尼龍66與abs樹脂的合金材料及其製備方法
2023-12-09 03:25:26 1
專利名稱：尼龍66與abs樹脂的合金材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於聚合物複合材料領域，特別涉及尼龍66與ABS樹脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)的合金材料及其製備方法。
背景技術：
尼龍是產量最大，應用最廣的工程塑料之一，具有耐磨，耐溶劑和使用溫度廣等優異性能，但同時也存在吸水率大，尺寸穩定性差，低溫和幹態衝擊強度低等缺點。將ABS樹脂與尼龍共混，結合兩種聚合物的優點製備出的合金衝擊強度高，熱穩定性佳，抗化學腐蝕性好，又有比尼龍更優異的尺寸穩定性，特殊的表面柔和 光效果以及結晶材料與無定型材料共混所帶來的減震和吸聲性能，可以廣泛應用於製造汽車內飾件，換氣管，儀表骨架， 儀錶盤，旋鈕，開關，方向盤外殼，空調出風格柵，減震器，園藝工具和設備，電動工具殼體等塑料器件。但是尼龍是一類結晶型，強極性聚合物，而ABS樹脂則是非晶型、弱極性聚合物， 二者溶度參數相差較大，熱力學不相容，簡單的共混將因分散相的團聚和兩相間較大的界面張力而導致較差的力學性能，所以要獲得具有實用價值的尼龍/ABS合金材料，必須要對共混物進行增容改性。另一方面，目前應用較多的是尼龍6/ABS合金，卻很少有報導涉及其與ABS的共混改性研究。尼龍66相對於尼龍6有更高機械強度，更大的內耗值，更好的耐熱性能和更小的吸水率，如果製備出尼龍66/ABS合金勢必將獲得較尼龍6/ABS更加優異的性能。
發明內容
本發明的目的在於提供一種強度高，韌性好的尼龍66與ABS樹脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)的合金材料。本發明的再一目的在於提供尼龍66與ABS樹脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)的合金材料的製備方法。本發明的尼龍66與ABS樹脂的合金材料是由熔融共混方法製備得到的，所述的合金材料中的各組分及含量在熔融共混之前為尼龍6660 90wt% (優選為 80 85wt% )ABS 樹脂8. 5 30wt% (優選為 10 20wt% )相容劑1 IOwt % (優選為3 5wt% )抗氧劑0.5wt%所述的相容劑為市售的聚丁二烯接枝馬來酸酐(PB-g-MAH)，其數均分子量為 2000 4000，馬來酸酐接枝率為5 IOwt %。所述的抗氧劑是重量比為1 1的四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸) 季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯)酯的複合物(如杭州海虹精細化工有限公司生產的抗氧劑Β225)。本發明的尼龍66與ABS樹脂的合金材料的製備方法，是採用熔融共混的方法進行製備，該方法包括以下步驟1)將佔合金材料總量1 IOwt % (優選為3 5wt% )的相容劑與8. 5 30wt% (優選為10 20wt% )的ABS樹脂攪拌混合後用開煉機於130 150°C下開煉共混(一般為15 25分鐘左右)；2)將步驟1)得到的開煉產物切粒後與乾燥好的佔合金材料總量60 90wt% (優選為80 85wt% )的尼龍66及0. 5wt%的抗氧劑放入高混機中混合(一般為3 5分鐘)；3)將步驟2)得到的混合原料用螺杆擠出機熔融共混擠出造粒，即得到本發明的尼龍66與ABS樹脂的合金材料。所述的螺杆擠出機是雙螺杆擠出機或單螺杆擠出機。尼龍66具有尼龍系列材料的耐磨、耐溶劑等的優良特性，而且較尼龍6具有更高的機械強度、更小的吸水率、更大的內耗的值、更高的使用溫度，與ABS樹脂製備成合金材料後將獲得更加優異的性能。由於尼龍66與ABS樹脂的熱力學不相容，PB-g-MAH的加入有利於改善兩者的相容性。