一種改善聚醯胺加工性能的方法

2023-09-09 21:54:55 1

專利名稱：一種改善聚醯胺加工性能的方法
技術領域：
本發明屬高分子材料領域，特別是涉及一種改善聚醯胺加工性能的方法。
背景技術：
聚醯胺(Polyamide，簡稱PA)俗稱為尼龍(Nylon)，由於它具有優良的力學性能和較好的電性能，又具有耐磨、耐油、耐溶劑、自潤性、自熄性、耐腐蝕性以及良好的加工性能等優點，因此應用範圍廣泛。聚醯胺作為工程塑料，其最大的缺點是吸水性較大，從而導致製品尺寸和性能的變化。不過，在聚醯胺大分子主鏈末端含有胺基和羧基，在一定條件下，具有一定反應活性，因此，可通過嵌段、接枝、共混、增強和填充等方法進行化學和物理改性，克服由於吸水性較大帶來的製品尺寸和性能變化的缺點，而且能夠大幅度地提高其性能，能得到意想不到的效果，適合生產各種用途的專用料，因此，聚醯胺在工程塑料中的產量一直排行首位，已成為汽車、電子電器、機械、電氣、航天航空、兵器等工業不可缺少的結構材料。為了適應工業發展的需要，近年來對聚醯胺的改性通常採用共混改性的方法，側重於向高衝擊、低吸水率和優化加工等方向發展，也使該類研究成為廣泛關注的課題。
近些年以來，由於超支化大分子獨特的結構，使得超支化大分子的合成與應用在世界範圍內受到越來越多的關注。與線性大分子相比較，超支化大分子具有內部多孔的三維結構，表面富集大量的端基，使得支化大分子具有較佳的反應活性。其獨特的分子內部的納米微孔可以螯合離子，吸附小分子，或者作為小分子反應的催化活性點；由於具有較高支化的結構，超支化聚合物難以結晶；與相同分子量的線性分子相比，超支化分子結構緊湊(較低的均方迴轉半徑和流體力學半徑)，熔融態粘度較低；並且分子外圍的大量末端基團可以通過端基改性以獲得所需的性能。此外超支化大分子的合成採用一鍋法，合成方法簡單，無需煩瑣耗時的純化與分離過程，大大降低了成本。因此超支化聚合物獨特的結構和簡單的合成方法使其在許多領域中均有著廣泛的應用。
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報導了將具有與聚醯胺6相似結構的超支化聚醚醯胺與聚醯胺6進行熔體共混後可得到完全相容的共混體系，研究了超支化聚醚醯胺對聚醯胺6流變行為的影響，發現在少量超支化聚醚醯胺加入的情況下即可使其複數粘度有所降低，而力學性能基本與純聚醯胺6保持相當水平。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將芳香族超支化聚醯胺與聚醯胺6進行了熔體及溶液共混，同樣也得到了具有良好相容性的共混體系，而對於熔體共混體系，由於其具有反應性使得超支化芳香族聚醯胺在聚醯胺6基體內形成了共價鍵合網絡或較強的物理交聯網絡，導致熔體共混物表現出明顯的彈性行為。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研究了不同官能團的超支化聚醯胺與聚醯胺66之間的相互作用，發現超支化聚醯胺的加入，降低了聚醯胺66分子的流動性。
中國專利公開號CN01139269.X的專利發明了一種高性能增強尼龍，其綜合性能好，完全達到或超過國外同類產品的要求，可以替代進口，且價格只有國外進口同類產品的一半。這種產品可廣泛應用於汽車、儀器儀表、機械、紡絲等領域中，作為製造零部件和結構件的材料。

發明內容
本發明的目的在於提供一種改善聚醯胺加工性能的方法，該方法具有工藝簡單、生產成本低、降低能耗並可以大規模生產等特點。
技術方案本發明的一種改善聚醯胺加工性能的方法，將製備的超支化聚合物以一定比例與聚醯胺在雙螺杆擠出機混合後進行注塑成型。
本發明的方法可分為兩步第一步製備高含量超支化聚合物的聚醯胺母粒第二步含有超支化聚合物的聚醯胺注塑成型加工。
現分別詳述如下1、高含量超支化聚合物的聚醯胺母粒的製備將製備的超支化聚合物與聚醯胺切片以1∶10000～1∶2的重量比混合後，最佳為1∶20～1∶100，然後在90～270℃下經過雙螺杆擠出機共混造粒，製備具有高含量超支化聚合物的聚醯胺母粒，經過雙螺杆擠出機的時間為1-20分鐘，最佳為2-8分鐘。所述的聚醯胺為聚醯胺6、聚醯胺66、聚醯胺1010、聚醯胺610、聚醯胺11、聚醯胺12、聚醯胺612、聚醯胺46，聚醯胺級別可以是注塑級、紡絲級；2、含有超支化聚合物的聚醯胺注塑成型加工將上述製備的具有高含量超支化聚合物的聚醯胺母粒與聚醯胺切片按照100∶0～1∶100的重量比混合後進行注塑成型加工，注塑加工溫度為150～350℃，最佳為180～290℃。注射時間為0～20秒，最佳為3～10秒。
本發明使超支化聚合物不僅與聚醯胺有良好的相容性和提高聚醯胺熔體流動性能，而且改性後的聚醯胺的力學性能，包括衝擊、拉伸和彎曲性能都得到不同程度的提高。
有益效果本發明提供的改善聚醯胺加工性能的特點是1.製備的超支化聚合物可以作為聚醯胺的流變改性劑，大大提高聚醯胺的熔體流動性，降低注塑加工溫度。
2.整個生產過程具有工藝簡單、可降低能耗和降低生產成本等特點。


