一種高韌低收縮聚醯胺材料及其製備方法

2023-08-04 21:04:26 2

專利名稱：一種高韌低收縮聚醯胺材料及其製備方法
一種高韌低收縮聚醯胺材料及其製備方法本發明涉及高分子材料技術領域，尤其涉及一種高韌低收縮的聚醯胺材料及其制 備方法。現在塑膠材料的應用越來越廣泛，很多工業領域上大量使用塑料來替代其他金屬 材料，工程塑料行業取得了突飛猛進的發展。目前國內生產的PA66增強材料大都採用玻璃 纖維增強或者礦物填充增強，這類材料機械強度、耐熱性能都比較好，在很多工業領域得到 廣泛的應用。這類材料主要製作大型運動器件如轉動軸、齒輪，機械傳動件或者強度要求較 高的結構件如外殼、底座等。但是，這類材料注塑成型較為困難，對模溫、注塑工藝、模具結 構、排氣系統等要求也很高，產品的表面也比較粗糙，製品流痕比較明顯。另一類是耐低溫 的超韌材料，這類材料的韌性、表面光澤度都非常好，耐低溫效果好，但材料的強度不高，收 縮率比較大，很容易變形、縮水，在高溫條件下使用也很容易軟化。一些特殊環境下如時而 低溫，時而高溫，韌性好則強度低，耐熱性能差；強度好耐熱好則低溫韌性很差。可能導致一 個部件在不同溫度條件下需要選取不同的材料，更換頻繁，成本高，操作也不方便。本發明要解決的技術問題是提供一種在低溫和常溫下都能保證較好機械性能，強 度及韌性互補，綜合性能高的高韌低收縮聚醯胺材料。本發明另一個要解決的技術問題是提供一種在低溫和常溫下都能保證較好機械 性能，強度及韌性互補，綜合性能高的高韌低收縮聚醯胺材料製備方法。為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是，一種高韌低收縮聚醯胺材料， 按重量百分比由以下組分組成聚己二酸己二胺樹脂50-68%雲母粉20-30%增韌劑10-20%潤滑劑0.3-0.6%抗氧化劑0.3-0.6%分散劑1-2%。以上所述的高韌低收縮聚醯胺材料，所述的聚己二酸己二胺樹脂的烏氏粘度在 2. 6-3.0之間。所述的雲母粉為通用型非金屬礦物，細度為1500-3000目。所述的增韌劑 為P0E彈性體及PE馬來酸酐接支物的混合物。，所述的潤滑劑為硬脂酸或脂肪酸類的白色 粉末。所述的抗氧化劑為三甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈、三(2， 4_ 二叔丁基酚)亞磷酸酯中的一種。所述的分散劑為矽氧烷系列粉狀物。以上所述的高韌低收縮聚醯胺材料，按重量百分比由以下組分組成聚己二酸己二胺樹脂53-57%
雲母粉20-24%增韌劑18-2%潤滑劑0.3-0.6%
抗氧化劑0.3-0.6%分散劑1-2%。一種上述高韌低收縮聚醯胺材料的製備方法的技術方案是，包括以下步驟按上述配比稱量原材料；將聚己二酸己二胺樹脂、潤滑劑、雲母粉、抗氧化劑、增韌劑、分散劑按順序加入攪 拌桶中混合6-10分鐘；轉速在500-1200轉/分鐘；將步驟(2)中混好的原料置於擠出機的下料桶中，經雙螺杆擠出機熔融擠出，造 粒；雙螺杆擠出機工藝條件為雙螺杆擠出機一區溫度為240 260°C，二區溫度為250 270°C，三區溫度為250 280°C，四區溫度為260 280°C，五區250 265°C，混合料在螺 杆中輸送時間為1-2分鐘，壓力為10-20MPa。本發明組分雲母的功能是提高材料的強度以及耐溫性能，同時提高材料的表面光 澤度，並保證材料達到低收縮率的目的。組分增韌劑的功能是提高材料的低溫韌性，使用互配的增韌劑是保持材料有很好 的韌性，同時保持材料的強度及延展率。組分分散劑的功能是提高材料的自潤滑性以及耐磨性。本發明高韌低收縮聚醯胺材料融合了增強與增韌的技術，通過選取材料將產品的 整體性能做出調整，在強度、耐熱以及低溫特性上找到綜合平衡點，使材料在低溫和常溫下 都能保證良好的機械性能，強度及韌性互補，材料收縮率小，表面質量好，材料成本低，是一 種經濟實惠、耐用的改性複合材料。