韌性陶瓷工程塑料具有很高的耐磨性，同時由于陶瓷材料耐高溫，與金剛石材料均有摩擦系數低的特點，因此制造出的產品零件同時還有表面摩擦系數小，耐高溫的特性，可廣泛應用于工程制造中，同時PA6材料中的ABS能改善材料的各向異性，從而在較好的保持材料性能的前提下，降低材料的翹曲變形。
附圖說明
圖1為本發明流程圖。
圖2為本發明不同球磨速度對粉末強度影響的關系曲線圖。
圖3為本發明不同轉速球磨后對振實密度的關系表格。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
實施例1：
一種改性工程塑料配方，按照重量份數由如下原料組成：
TiAlN為0.8％、Al2O3為0.5％、CrO2為0.8％、SiN為0.8％、人造金剛石為0.3％、聚乙醇為1％、PA6 38kg、ABS 8kg、十溴二苯乙烷12kg、Sb2O3 4kg、增韌劑4kg、相容劑3kg、抗氧劑0.4kg(其中主抗氧劑1010 0.2kg、輔抗氧劑1680.2kg)、潤滑劑0.6kg(其中硅酮粉0.4kg，TAF 0.2kg)，其余為工程塑料原粉。
PA6為中等粘度的樹脂；ABS是熔體流動速率為20的通用樹脂。
溴系阻燃劑為十溴二苯乙烷；含銻阻燃協效劑為含銻化合物。
相容劑為苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物。
玻璃纖維以為無堿長纖，直徑為：10μm。
一種改性工程塑料的制備方法，按照如下步驟制成：
(1)分別將TiAlN、Al2O3、CrO2、SiN韌性陶瓷材料球磨至80納米粒度粉。
(2)人造金剛石爆炸生成納米級粉砞，粒度：50納米。
(3)稱取配方中的各組分，將稱取PA6在90℃溫度下干燥時間4小時以上，其他組分在70℃溫度下干燥2小時以上。
(4)混料：將工程塑料原粉與步驟(1)磨成的韌性陶瓷粉和步驟(2)爆炸生成的金剛石混合攪拌，同時將步驟(3)干燥后的PA6、ABS、溴系阻燃劑、含銻阻燃協效劑、相容劑、增韌劑、抗氧劑及加工助劑一起在高速混合機中混合均勻，攪拌所需時間為5min。
(5)造粒：將步驟(4)充分混合的粉砞材料通過造粒機、注塑機或熱壓鑄機成型制成產品，其中球磨轉速的調節分為四段，勻速階段、加速升壓階段、勻速升溫階段和減速降壓階段；勻速階段的速度保持在30轉/分鐘，加速平均加速率為8轉/分鐘；所述勻速升溫階段的速度保持在300轉/分鐘不變，溫度平均加速5℃/min；所述減速降壓階段的溫度先降至200轉/分鐘，再保持20min，溫度從200℃降至30℃，降溫平均速率為4℃/min。
實施例2：
一種改性工程塑料配方，按照百分比由如下原料組成：
TiAlN為0.5％、Al2O3為0.6％、CrO2為0.5％、SiN為0.5％、人造金剛石為0.3％、聚乙醇為1％、PA6 35kg、ABS 11kg、十溴二苯乙烷12kg、Sb2O3 4kg、相容劑3kg、增韌劑4kg、抗氧劑0.4kg(其中主抗氧劑1010 0.2kg、輔抗氧劑168 0.2kg)，潤滑劑0.6kg(其中硅酮粉0.4kg、TAF 0.2kg)，其余為工程塑料原粉。
PA6為中等粘度的樹脂；ABS是熔體流動速率為20的通用樹脂。
溴化聚苯乙烯中的一種；含銻阻燃協效劑為含銻化合物。
相容劑為馬來酸酐接枝ABS。
玻璃纖維以為無堿長纖，直徑為：12μm
一種改性工程塑料的制備方法，按照如下步驟制成：
(1)分別將TiAlN、Al2O3、CrO2、SiN韌性陶瓷材料球磨至70納米粒度粉。
(2)人造金剛石爆炸生成納米級粉砞，粒度：50納米。
(3)稱取配方中的各組分，將稱取PA6在85℃溫度下干燥時間4小時以上，其他組分在65℃溫度下干燥2小時以上。