PB-g-MAH通過與ABS樹脂中的聚丁二烯膠乳的鏈纏結以及在熔融擠出共混過程中與尼龍66端胺基的原位接枝反應穩定的存在於界面處，起到增容作用。通過攪拌和開煉過程， PB-g-MAH進入ABS樹脂的膠乳內部與其鏈段發生纏結。在開煉產物與尼龍66熔融共混的過程中PB-g-MAH的MAH基團與尼龍66的端胺基發生接枝反應，這樣PB-g-MAH存在於界面處降低了兩相間的界面張力，抑制了 ABS樹脂在尼龍66基體中的團聚，從而降低了體系中應力集中程度，同時增強了兩相間的相互作用，可以有效傳遞應力，使得共混物的力學性能得到了大幅提高。由於熔融共混過程中的加工溫度較高，所以採用B225為抗氧劑，主要用來防止 ABS樹脂的氧化。本發明的優點是改善了尼龍66和ABS樹脂的相容性，結合尼龍66和ABS樹脂各自的優點，製備出了具有高強度、較好韌性、尺寸穩定性好的尼龍66/ABS樹脂合金材料。
圖1.對比例1的尼龍66,/ABS樹脂合金材料的SEM照片。
圖2.實施例1的尼龍66,/ABS樹脂合金材料的SEM照片。
圖3.對比例2的尼龍66,/ABS樹脂合金材料的SEM照片。
圖4.實施例2的尼龍66,/ABS樹脂合金材料的SEM照片。
圖5.實施例3的尼龍66,/ABS樹脂合金材料的SEM照片。
圖6.實施例4的尼龍66,/ABS樹脂合金材料的SEM照片。
圖7.實施例5的尼龍66,/ABS樹脂合金材料的SEM照片。
圖8.實施例6的尼龍66,/ABS樹脂合金材料的SEM照片。
具體實施例方式下面結合具體實施例，對本發明做進一步詳細說明測試所用儀器及測試條件如下
拉伸強度深圳新三思計量技術有限公司CMT5104型電子式萬能 試驗機 GB/T1040-1992斷裂伸長率深圳新三思計量技術有限公司CMT5104型電子式萬能試驗機 GB/T1040-1992簡支梁缺口衝擊強度吉林省泰和試驗機有限公司TCJ型機械式簡支梁衝擊試驗機 GB/T1843-2008掃描電子顯微鏡日本電子公司JSM-6700F JEOL型掃描電子顯微鏡對比例11)將乾燥好的尼龍66與ABS樹脂按照重量比為90 10混合；2)用雙螺杆擠出機將步驟1)的混合物擠出造粒，螺杆轉速為200轉/分，擠出共混溫度在250 275°C之間，製得尼龍66/ABS樹脂合金材料。將製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料乾燥後用注射機注塑成標準樣條，注塑溫度 275°C。製備的尼龍66/ABS樹脂合金材料的力學性能測試結果為懸臂梁缺口衝擊強度為 5.41KJ/m2，拉伸強度為71.75MPa。合金的收縮率為1.56%。圖1為尼龍66/ABS樹脂合金材料的SEM照片。實施例11)將乾燥好的尼龍66，ABS樹脂與PB-g_MAH(數均分子量為2500，馬來酸酐接枝率為6. 5wt% )按照比例稱重，其重量比為90 8.5 1 ；將佔合金材料總量Iwt %的 PB-g-MAH與8. 5wt%的ABS樹脂攪拌混合後用開煉機於140°C下開煉共混20分鐘；2)將步驟1)得到的開煉產物切粒後與乾燥好的佔合金材料總量90wt%的尼龍66 及0.5wt%的抗氧劑(B225，杭州海虹精細化工有限公司生產，其成份為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯的複合物，複合重量比例為1 1)放入高混機中混合3分鐘；3)將步驟2、得到的混合的原料用雙螺杆擠出機熔融共混擠出造粒，螺杆轉速為 200轉/分，擠出共混溫度在250 275°C之間，得到尼龍66/ABS樹脂的合金材料。將製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料乾燥後用注射機注塑成標準樣條，注塑溫度 275°C。製備的尼龍66/ABS樹脂合金材料的力學性能測試結果為懸臂梁缺口衝擊強度為 7. 58KJ/m2，拉伸強度為74.43MPa。合金的收縮率為0. 60%。圖2為製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料的SEM照片。