圖1超支化聚合物的分子結構式；圖2注塑級聚醯胺6/超支化聚合物薄膜經四氫呋喃刻蝕後SEM照片。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
實施例1將超支化聚合物與注塑級聚醯胺6以不同重量比混合後，加入到雙螺杆擠出機中進行共混、擠出後於冷水中冷卻、切粒。雙螺杆擠出機各區溫度設置如下90℃(加料口)-240℃(雙螺杆I區)-250℃(雙螺杆II區)-240℃(機頭)。
實施例2按照實例1所述方法製備注塑級聚醯胺6/超支化聚合物共混粒子，其中超支化聚合物與注塑級聚醯胺6重量比為1∶100，隨機選取並在熱臺上壓成薄膜。然後將該薄膜置於四氫呋喃中，將超支化聚合物溶解刻蝕掉。通過掃描電鏡觀察超支化聚合物在注塑級聚醯胺6基體中的分散情況。圖2為注塑級聚醯胺6/超支化聚合物薄膜經四氫呋喃刻蝕後SEM照片。
實施例3按實例1所述方法製備超支化聚合物與注塑級聚醯胺6具有不同重量比的共混切片，採用熔融指數儀測定的熔體流動指數如表1所示表1加入超支化聚合物前後注塑級聚醯胺6的熔體流動指數

實施例4按實例1所述方法製備超支化聚合物∶注塑級尼龍6重量比為2∶100的共混切片，將其作為母粒與注塑級聚醯胺6混合後進行注塑加工，注塑機各區溫度如表2所示表2注塑機各區的溫度

實施例5按實例1所述方法製備超支化聚合物∶注塑級尼龍6重量比為2∶100的共混切片，將其作為母粒與注塑級聚醯胺6混合後進行注塑加工成測試樣條，力學性能測試結果如表3所示表3注塑級聚醯胺6/超支化聚合物注塑樣條的力學性能

權利要求
1.一種改善聚醯胺加工性能的方法，其特徵在於，包括如下步驟(1)將重量比為1∶2～1∶10000的超支化聚合物和聚醯胺於90～270℃下在雙螺杆擠出機中共混，時間為1～20分鐘，得到具有高流動性的聚醯胺母粒；或(2)將步驟(1)製備的高含量超支化聚合物的聚醯胺母粒與聚醯胺切片以重量比100∶0～1∶100混合後進行注塑成型加工，注塑加工溫度範圍在150～350℃，注射時間為0～20秒。
2.根據權利要求1所述的一種改善聚醯胺加工性能的方法，其特徵在於，所述的聚醯胺是聚醯胺6、聚醯胺66、聚醯胺1010、聚醯胺610、聚醯胺11、聚醯胺12、聚醯胺612、換聚醯胺46。
3.根據權利要求1所述的一種改善聚醯胺加工性能的方法，其特徵在於，所述的聚醯胺為紡絲級、注塑級。
4.根據權利要求1所述的一種改善聚醯胺加工性能的方法，其特徵在於，所述的步驟(1)中超支化聚合物與聚醯胺重量比為1∶20～1∶100。
5.根據權利要求1所述的一種改善據醯胺加工性能的方法，其特徵在於，所述的步驟(1)中在雙螺杆擠出機中的共混時間為2～8分鐘。
6.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述的步驟(2)中注塑加工溫度為180～290℃，注射時間為3～10秒。
全文摘要
本發明涉及一種改善聚醯胺加工性能的方法。以超支化聚合物為改性劑，在雙螺杆擠出機中與聚醯胺進行共混造粒，獲得高流動性聚醯胺母粒。將上述製備的高流動性聚醯胺母粒與聚醯胺混合後進行注塑成型加工，可降低聚醯胺的注塑成型加工溫度。通過不斷改變超支化聚合物的添加量，聚醯胺的流動性可以得到不同程度的提高，注塑加工溫度也得到降低。本方法具有工藝簡單、生產成本低、降低能耗並可以大規模生產等特點。
文檔編號B29C47/92GK1974634SQ20061014756
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月20日 優先權日2006年12月20日
發明者餘木火, 張 雄, 韓克清, 佔珊, 滕翠青, 袁象愷 申請人:東華大學