以下結合實施例對本發明作詳細的說明在下面各實施例中，聚己二酸己二胺為神馬EPR-27、華洋HYS27B、首諾50BWFS等 中的一種，烏氏粘度在2. 6-3.0之間；增韌劑為柏晨PC-28、海爾科化KHEP680C3中的一 種；潤滑劑為邵陽天堂的硬脂酸或者硬脂酸鋅等硬脂酸系列的一種；分散劑為為浙江佳 華SG-100的矽氧烷；抗氧化劑為汽巴、雅寶、羅門哈斯等的1010，1076 ；雲母粉為錦龍輝 CJ-JLH4。實施例1 組分(按重量百分比)PA6668. 4%、潤滑劑0. 3%雲母15%、增韌劑15%、耐磨劑 1%、抗氧化劑0.3%。製備方法稱取上述原料，將原料按順序加入攪拌桶中混合6-10分鐘，攪拌桶的 轉速為500-1200轉/分鐘；將混好的原料置於擠出機的下料桶中，經雙螺杆擠出機熔融擠 出，造粒；工藝條件為雙螺杆擠出機一區溫度為240 260°C，二區溫度為250 270°C，三 區溫度為250 280°C，四區溫度為260 280°C，五區250 265°C，混合料在螺杆中輸送 時間為1分鐘，壓力為10-20MPa。採用高溫低轉數的加工工藝，使材料各組分充分分散與相 容·
實施例2 組分(按重量百分比)PA6662. 4%、潤滑劑0. 3%、雲母15%、增韌劑20%、耐磨劑 2%、抗氧化劑0. 3%。製備方法稱取上述原料，將原料按順序加入攪拌桶中混合6-10分鐘，攪拌桶的 轉速為500-1200轉/分鐘；將混好的原料置於擠出機的下料桶中，經雙螺杆擠出機熔融擠 出，造粒；雙螺杆擠出機工藝條件為雙螺杆擠出機一區溫度為240 260°C，二區溫度為 250 270°C，三區溫度為250 280°C，四區溫度為260 280°C，五區250 265°C，混合 料在螺杆中輸送時間為1分鐘，壓力為10-20MPa。採用高溫低轉數的加工工藝，使材料各組 分充分分散與相容.實施例3 組分(按重量百分比)PA6661. 4%、潤滑劑0. 3 %、雲母22 %、增韌劑15 %、耐磨劑 1%、抗氧化劑0. 3%。製備方法稱取上述原料，將原料按順序加入攪拌桶中混合6-10分鐘，攪拌桶的 轉速為500-1200轉/分鐘；將混好的原料置於擠出機的下料桶中，經雙 螺杆擠出機熔融擠 出，造粒；雙螺杆擠出機工藝條件為雙螺杆擠出機一區溫度為240 260°C，二區溫度為 250 270°C，三區溫度為250 280°C，四區溫度為260 280°C，五區250 265°C，混合 料在螺杆中輸送時間為1分鐘，壓力為10-20MPa。採用高溫低轉數的加工工藝，使材料各組 分充分分散與相容.實施例4 組分(按重量百分比)PA6655%、潤滑劑0. 5 %、雲母22 %、增韌劑20%、耐磨劑 2%、抗氧化劑0. 5%。製備方法稱取上述原料，將原料按順序加入攪拌桶中混合6-10分鐘，攪拌桶的 轉速為500-1200轉/分鐘；將混好的原料置於擠出機的下料桶中，經雙螺杆擠出機熔融擠 出，造粒；雙螺杆擠出機工藝條件為雙螺杆擠出機一區溫度為240 260°C，二區溫度為 250 270°C，三區溫度為250 280°C，四區溫度為260 280°C，五區250 265°C，混合 料在螺杆中輸送時間為1分鐘，壓力為10-20MPa。採用高溫低轉數的加工工藝，使材料各組 分充分分散與相容.實施例5 組分(按重量百分比)PA6647. 4%、潤滑劑0. 3%、雲母30%、增韌劑20%、耐磨劑 2%、抗氧化劑0. 3%。製備方法稱取上述原料，將原料按順序加入攪拌桶中混合6-10分鐘，攪拌桶的 轉速為500-1200轉/分鐘；將混好的原料置於擠出機的下料桶中，經雙螺杆擠出機熔融擠 出，造粒；雙螺杆擠出機工藝條件為雙螺杆擠出機一區溫度為240 260°C，二區溫度為 250 270°C，三區溫度為250 280°C，四區溫度為260 280°C，五區250 265°C，混合 料在螺杆中輸送時間為1分鐘，壓力為10-20MPa。採用高溫低轉數的加工工藝，使材料各組 分充分分散與相容.對比例1 組分(按重量百分比)PA6683. 4%、增韌劑15%、耐磨劑1%、潤滑劑0. 3%、抗氧 化劑0. 3%。