對比例21)將乾燥好的尼龍66與ABS樹脂按照重量比為70 30混合；2)用雙螺杆擠出機將步驟1)的混合物擠出造粒，螺杆轉速為200轉/分，擠出共混溫度在250 275°C之間，製得尼龍66/ABS樹脂合金材料。將製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料乾燥後用注射機注塑成標準樣條，注塑溫度 275°C。製備的尼龍66/ABS樹脂合金材料的力學性能測試結果為懸臂梁缺口衝擊強度為 5. MKJ/m2，拉伸強度為47.46MPa。合金的收縮率為0. 76%。圖3為尼龍66/ABS樹脂合金材料的SEM照片。實施例21)將乾燥好的尼龍66，ABS樹脂與PB-g_MAH(數均分子量為2500，馬來酸酐接枝率為6. 5wt%)按照比例稱重，其重量比為60 38. 5 1 ；將佔合金材料總量%的 PB-g-MAH與11. 5wt%的ABS樹脂攪拌混合後用開煉機於130°C下開煉共混20分鐘；2)將步驟1)得到的開煉產物切粒後與乾燥好的佔合金材料總量60wt%的尼龍66 及0.5wt%的抗氧劑(B225，杭州海虹精細化工有限公司生產，其成份為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯的複合物，複合重量比例為1 1)放入高混機中混合5分鐘；3)將步驟2、得到的混合的原料用雙螺杆擠出機熔融共混擠出造粒，螺杆轉速為 200轉/分，擠出共混溫度在250 275°C之間，得到尼龍66/ABS樹脂的合金材料。將製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料乾燥後用注射機注塑成標準樣條，注塑溫度 275°C。製備的尼龍66/ABS樹脂合金材料的力學性能測試結果為懸臂梁缺口衝擊強度為 7. 01KJ/m2，拉伸強度為53. 53MPa。合金的收縮率為0. 65%。圖4為製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料的SEM照片。實施例31)將乾燥好的尼龍66，ABS樹脂與PB-g-MAH (數均分子量為2500，馬來酸酐接枝率為6. 5wt% )按照比例稱重，其重量比為60 29. 5 10 ；將佔合金材料總量IOwt%的 PB-g-MAH與29. 5wt%的ABS樹脂攪拌混合後用開煉機於150°C下開煉共混15分鐘；2)將步驟1)得到的開煉產物切粒後與乾燥好的佔合金材料總量60wt%的尼龍66 及0.5wt%的抗氧劑(B225，杭州海虹精細化工有限公司生產，其成份為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯的複合物，複合重量比例為1 1)放入高混機中混合3分鐘；3)將步驟2、得到的混合的原料用雙螺杆擠出機熔融共混擠出造粒，螺杆轉速為 200轉/分，擠出共混溫度在250 275°C之間，得到尼龍66/ABS樹脂的合金材料。將製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料乾燥後用注射機注塑成標準樣條，注塑溫度 275°C。製備的尼龍66/ABS樹脂合金材料的力學性能測試結果為懸臂梁缺口衝擊強度為 9. lKJ/m2，拉伸強度為51.86MPa。合金的收縮率為0. 34%。圖5為製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料的SEM照片。實施例41)將乾燥好的尼龍66，ABS樹脂與PB-g-MAH (數均分子量為2500，馬來酸酐接枝率為6. 5wt% )按照比例稱重，其重量比為85 10 4. 5 ；將佔合金材料總量4. 5wt%的 PB-g-MAH與11. 5wt%的ABS樹脂攪拌混合後用開煉機於130°C下開煉共混25分鐘；2)將步驟1)得到的開煉產物切粒後與乾燥好的佔合金材料總量85wt%的尼龍66 及0.5wt%的抗氧劑(B225，杭州海虹精細化工有限公司生產，其成份為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯的複合物，複合重量比例為1 1)放入高混機中混合5分鐘；3)將步驟2、得到的混合的原料用雙螺杆擠出機熔融共混擠出造粒，螺杆轉速為 200轉/分，擠出共混溫度在250 275°C之間，得到尼龍66/ABS樹脂的合金材料。