一種聚己內酰胺復合材料、其制備方法和應用的制作方法

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專利名稱：一種聚己內酰胺復合材料、其制備方法和應用的制作方法
一種聚己內酰胺復合材料、其制備方法和應用技術領域
本發明屬于高分子材料技術領域，尤其涉及一種聚己內酰胺復合材料、其制備方法和應用。
背景技術：
聚酰胺(PA)是分子鏈中含有酰胺基團的一類聚合物，它是五大通用工程塑料之首，其產量和消費量居第一位。其中用量最大的是聚己內酰胺(PA6)，因其具有良好的綜合性能，廣泛應用于汽車工業、電子電氣工業、機械工業等領域。
但是，目前市面上常見的PA6工程塑料大多為中低粘度，難以擠出成型，而通過聚合生產出來的高粘PA6，雖然可以擠出成型，但柔韌性和耐高低溫性能不佳，大大限制了材料的使用范圍。發明內容
有鑒于此，本發明實施例提供聚己內酰胺復合材料，解決現有技術中聚己內酰胺類塑料擠出成型穩定性、柔韌性、耐高溫老化性能和低溫沖擊性能差的技術問題。
本發明是這樣實現的，
一種聚己內酰胺復合材料，包括如下重量份數的組分
聚己內酰胺69.2-91.5
增塑劑5-20
交聯劑0. 2-0. 6
增韌劑2-8
熱穩定劑0.3-1.2
抗氧劑、潤滑劑、分散劑、著色劑及抗紫外劑混合物0. 1-3。
以及，
一種聚己內酰胺復合材料制備方法，包括如下步驟
將如下重量份數的聚己內酰胺、增塑劑、交聯劑、增韌劑、熱穩定劑、抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑攪拌、混合，得到聚己內酰胺復合材料前體；
將該聚己內酰胺復合材料前體進行擠出處理，得到聚己內酰胺復合材料，
聚己內酰胺69.2-91.5
增塑劑5-20
交聯劑0. 2-0. 6
增韌劑2-8
熱穩定劑0.3-1.2
抗氧劑、潤滑劑、分散劑、著色劑及抗紫外劑混合物0. 1-3。
本發明實施例進一步提供上述聚己內酰胺復合材料在電子產品、交通工具、管道中的應用。3頁
本發明實施例聚己內酰胺復合材料，通過增塑劑、交聯劑、增韌劑及熱穩定劑的改性作用，具有優異的柔韌性、熱穩定性，及優異的成型穩定性。本發明實施例制備方法，操作簡單、成本低廉，對設備要求低，非常適于工業化生產。
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。
本發明實施例提供一種聚己內酰胺復合材料，包括如下重量份數的組分
聚己內酰胺69.2-91.5
± 曾塑劑5-20
交聯劑0. 2-0. 6
增韌劑2-8
熱穩定劑0.3-1.2
抗氧劑、潤滑劑、分散劑、著色劑及抗紫外劑混合物0. 1-3。
本發明實施例聚己內酰胺復合材料，通過增塑劑、交聯劑、增韌劑及熱穩定劑的改性作用，具有優異的柔韌性、熱穩定性，同時也具有優異的成型穩定性。
具體地，本發明實施例中所述的重量份數的單位為克、千克或噸。
具體地，該聚己內酰胺沒有限制，優選地，該聚己內酰胺(PA6)為相對密度為1.11-1. 15g/cm3，熔點為215-225°c，熔體粘度為2. 0-3. 2。該聚己內酰胺優選相對粘度為2.8粘的PA6，例如，新會美達錦綸股份有限公司生產，商品牌號iC800 ；或岳陽巴陵石化公司生產，商品牌號YH800 ；或美國霍尼韋爾公司生產，商品牌號H8202NLB。
具體地，該增塑劑為苯磺酰胺，即苯磺酰胺化合物，例如，對甲苯磺酰胺，武進市陽湖化工廠生產；對甲基丁基磺酰胺，嘉興金禾化工有限公司生產；N-環己基對甲基苯磺酰胺，為美國孟山都公司生產；N-乙基-對甲基苯磺酰胺，鄰甲苯乙基磺酰胺美國孟山都公司生產；通過在PA6樹脂中加入苯磺酰胺作為增塑劑，使得苯環酰胺復合材料的柔軟性大大增強。
具體地，該交聯劑為四環氧化合物，例如，四官能團的四縮水甘油二氨基二苯甲烷為主體的四環氧化合物，為瑞士汽巴公司生產，商品牌號MY721 ；或德國巴斯夫公司生產，商品牌號AD-4370 ；或德國布呂格曼公司生產，商品牌號M1251 ；或上海澤龍化工有限公司生產，商品牌號)(C-240C;通過摻雜交聯劑，使得聚己內酰胺復合材料的流動性能大大降低，有效的提高了改復合材料的成型穩定性能。