製備方法稱取上述原料，將混好的原料置於擠出機的下料桶中，經雙螺杆擠出機 熔融擠出，造粒；雙螺杆擠出機工藝條件為雙螺杆擠出機一區溫度為240 260°C，二區溫 度為250 270°C，三區溫度為250 280°C，四區溫度為260 280°C，五區250 265°C， 混合料在螺杆中輸送時間為1分鐘，壓力為10-20MPa。採用高溫低轉數的加工工藝，使材料 各組分充分分散與相容.對比例2:組分(按重量百分比)PA6668. 4%、玻璃纖維30%、耐磨劑1%、潤滑劑0. 3%、抗 氧化劑0. 3%。製備方法稱取上述原料，將混好的原料置於擠出機的下料桶中，經雙螺杆擠出機 熔融擠出，造粒；雙螺杆擠出機工藝條件為雙螺杆擠出機一區溫度為240 260°C，二區溫 度為250 270°C，三區溫度為250 280°C，四區溫度為260 280°C，五區250 265°C， 混合料在螺杆中輸送時間為1分鐘，壓力為10-20MPa。採用高溫低轉數的加工工藝，使材料 各組分充分分散與相容.對比例3:組分(按重量百分比)PA6653. 4%、玻璃纖維30%、增韌劑15%、耐磨劑1%、潤滑 劑0.3%、抗氧化劑0.3%。製備方法稱取上述原料，將混好的原料置於擠出機的下料桶中，經雙螺杆擠出機 熔融擠出，造粒；雙螺杆擠出機工藝條件為雙螺杆擠出機一區溫度為240 260°C，二區溫 度為250 270°C，三區溫度為250 280°C，四區溫度為260 280°C，五區250 265°C， 混合料在螺杆中輸送時間為1分鐘，壓力為10-20MPa。採用高溫低轉數的加工工藝，使材料 各組分充分分散與相容。性能評價方式及實行標準將上述完成造粒的粒子在100-120°C的鼓風乾燥箱中烘乾3-4小時，然後在注射 成型機上進行測試樣件的製作成型。將上述完成造粒的粒子在130--150°C的鼓風烘箱中乾燥4 6小時，再將乾燥的 粒子在80T注塑機上注塑制樣，制樣過程中保持模溫在70 100°C之間。拉伸強度按ASTM/D-638標準進行檢驗，試樣類型為I型，樣條尺寸(mm) 170(長)X (20士0. 2)(端部寬度)X (4士0. 2)(厚度)，拉伸速度為50mm/min ； 彎曲強度和彎曲模量按ASTM/D-790標準進行檢驗，試樣類型為試樣尺寸(mm) (80士2) X (10士0. 2) X (4士0. 2)，彎曲速度為 20mm/min ；衝擊強度按 ASTM/D-256 標準進 行檢驗，試樣類型為V型，試樣尺寸(mm) (80士2) X (10士0.2) X (4士0.2)；耐低溫測試是 在-30°C的低溫箱中放置4小時，再按GB/T 1043標準進行檢驗；熱變形溫度按ASTM/D-648 標準進行檢驗，負載為1.82MPa.跨距為100mm。流動性能按照ISO 1133進行測試，為統一 衡量材料的流動性能，採用同樣的測試條件為溫度275°C，砝碼為5KG。實施例與對比例的原料重量份數及製成的複合材料性能表
6 從表中可以看出實施例1-5與對比例1相比，由於添加了雲母粉，材料的強度有明顯的提高，材料的收縮率也有明顯的下降，但是材料的伸展率以及常溫、低溫衝擊強度略 有下降，材料的整體性能發生變化，既保持了良好的常、低溫韌性，也明顯提高了材料的強 度、耐低溫性能。實施例1-5與對比例2相比，材料的總體強度沒有對比例2高，但常溫及 低溫衝擊性能卻高出很多，在低溫條件下有明顯的優勢.實施例1-5與對比例3相比，材料 的伸展率與流動性有明顯的優勢。綜上所述，添加一定含量的雲母材料，產品的強度、耐熱 性能、高低溫衝擊強度都有一定程度的提高，材料的收縮率下降明顯。