(4)混料：將工程塑料原粉與步驟(1)磨成的韌性陶瓷粉和步驟(2)爆炸生成的金剛石混合攪拌，同時將步驟(3)干燥后的PA6、ABS、溴系阻燃劑、含銻阻燃協效劑、相容劑、增韌劑、抗氧劑及加工助劑一起在高速混合機中混合均勻，攪拌所需時間為8min。
(5)造粒：將步驟(4)充分混合的粉砞材料通過造粒機、注塑機或熱壓鑄機成型制成產品。其中球磨轉速的調節分為四段，勻速階段、加速升壓階段、勻速升溫階段和減速降壓階段；勻速階段的速度保持在30轉/分鐘，加速平均加速率為8轉/分鐘；所述勻速升溫階段的速度保持在300轉/分鐘不變，溫度平均加速5℃/min；所述減速降壓階段的溫度先降至200轉/分鐘，再保持20min，溫度從200℃降至30℃，降溫平均速率為4℃/min。
實施例3：
一種改性工程塑料配方，按照重量份數由如下原料組成：
TiAlN為0.1％、Al2O3為0.3％、CrO2為0.1％、SiN為0.1％、人造金剛石為0.1％、聚乙醇為0.5％、PA6 40kg、ABS 11kg、十溴二苯乙烷12kg、Sb2O3 4kg、相容劑3kg、增韌劑4kg、抗氧劑0.4kg(其中主抗氧劑1010 0.2kg、輔抗氧劑168 0.2kg)、潤滑劑0.6kg(其中硅酮粉0.4kg、TAF 0.2kg)，其余為工程塑料原粉。
PA6為中等粘度的樹脂；ABS是熔體流動速率為20的通用樹脂。
溴系阻燃劑為十溴二苯乙烷；含銻阻燃協效劑為含銻化合物。
相容劑為苯乙烯-順丁烯二酸酐共聚物和馬來酸酐接枝ABS。
玻璃纖維以為無堿長纖，直徑為：13μm。
一種改性工程塑料的制備方法，按照如下步驟制成：
(1)分別將TiAlN、Al2O3、CrO2、SiN韌性陶瓷材料球磨至90納米粒度粉。
(2)人造金剛石爆炸生成納米級粉砞，粒度：50納米。
(3)稱取配方中的各組分，將稱取PA6在90℃溫度下干燥時間4小時以上，其他組分在70℃溫度下干燥2小時以上。
(4)混料：將工程塑料原粉與步驟(1)磨成的韌性陶瓷粉和步驟(2)爆炸生成的金剛石混合攪拌，同時將步驟(3)干燥后的PA6、ABS、溴系阻燃劑、含銻阻燃協效劑、相容劑、增韌劑、抗氧劑及加工助劑一起在高速混合機中混合均勻，攪拌所需時間為8min。
(5)造粒：將步驟(4)充分混合的粉砞材料通過造粒機、注塑機或熱壓鑄機成型制成產品。其中球磨轉速的調節分為四段，勻速階段、加速升壓階段、勻速升溫階段和減速降壓階段；勻速階段的速度保持在30轉/分鐘，加速平均加速率為8轉/分鐘；所述勻速升溫階段的速度保持在300轉/分鐘不變，溫度平均加速5℃/min；所述減速降壓階段的溫度先降至200轉/分鐘，再保持20min，溫度從200℃降至30℃，降溫平均速率為4℃/min。
球磨速度對粉末強度的影響(如圖2所示)：
球磨速度除了對粉末的形貌和粒度有較大影響之外，還對粉末的混合均勻性有重要影響，且不同轉速影響了粉末的強度。
不同轉速球磨后對振實密度的影響(如圖3所示)：
從圖3中所示粒度與振實密度可以看出，在球磨20h的濕磨條件下，轉速300r/min(試樣b)的粉末其粒度較轉速180r/min(試樣a)有了更加明顯的細化，與此同時也獲得了更大的振實密度。
基于上述，本發明的優點在于，本發明由于高附著性韌性陶瓷和人造金剛石在混料時與工程塑料分子充分結合，通過造粒注塑熱壓鑄后生成產品，韌性陶瓷和人造金剛石均勻而牢固地混合在產品零件基體中，使原工程塑料產生了較大改性，因此該種韌性陶瓷工程塑料具有很高的耐磨性，同時由于陶瓷材料耐高溫，與金剛石材料均有摩擦系數低的特點，因此制造出的產品零件同時還有表面摩擦系數小，耐高溫的特性，可廣泛應用于工程制造中，同時PA6材料中的ABS能改善材料的各向異性，從而在較好的保持材料性能的前提下，降低材料的翹曲變形。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
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