具體地，該增韌劑選自乙烯-辛烯茂金屬催化共聚物接枝馬來酸酐(POE-MAH)南海伯晨公司生產，商品牌號PC-28 ；或北京海爾科化公司生產，商品牌號KHEP680C3 ；或廣州鹿山新材料有限公司生產，商品牌號AR-IO ；或惠州歐龍優公司生產；商品牌號T-IOlAJI 韌劑的加入能大幅度地增加了材料的耐低溫沖擊性能。
具體地，該熱穩定劑為有機鹵化銅熱穩定劑，例如，德國布呂格曼公司生產，商品牌號H3336;或美國杜邦公司生產，商品牌號MT409AHS;或瑞士汽巴化學公司生產，商品牌號HS-01。通過加入熱穩定劑，使得聚己內酰胺復合材料的耐高溫老化性能顯著提升。
具體地，抗氧劑，潤滑劑，分散劑，抗紫外劑，著色劑混合物中，抗氧劑，潤滑劑，分散劑，抗紫外劑及著色劑之間沒有重量份數比例的限制，根據實際的生產需要加入；該抗氧劑，潤滑劑，分散劑，抗紫外劑，著色劑均為市售產品，沒有具體限制。抗氧劑如1010 四 [甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯；或1076 β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯；或1098 :Ν，N'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺，或1790:1，3，5-三(4-叔丁基-3-羥基-2，6-二甲基芐基)-1， 3，5-三嗪-2，4，6 (1H，3H，5H)-三酮等。潤滑劑如硬脂酸鋅，硬脂酸正丁酯，油酸酰胺，亞乙基雙硬脂酰胺，單硬脂酸甘油酯等。分散劑如液體石蠟，氧化聚乙烯蠟，羥基硬脂酸甲酯，聚二甲基硅氧烷等。抗紫外線劑如UV5411 :2-(2'-羥基-5'-叔幸基苯基)苯并三唑；或 UV531 :2-羥基-4-正辛氧基-二苯甲酮；或 UV234 :2-(2'-羥基 ,5'-雙 _(a，a_ 二甲基芐基)苯基)苯并三唑；或UV-284 :2-羥基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮等。著色劑如碳黑，二氧化鈦白，氧化鐵棕，群青藍，永固紅，酞青綠等。
本發明實施例聚己內酰胺復合材料，通過增塑劑、交聯劑、增韌劑、熱穩定劑等助劑的改性作用，具有穩定的擠出成型加工性能，并且柔軟性佳，耐低溫沖擊性能和耐高溫老化性能優異，可以替代價格昂貴的PA12，可滿足各種制造行業尤其是汽車工業對擠出級聚酰胺材料的設計和使用需求。
本發明實施例進一步提供一種聚己內酰胺復合材料制備方法，包括如下步驟
S01，將如下總量分數的聚己內酰胺、增塑劑、交聯劑、增韌劑、熱穩定劑、抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑攪拌、混合，得到聚己內酰胺復合材料前體；
S02，將該聚己內酰胺復合材料前體進行擠出處理，得到聚己內酰胺復合材料，
聚己內酰胺69.2-91.5
± 曾塑劑5-20
交聯劑0. 2-0. 6
增韌劑2-8
熱穩定劑0. 3-1. 2
抗氧劑、潤滑劑、分散劑、著色劑及抗紫外劑混合物0. 1-3。
具體地，該聚己內酰胺、增塑齊IJ、交聯齊、增韌齊、熱穩定齊、抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑和前述相同，在此不重復闡述。
具體地，步驟SOl中，攪拌中使用的攪拌設備沒有限制，例如攪拌桶、高混機，優選高混機，攪拌時間為5-20分鐘；通過攪拌處理，使得聚己內酰胺復合材料前體中各個組分均勻混合。
具體地，步驟S02中，將該聚己內酰胺復合材料前體進行熔融擠出處理，所使用的擠出設備沒有限制，例如雙螺桿擠出機，其中螺桿長徑比為觀 44 ；擠出處理步驟中工藝參數為
一區溫度220 250°C，二區溫度230 260°C，三區溫度240 270°C，四區溫度 230 260°C，機頭溫度為240 280°C，擠出處理時間為0. 5 2分鐘，擠出處理壓力10 30MPa。
本發明實施例制備方法，操作簡單、成本低廉，對設備要求低，非常適于工業化生產。5
本發明實施例進一步提供上述聚己內酰胺復合材料在電子產品、交通工具、管道中的應用。