將製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料乾燥後用注射機注塑成標準樣條，注塑溫度 275°C。製備的尼龍66/ABS樹脂合金材料的力學性能測試結果為懸臂梁缺口衝擊強度為 14. 28KJ/m2，拉伸強度為69. 2MPa。合金的收縮率為0. 52%。圖6為製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料的SEM照片。實施例51)將乾燥好的尼龍66，ABS樹脂與PB-g_MAH(數均分子量為2000，馬來酸酐接枝率為5wt% )按照比例稱重，其重量比為80 14.5 5 ；將佔合金材料總量5wt%的 PB-g-MAH與11. 5wt%的ABS樹脂攪拌混合後用開煉機於130°C下開煉共混20分鐘；2)將步驟1)得到的開煉產物切粒後與乾燥好的佔合金材料總量80wt%的尼龍66 及0.5wt%的抗氧劑(B225，杭州海虹精細化工有限公司生產，其成份為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4-二叔丁基苯)酯的複合物，複合重量比例為1 1)放入高混機中混合5分鐘；3)將步驟2、得到的混合的原料用雙螺杆擠出機熔融共混擠出造粒，螺杆轉速為 200轉/分，擠出共混溫度在250 275°C之間，得到尼龍66/ABS樹脂的合金材料。將製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料乾燥後用注射機注塑成標準樣條，注塑溫度 275°C。製備的尼龍66/ABS樹脂合金材料的力學性能測試結果為懸臂梁缺口衝擊強度為 8.97KJ/m2，拉伸強度為66. IMPa。合金的收縮率為0. 72 %。圖7為製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料的SEM照片。實施例61)將乾燥好的尼龍66，ABS樹脂與PB-g-MAH (數均分子量為4000，馬來酸酐接枝率為10wt% )按照比例稱重，其重量比為85 13 1.5 ；將佔合金材料總量1.5Wt%的 PB-g-MAH與13wt%的ABS樹脂攪拌混合後用開煉機於130°C下開煉共混20分鐘；2)將步驟1)得到的開煉產物切粒後與乾燥好的佔合金材料總量85wt%的尼龍66 及0.5wt%的抗氧劑(B225，杭州海虹精細化工有限公司生產，其成份為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯)酯的複合物，複合重量比例為1 1)放入高混機中混合5分鐘；3)將步驟2、得到的混合的原料用雙螺杆擠出機熔融共混擠出造粒，螺杆轉速為 200轉/分，擠出共混溫度在250 275°C之間，得到尼龍66/ABS樹脂的合金材料。將製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料乾燥後用注射機注塑成標準樣條，注塑溫度 275°C。製備的尼龍66/ABS樹脂合金材料的力學性能測試結果為懸臂梁缺口衝擊強度為 9. 19KJ/m2，拉伸強度為65. 77MPa。合金的收縮率為0. 68% 0圖8為製得的尼龍66/ABS樹脂合金材料的SEM照片。從上面對比例與實施例的比較中可以看出，在單純的尼龍66與ABS樹脂的合金材料中，由於ABS樹脂在尼龍66中的團聚存在而不能有效分散，兩相界面處存在空隙，合金材料的力學性能很差。而當加入增容劑的時候，從SEM照片中可以看到，ABS樹脂在尼龍66中均勻分散，沒有發生團聚，合金材料的懸臂梁缺口衝擊強度和拉伸強度均得到了顯著提高。 這是因為PB-g-MAH加入到合金材料中後，PB-g-MAH可以通過與ABS樹脂中的PB鏈段的鏈纏結及與尼龍66的端胺基的原位接枝反應存在於尼龍66與ABS樹脂的界面處，起到降低界面張力，抑制分散相團聚和增強兩相間結合力的作用，所以ABS樹脂可以均勻的分散在尼龍66基體中而且與基體間的結合力也得到了顯著提高，相形態的改善導致合金材料中應力集中程度有效降低，而兩相間作用力的提高則有效延緩了應變過程中裂紋的形成和發展，所以合金材料的力學性能得到了顯著提高，合金材料的尺寸穩定性也得到了顯著改善。
