一種聚醯胺複合材料及其製備方法和應用的製作方法

2023-07-14 02:25:06 1

一種聚醯胺複合材料及其製備方法和應用的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種韌性良好的聚醯胺複合材料及製備方法和應用。所述的聚醯胺複合材料包含有共混的聚醯胺100份，帶活性官能團的乙烯共聚物0.5-30份，助劑0.1~5份；所述胺基酸改性乙烯共聚物由重量比為100:0.5~20的帶活性基團的乙烯共聚物與胺基酸經過熔融混合反應得到。本發明的聚醯胺複合材料具有良好的韌性，特別是低溫韌性，在-40℃的低溫下的衝擊強度達20KJ/m2以上，部分產品可達30KJ/m2以上，同時聚醯胺複合材料的流動性也得到改善，其適用於扎帶、連接器、汽車、電動工具、電子電器等領域的要求。
【專利說明】一種聚醯胺複合材料及其製備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種聚醯胺複合材料，特別涉及一種韌性良好的聚醯胺複合材料及其製備方法和應用。
【背景技術】
[0002]聚醯胺(Polyamide, PA)俗稱尼龍(Nylon),是分子主鏈上含有重複醯胺基團(-NHC0-)的熱塑性樹脂的總稱，由聚合的單體不同而分為尼龍6和尼龍66。尼龍是一種性能優異的熱塑性半結晶工程塑料，如力學強度高、韌性好、耐熱及藥品性能良好等，被廣泛應用於電子電器、電動工具、汽車、航天等領域。然而，尼龍也存在不耐強酸強鹼、幹態和低溫衝擊強度低、吸水率大從而影響其製品尺寸的穩定性和電性能等缺點。特別是在扎帶和連接器等行業需要韌性良好的尼龍，市場上尼龍樹脂原材料滿足不了該領域的要求，因此，對尼龍材料的增韌越來越備受人們的關注。
[0003]研究發現，馬來酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物做為增韌劑(MAH-g-POE)對尼龍有較好的增韌效果，能夠滿足許多行業的要求，在市場上得到廣泛的應用。然而，該增韌劑的不足之處是添加量和成本高，氣味大，而且往往導致尼龍的流動性變差，加工變困難。

【發明內容】

[0004]本發明的目的，是為了克服現有技術的不足，提供一種聚醯胺複合材料，該聚醯胺複合材料利用胺基酸對乙烯共聚物進行改性，其在_40°C的低溫下的衝擊強度達20KJ/m2以上，部分產品可達30KJ/m2以上，聚醯胺複合材料的流動性也得到改善。
[0005]本發明的另一目的在於提供所述聚醯胺複合材料的製備方法及其應用。
[0006]為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
一種聚醯胺複合材料，包括如下按重量份數計的組分:
聚醯胺100份；
胺基酸改性乙烯共聚物 2~30份；
助劑0.1-5份；
所述胺基酸的分子量大於或等於131 ；
所述的胺基酸改性乙烯共聚物，由重量比為100:0.5-20的帶活性基團的乙烯共聚物與胺基酸經過熔融混合，發生接枝反應得到；所述活性基團為能與胺基酸的氨基發生化學反應的酸酐基、環氧基或羧基。
[0007]—種聚醯胺複合材料，由如下按重量份數計的組分組成:
聚醯胺100份；
胺基酸改性乙烯共聚物 2~30份；
助劑0.1-5份；
所述胺基酸的分子量大於或等於131 ；
所述的胺基酸改性乙烯共聚物，由重量比為100:0.5-20的帶活性基團的乙烯共聚物與胺基酸經過熔融混合，發生接枝反應得到；所述活性基團為能與胺基酸的氨基發生化學反應的酸酐基、環氧基或羧基。
[0008]其中，所述胺基酸改性乙烯共聚物可以通過如下方法製備得到:將帶活性基團的乙烯共聚物和胺基酸按照比例在高混機中混合均勻，混合機的轉速為450飛00轉/分鐘，隨即加入到雙螺杆擠出機中，在14(T220°C的溫度下進行熔融混合反應，然後造粒、冷卻、乾燥得到所述胺基酸改性乙烯共聚物；所述帶活性基團的乙烯共聚物和胺基酸混合物在雙螺杆擠出機中的停留時間為2~20min。
[0009]其中，在上述的配方範圍中，胺基酸改性乙烯共聚物的重量份可以選為2飛份、5~8份、8~10份、10~15份、15~20份、20~30份。