以下結合具體實施例對上述聚己內酰胺復合材料及制備方法進行詳細闡述。
實施例一
本發明實施例聚己內酰胺復合材料包括如下重量份數的組分
重量份數為84. 1的PA6，重量份數為6的N-乙基-對甲基苯磺酰胺，重量份數為 0. 4的MY-721，重量份數為8的Ρ0Ε-ΜΑΗ，重量份數為0. 5的H3336，重量份數為1的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物。
本發明實施例聚己內酰胺復合材料制備方法，包括如下步驟
a,將重量份數為84. 1的PA6，重量份數為6的N-乙基-對甲基苯磺酰胺，重量份數為0. 4的MY-721，重量份數為8的Ρ0Ε-ΜΑΗ，重量份數為0. 5的H3336，重量份數為1的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物放入攪拌桶中進行充分混合15分鐘，得到聚己內酰胺復合材料前體；
b，將該聚己內酰胺復合材料前體放入雙螺桿擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，雙螺桿擠出機的螺桿直徑為35mm，螺桿長度與直徑的比例為32 1，擠出溫度分別為一區溫度 230°C，二區溫度240°C，三區溫度220°C，四區溫度230°C，機頭溫度245°C，擠出處理時間 lmin，擠出處理壓力為15MPa。
實施例二
本發明實施例聚己內酰胺復合材料包括如下重量份數的組分
重量份數為82的PA6，重量份數為10的N-乙基-對甲基苯磺酰胺，重量份數為0.4的MY-721，重量份數為6的Ρ0Ε-ΜΑΗ，重量份數為0. 6的H3336，重量份數為1的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物。
本發明實施例聚己內酰胺復合材料制備方法，包括如下步驟
a,將重量份數為82的PA6，重量份數為10的N-乙基-對甲基苯磺酰胺，重量份數為0. 4的MY-721，重量份數為6的Ρ0Ε-ΜΑΗ，重量份數為0. 6的H3336，重量份數為1的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物放入攪拌桶中進行充分混合20分鐘，得到聚己內酰胺復合材料前體；
b，將該聚己內酰胺復合材料前體放入雙螺桿擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，雙螺桿擠出機的螺桿直徑為35mm，螺桿長度與直徑的比例為40 1，擠出溫度分別為一區溫度 250°C，二區溫度270°C，三區溫度260°C，四區溫度270°C，機頭溫度275°C，擠出處理時間1.5min，擠出處理壓力為13MPa。
實施例三
本發明實施例聚己內酰胺復合材料包括如下重量份數的組分
重量份數為76. 9的PA6，重量份數為16的N-乙基-對甲基苯磺酰胺，重量份數為0. 4的MY-721，重量份數為5的Ρ0Ε-ΜΑΗ，重量份數為0. 7的H3336，重量份數為2的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物。
本發明實施例聚己內酰胺復合材料制備方法，包括如下步驟
a，將重量份數為76. 9的PA6，重量份數為16的N-乙基-對甲基苯磺酰胺，重量份數為0. 4的MY-721，重量份數為5的Ρ0Ε-ΜΑΗ，重量份數為0. 7的H3336，重量份數為2的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物放入攪拌桶中進行充分混合10分鐘，得到聚己內酰胺復合材料前體；
b，將該聚己內酰胺復合材料前體放入雙螺桿擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，雙螺桿擠出機的螺桿直徑為35mm，螺桿長度與直徑的比例為36 1，擠出溫度分別為一區溫度 240°C，二區溫度260°C，三區溫度250°C，四區溫度260°C，機頭溫度265°C，擠出處理時間 2min，擠出處理壓力為16MPa。