權利要求
1. 一種尼龍66與ABS樹脂的合金材料，其是由熔融共混方法製備得到的，其特徵是，所述的合金材料中的各組分及含量在熔融共混之前為所述的相容劑為聚丁二烯接枝馬來酸酐；所述的抗氧劑是重量比為1 1的四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯)酯的複合物。
2.根據權利要求1所述的尼龍66與ABS樹脂的合金材料，其特徵是所述的尼龍66的含量為80 85wt%。
3.根據權利要求1所述的尼龍66與ABS樹脂的合金材料，其特徵是所述的ABS樹脂的含量為10 20wt%。
4.根據權利要求1所述的尼龍66與ABS樹脂的合金材料，其特徵是所述的聚丁二烯接枝馬來酸酐的含量為3 5wt%。
5.根據權利要求1或4所述的尼龍66與ABS樹脂的合金材料，其特徵是所述的聚丁二烯接枝馬來酸酐的數均分子量為2000 4000，馬來酸酐接枝率為5 IOwt %。
6.一種根據權利要求1 5任意一項所述的尼龍66與ABS樹脂的合金材料的製備方法，其是採用熔融共混的方法進行製備，其特徵是1)將佔合金材料總量1 IOwt%的相容劑與8. 5 30wt%的ABS樹脂攪拌混合後用開煉機於130 150°C下開煉共混；2)將步驟1)得到的開煉產物切粒後與乾燥好的佔合金材料總量60 90wt%的尼龍 66及0. 5wt%的抗氧劑放入高混機中混合；3)將步驟幻得到的混合原料用螺杆擠出機熔融共混擠出造粒，得到所述的尼龍66與 ABS樹脂的合金材料；所述的相容劑為聚丁二烯接枝馬來酸酐；所述的抗氧劑是重量比為1 1的四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸)季戊四醇酯和亞磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯)酯的複合物。
7.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵是所述的尼龍66的含量為80 85wt%。
8.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵是所述的ABS樹脂的含量為10 20wt%。
9.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵是所述的聚丁二烯接枝馬來酸酐的含量為3 5wt%。
10.根據權利要求6所述的製備方法，其特徵是所述的聚丁二烯接枝馬來酸酐的數均分子量為2000 4000，馬來酸酐接枝率為5 IOwt %。
全文摘要
本發明屬於聚合物複合材料領域，特別涉及尼龍66與ABS樹脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)的合金材料及其製備方法。將佔合金材料總量1～10wt％的相容劑與8.5～30wt％的ABS樹脂攪拌後用開煉機於130～150℃下開煉共混；然後將開煉產物切粒後與乾燥好的佔合金材料總量60～90wt％的尼龍66及0.5wt％的抗氧劑放入高混機中混合；將得到的混合的原料用螺杆擠出機熔融共混擠出造粒，即得到本發明的尼龍66與ABS樹脂的合金材料。本發明的優點是增強了尼龍66和ABS相容性，顯著提高了尼龍66與ABS共混物的力學性能及尺寸穩定性。
文檔編號C08K5/134GK102276981SQ20101020167
公開日2011年12月14日 申請日期2010年6月9日 優先權日2010年6月9日
發明者張文, 曹新宇, 楊化浩, 王佛松, 馬永梅 申請人:中國科學院化學研究所