[0010]其中，在上述的配方範圍中，所述胺基酸改性乙烯共聚物可以由重量比為100:5^10,100:10-15、100:15^20的帶活性基團的乙烯共聚物與胺基酸經過熔融混合反應得到。
[0011]在上述聚醯胺複合材料中，所述胺基酸的分子量為大於或等於131，其中，胺基酸的結構式可表達為HOOC-R-NH2, R代表含有至少5個碳原子的烷基或烷烯基團。發明人經過大量實驗發現，採用分子量131以上的胺基酸對乙烯共聚物進行改性時，對聚醯胺複合材料的人性改善效果比較好，尤其是低溫韌性，同時分子量大於或等於131的胺基酸的熱穩定性和反應活性都比較好。
[0012]作為一種可選方案，所述胺基酸的分子量可選為131-1000。
[0013]在上述聚醯胺複合材料中，所述聚醯胺樹脂為ΡΑ6或ΡΑ66，可以通過多個商業來源獲取，所述聚醯胺的特性粘度為2.0-3.0 dL/g。
[0014]在上述聚醯胺複合材料中，所述帶活性基團的乙烯共聚物，其乙烯共聚物母體選自乙烯-丙烯-環戊二烯共聚物EPDM、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物POE中的任意一種或幾種；所述的乙烯共聚物母體的密度為0.85(Tl.0OOg/cm3，熔體質量流動速率為0.2~10g/10min(190°C /2.16kg)。
[0015]在上述聚醯胺複合材料中，所述帶活性基團的乙烯共聚物為馬來酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物，馬來酸酐接枝的乙烯-丙烯-環戊二烯共聚物、環氧接枝的乙烯-辛烯共聚物或端羧基的乙烯-丁烯共聚物。
[0016]在上述聚醯胺複合材料中，所述助劑可以是熱穩定劑、光穩定劑、脫模劑、顏料、染料或其組合，作為一種優選方案，所述助劑優選包含抗氧劑(即熱穩定劑或光穩定劑)和/或脫模劑；所述的熱穩定劑可選自酚類、亞磷酸酯類、硫代酯類的複合物中的一種或幾種復配；所述的光穩定劑可為受阻胺類、苯並三唑類、苯並噁嗪酮類複合物中的一種或幾種復配；所述的脫模劑為低分子酯類硬脂酸、金屬皂(Cast、Znst)、硬脂酸複合酯或醯胺類(芥酸醯胺)中的一種或幾種復配。
[0017]上述聚醯胺複合材料的製備方法，包括如下步驟:將聚醯胺樹脂、胺基酸改性乙烯共聚物及助劑在高混機中混合均勻，混合機的轉速為450-600轉/分鐘，隨即加入到雙螺杆擠出機中，在240-260°C的溫度下進行熔融混合，然後造粒、冷卻、乾燥。
[0018]本發明製備的聚醯胺複合材料可用於扎帶、連接器、汽車、電動工具、電子電器等領域。
[0019]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:本發明所述的具有超低溫韌性的聚醯胺複合材料在-40°C的低溫下的衝擊強度達20KJ/m2以上，部分產品可達30KJ/m2以上，聚醯胺複合材料的流動性也得到改善，其滿足扎帶、連接器、汽車、電動工具、電子電器等領域的要求。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但實施例並不對本發明做任何形式的限定。
[0021]本發明的實施例採用以下原料:
聚醯胺-1，金髮科技股份有限公司，特性粘度2.4 dL/g，牌號PA6-1 ；
聚醯胺_2，金髮科技股份有限公司，特性粘度2.7 dL/g,牌號PA6-2 ；
聚醯胺_3，金髮科技股份有限公司，特性粘度2.4 dL/g,牌號PA66-1 ；
聚醯胺_4，金髮科技股份有限公司，特性粘度2.7 dL/g,牌號PA66-2 ；
N493，MAH-g-POE，美國杜邦公司，熔融指數約為 2.5 g/10min (190。。，2.16kg)；
7003A, MAH-g-EPDM, Polyram 公司，熔融指數約為 2g/10min (190°C，2.16kg)；
MB-03，環氧接枝的P0E，金髮科技股份有限公司，熔融指數約為4 g/10min (190°C,
2.16kg)；
AX-01，端羧基的乙烯一丁烯共聚物，金髮科技股份有限公司，熔融指數約為10g/10min (190°C, 2.16kg)；
胺基酸-1，6-氨基己酸，國藥集團化學試劑有限公司，分子量131，熔點180°C ；