實施例四
本發明實施例聚己內酰胺復合材料包括如下重量份數的組分
重量份數為74. 8的PA6，重量份數為20的N-乙基-對甲基苯磺酰胺，重量份數為0.4的MY-721，重量份數為3的Ρ0Ε-ΜΑΗ，重量份數為0. 8的H3336，重量份數為1. 5的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物。
本發明實施例聚己內酰胺復合材料制備方法，包括如下步驟
a,將重量份數為74. 8的PA6，重量份數為20的N-乙基-對甲基苯磺酰胺，重量份數為0. 4的MY-721，重量份數為3的Ρ0Ε-ΜΑΗ，重量份數為0. 8的H3336，重量份數為1. 5 的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物放入攪拌桶中進行充分混合5分鐘，得到聚己內酰胺復合材料前體；
b，將該聚己內酰胺復合材料前體放入雙螺桿擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，雙螺桿擠出機的螺桿直徑為35mm，螺桿長度與直徑的比例為觀1，擠出溫度分別為一區溫度 240°C，二區溫度250°C，三區溫度250°C，四區溫度260°C，機頭溫度265°C，擠出處理時間1.7min，擠出處理壓力為18MPa。
實施例五
本發明實施例聚己內酰胺復合材料包括如下重量份數的組分
重量份數為70的PA6，重量份數為5的N-乙基-對甲基苯磺酰胺，重量份數為0. 2 的AD-4370，重量份數為2的KHEP680C3，重量份數為0. 3的HS-01，重量份數為0. 1的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物。
本發明實施例聚己內酰胺復合材料制備方法，包括如下步驟
a，將重量份數為70的PA6，重量份數為5的N-乙基-對甲基苯磺酰胺，重量份數為0. 2的AD-4370，重量份數為2的KHEP680C3，重量份數為0. 3的HS-Ol，重量份數為0. 1 的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物放入攪拌桶中進行充分混合5分鐘，得到聚己內酰胺復合材料前體；
b，將該聚己內酰胺復合材料前體放入雙螺桿擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，雙螺桿擠出機的螺桿直徑為35mm，螺桿長度與直徑的比例為觀1，擠出溫度分別為一區溫度 240°C，二區溫度250°C，三區溫度250°C，四區溫度260°C，機頭溫度265°C，擠出處理時間 1. 7min，擠出處理壓力為18MPa。
實施例六
本發明實施例聚己內酰胺復合材料包括如下重量份數的組分
重量份數為91. 5的PA6，重量份數為17的對甲基丁基磺酰胺，重量份數為0. 6的 M1251，重量份數為8的AR-10，重量份數為1. 2的MT409AHS，重量份數為3的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物。
本發明實施例聚己內酰胺復合材料制備方法，包括如下步驟
a，將重量份數為91. 5的PA6，重量份數為17的對甲基丁基磺酰胺，重量份數為0.6的M1251，重量份數為8的AR-10，重量份數為1.2的MT409AHS，重量份數為3的抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑混合物放入攪拌桶中進行充分混合5分鐘，得到聚己內酰胺復合材料前體；
b，將該聚己內酰胺復合材料前體放入雙螺桿擠出機中熔融混煉，擠出，造粒，雙螺桿擠出機的螺桿直徑為35mm，螺桿長度與直徑的比例為觀1，擠出溫度分別為一區溫度 240°C，二區溫度250°C，三區溫度250°C，四區溫度260°C，機頭溫度265°C，擠出處理時間1.7min，擠出處理壓力為18MPa。
性能測試
將上述4個實施例與新會美達公司生產的普通中粘樹脂PA6iC800和法國阿科瑪公司生產的擠出級PA12P40TL進行測試，其性能評價方式及實行標準為