整體的物理性能維持 在超韌尼龍及玻璃纖維增強超韌尼龍之間。由實施例1-5來看，增韌劑含量一定時，材料添加雲母含量越高，材料的強度及耐 熱也得到明顯的提高，材料的收縮率也明顯下降，但是材料的伸展率以及常低溫衝擊強度 也會下降，材料的低溫韌性越差；當雲母含量一定時，添加的 增韌劑越多，常低溫衝擊強度 明顯提高，材料的伸展率也越高，材料低溫韌性越好，但是材料的強度下降明顯，機械性能 在常溫或者略高溫度下就難以得到保證。綜合考慮材料的整體性能，實施例4效果最好，將 材料的機械強度、常低溫衝擊強度、伸展率以及材料的收縮率都得到綜合平衡。以上實施例融合了增強與增韌的技術，對材料的整體性能做出調整，在強度、耐熱 以及低溫特性上找到綜合平衡點，使材料在低溫和常溫下都能得到良好的機械性能，強度 及韌性互補，材料收縮率小，表面質量好，成本低，是經濟實惠、耐用的改性複合材料。
權利要求
一種高韌低收縮聚醯胺材料，其特徵在於，按重量百分比由以下組分組成聚己二酸己二胺樹脂50-68％雲母粉20-30％增韌劑10-20％潤滑劑0.3-0.6％抗氧化劑 0.3-0.6％分散劑1-2％。
2.根據權利要求1所述的高韌低收縮聚醯胺材料，其特徵在於，所述的聚己二酸己二 胺樹脂的烏氏粘度在2. 6-3. 0之間。
3.根據權利要求1所述的高韌低收縮聚醯胺材料，其特徵在於，所述的雲母粉為通用 型非金屬礦物，細度為1500-3000目。
4.根據權利要求1所述的高韌低收縮聚醯胺材料，其特徵在於，所述的增韌劑為P0E彈 性體及PE馬來酸酐接支物的混合物。
5.根據權利要求1所述的高韌低收縮聚醯胺材料，其特徵在於，所述的潤滑劑為硬脂 酸或脂肪酸類的白色粉末。
6.根據權利要求1所述的高韌低收縮聚醯胺材料，其特徵在於，所述的抗氧化劑為三 甘醇雙-3-(3-叔丁基-4-羥基-5-甲基苯基)丙烯腈、三(2，4-二叔丁基酚)亞磷酸酯中 的一種。
7.根據權利要求1所述的高韌低收縮聚醯胺材料，其特徵在於，所述的分散劑為矽氧 烷系列粉狀物。
8.根據權利要求1所述的高韌低收縮聚醯胺材料，其特徵在於，按重量百分比由以下 組分組成聚己二酸己二胺樹脂 53-57%雲母粉20-24%增韌劑18-2%潤滑劑0.3-0.6%抗氧化劑0.3-0.6%分散劑1_2%。
9.一種權利要求1所述的高韌低收縮聚醯胺材料的製備方法，其特徵在於，包括以下 步驟(1)按技術權利1的配比稱量原材料；(2)將聚己二酸己二胺樹脂、潤滑劑、雲母粉、抗氧化劑、增韌劑、分散劑按順序加入攪 拌桶中混合6-10分鐘；轉速在500-1200轉/分鐘；(3)將步驟(2)中混好的原料置於擠出機的下料桶中，經雙螺杆擠出機熔融擠出，造 粒；雙螺杆擠出機工藝條件為雙螺杆擠出機一區溫度為240 260°C，二區溫度為250 270°C，三區溫度為250 280°C，四區溫度為260 280°C，五區250 265°C，混合料在螺 杆中輸送時間為1-2分鐘，壓力為10-20MPa。
全文摘要
本發明公開了一種高韌低收縮的聚醯胺材料及其製備方法。高韌低收縮聚醯胺材料，按重量百分比由以下組分組成聚己二酸己二胺樹脂50-68％、雲母粉20-30％、增韌劑10-20％、潤滑劑0.3-0.6％、抗氧化劑0.3-0.6％、分散劑1-2％。本發明融合了增強與增韌的技術，通過選取材料將產品的整體性能做出調整，在強度、耐熱以及低溫特性上找到綜合平衡點，使材料在低溫和常溫下都能保證良好的機械性能，強度及韌性互補，材料收縮率小，表面質量好，材料成本低，是一種經濟實惠、耐用的改性複合材料。
文檔編號C08L77/06GK101875781SQ20101014051
公開日2010年11月3日 申請日期2010年3月31日 優先權日2010年3月31日
發明者徐東, 王賢文, 賀永 申請人:深圳市科聚新材料有限公司