胺基酸-2，12-氨基癸酸，國藥集團化學試劑有限公司，分子量271，熔點210°C ; 胺基酸_3，高分子的胺基酸，Aldrich公司，分子量約為820，熔點230°C。
[0022]胺基酸-4,丙氨酸,安徽華恒生物工程有限公司，分子量89,熔點200°C。
[0023]脫模劑OP臘，克萊恩公司；
抗氧劑，四[β_ (3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯，瑞士汽巴公司，1010 ；
材料性能測試方法:
(1)拉伸強度:按IS0527測試；速度為50mm/min；
(2)懸臂梁缺口衝擊強度:按IS0180測試，A型缺口；
(3)懸臂梁缺口衝擊強度(_40°C):按照IS0180測試，A型缺口，測試環境溫度_40°C ；
(4)彎曲模量:按IS0178測試，速度為2mm/min；
(5)熔體流動速率(MFR):按IS01133測試，條件為280°C,2.16Kg ；
在本發明中助劑對產品的性能影響不大，對於其它常見的助劑不一一舉例，以下具體實施例，所述原料均為重量份。
[0024]實施例f 10胺基酸改性乙烯共聚物的製備
將胺基酸與帶活性基團的乙烯共聚物按照表I中的組成比例加入雙螺杆擠出機中(螺杆直徑為32mm，長徑比L/D=36)。其中雙螺杆擠出機各螺筒溫度(由加料口到機頭)分別是:140°C、21 (TC、220°C、220°C、220°C、210°C，螺杆轉速為 250 轉 / 分鐘，餵料量 50kg/h。
[0025]表I胺基酸改性乙烯共聚物的製備(表中組份含量為重量份)
【權利要求】
1.一種聚醯胺複合材料，其特徵在於，包括如下按重量份數計的組分: 聚醯胺100份；
胺基酸改性乙烯共聚物 2~30份； 助劑0.1-5份； 所述胺基酸的分子量大於或等於131 ； 所述的胺基酸改性乙烯共聚物，由重量比為100:0.5-20的帶活性基團的乙烯共聚物與胺基酸經過熔融混合，發生接枝反應得到；所述活性基團為能與胺基酸的氨基發生化學反應的酸酐基、環氧基或羧基。
2.一種聚醯胺複合材料，其特徵在於，由如下按重量份數計的組分組成: 聚醯胺100份；
胺基酸改性乙烯共聚物 2~30份； 助劑0.1-5份； 所述胺基酸的分子量大於或等於131 ； 所述的胺基酸改性乙烯共聚物，由重量比為100:0.5-20的帶活性基團的乙烯共聚物與胺基酸經過熔融混合，發生接枝反應得到；所述活性基團為能與胺基酸的氨基發生化學反應的酸酐基、環氧基或羧基。
3.根據權利要求1或2所述的聚醯胺複合材料，其特徵在於所述胺基酸的分子量為131~1000。
4.根據權利要求1或2所述聚醯胺複合材料，其特徵在於所述聚醯胺為PA6或PA66。
5.根據權利要求1或2所述聚醯胺複合材料，其特徵在於所述聚醯胺的特性粘度2.0-3.0 dL/g
6.根據權利要求1或2所述聚醯胺複合材料，其特徵在於所述帶活性基團的乙烯共聚物其乙烯共聚物母體選自乙烯-丙烯-環戊二烯共聚物EPDM、乙烯-丁烯共聚物、乙烯-辛烯共聚物POE中的任意一種或幾種。
7.根據權利要求1或2所述聚醯胺複合材料，其特徵在於所述帶活性基團的乙烯共聚物為馬來酸酐接枝的乙烯-辛烯共聚物，馬來酸酐接枝的乙烯-丙烯-環戊二烯共聚物、環氧接枝的乙烯-辛烯共聚物或端羧基的乙烯-丁烯共聚物。
8.根據權利要求1或2所述聚醯胺複合材料，其特徵在於所述助劑包含抗氧劑和/或脫模劑。
9.權利要求廣8中任意一項權利要求所述聚醯胺複合材料的製備方法，其特徵在於包括如下步驟: 將聚醯胺樹脂、胺基酸改性乙烯共聚物及助劑在高混機中混合均勻，混合機的轉速為450-600轉/分鐘，隨即加入到雙螺杆擠出機中，在240-260°C的溫度下進行熔融混合，然後造粒、冷卻、乾燥。
10.權利要求廣8中任意一項權利要求所述聚醯胺複合材料在製備扎帶、連接器、電動工具、電子電器或汽車中的應用。
【文檔編號】C08L77/00GK103450666SQ201310394499
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月3日 優先權日:2013年9月3日
【發明者】劉曉亮, 楊波, 丁正亞, 丁超, 羅忠富, 袁紹彥, 周英輝 申請人:金髮科技股份有限公司