將完成造粒的材料在100°C的鼓風烘箱中干燥3-6小時，然后將干燥好的材料在注射成型機上進行注射成型制樣，注射成型模溫控制在100°C。拉伸強度測試按ASTM D638標準進行，試樣尺寸為180X 12. 7X3. 2mm,拉伸速度為50mm/min ；彎曲性能測試按 ASTMD790標準進行，試樣尺寸為U8X 13X3. 2，彎曲速度為3mm/min，跨距為64mm ；熔融指數按ASTM D1238標準，采用235°C，5kg的負荷進行測試；懸臂梁沖擊強度按ASTM D256 標準進行，試樣尺寸為63. 5X12. 7X4. 2mm，缺口尺寸為試樣厚度的五分之一。耐高低溫性能均按照德國大眾汽車標準VW 501-27進行，其中耐高溫老化性能是將標準沖擊樣條置于150°C烘箱1000小時，恢復至常溫下進行測試；耐低溫沖擊性能是將標準沖擊樣條置于-40°C環境中M小時后再進行測試。
實施例一至四和對比例的綜合力學性能通過測試所得的拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量、沖擊強度，及低溫沖擊強度和高溫老化沖擊強度數值進行評判，結果如表1所示。
表1實施例與PA6和PA12的對比
權利要求
1.一種聚己內酰胺復合材料，包括如下重量份數的組分聚己內酰胺 69.2-91.5增塑劑5-20交聯劑0. 2-0. 6增韌劑2-8熱穩定劑 0. 3-1. 2抗氧劑、潤滑劑、分散劑、著色劑及抗紫外劑混合物0. 1-3。
2.如權利要求1所述的聚己內酰胺復合材料，其特征在于所述聚己內酰胺的相對密度為 1. 11-1. 15g/cm3，熔點為 215-225°C，熔體粘度為 2. 0-3. 2。
3.如權利要求1所述的聚己內酰胺復合材料，其特征在于所述增塑劑為苯磺酰胺化合物。
4.如權利要求1所述的聚己內酰胺復合材料，其特征在于所述交聯劑為四環氧化合物。
5.如權利要求1所述的聚己內酰胺復合材料，其特征在于所述增韌劑選自乙烯-辛烯茂金屬催化共聚物接枝馬來酸酐。
6.如權利要求1所述的聚己內酰胺復合材料，其特征在于所述熱穩定劑為有機鹵化銅。
7.—種聚己內酰胺復合材料制備方法，包括如下步驟將如下重量份數的聚己內酰胺、增塑劑、交聯劑、增韌劑、熱穩定劑、抗氧劑，潤滑劑，分散劑及抗紫外劑攪拌、混合，得到聚己內酰胺復合材料前體；將該聚己內酰胺復合材料前體進行擠出處理，得到聚己內酰胺復合材料，聚己內酰胺69. 2-91. 5增塑劑5-20交聯劑0. 2-0. 6增韌劑2-8熱穩定劑0. 3-1. 2抗氧劑、潤滑劑、分散劑、著色劑及抗紫外劑混合物0. 1-3。
8.如權利要求7所述的聚己內酰胺復合材料制備方法，其特征在于，所述攪拌步驟中，攪拌時間為5-20分鐘。
9.如權利要求7所述的聚己內酰胺復合材料制備方法，其特征在于，所述擠出處理在如下條件下進行一區溫度220 250°C，二區溫度230 260°C，三區溫度240 270°C，四區溫度230 2600C，機頭溫度為240 280°C，擠出處理時間為0. 5 2分鐘，擠出處理壓力10 30MPa。
10.如權利要求1-6任一項所述的聚己內酰胺復合材料在電子產品、交通工具、管道中的應用。
全文摘要
本發明適用于高分子材料技術領域，提供了一種聚己內酰胺復合材料、其制備方法和應用。該聚己內酰胺復合材料，包括如下重量份數的組分聚己內酰胺69.2-91.5；增塑劑5-20；交聯劑0.2-0.6；增韌劑2-8；熱穩定劑0.3-1.2；抗氧劑、潤滑劑、分散劑、著色劑及抗紫外劑的混合物0.1-3。本發明聚己內酰胺復合材料，通過增塑劑、交聯劑、增韌劑及熱穩定劑的改性作用，具有優異的柔韌性、熱穩定性，及優異的成型穩定性。本發明制備方法，操作簡單、成本低廉，對設備要求低，非常適于工業化生產。
文檔編號F16L9/12GK102040834SQ20101061218
公開日2011年5月4日申請日期2010年12月29日優先權日2010年12月29日
發明者徐東, 徐永, 楊海靈申請人:深圳市科聚新材料有限公司

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