本發(fā)明涉及一種聚合物合金,尤其涉及一種低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金,屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
聚合物合金材料以其質(zhì)輕、耐腐蝕和優(yōu)越的加工性能已在許多領(lǐng)域成為取代金屬的理想材料。
pa6(尼龍6)具有熱塑性、輕質(zhì)、韌性好、耐化學(xué)品和耐久性好等特性,被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)零部件、機(jī)械部件、電子電器產(chǎn)品、工程配件等產(chǎn)品。但是,pa6的大分子鏈中含有親水的酰胺基團(tuán),很容易吸收水分,吸水后導(dǎo)致強(qiáng)度下降,形狀和尺寸穩(wěn)定性變差等,極大的限制了其應(yīng)用。而pp(聚丙烯)具有加工性能好、價(jià)格便宜,尤其是幾乎不吸水,是改善pa6的吸水性的理想合金組分。通過(guò)pa6與pp共混制備的pa6/pp合金,結(jié)合了兩種材料的優(yōu)異特性,不僅可以克服pa6耐水性差的弊端,而且不同程度地改善了韌性,降低了成本。但是,pa6和pp是不相容體系,現(xiàn)有技術(shù)制成的普通pa6/pp合金相容性差強(qiáng)度下降很大,導(dǎo)致應(yīng)用領(lǐng)域受到很大限制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題,提出了一種材料形變強(qiáng)度表現(xiàn)優(yōu)異的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金。
本發(fā)明的目的可通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金,所述pa6與pp的復(fù)合合金主要由以下重量份數(shù)成分組成:pa6:50-60份,pp:10-25份,聚四氟乙烯微粉:3-8份,玻璃纖維:3-8份,相容劑:11-17份,增韌劑:5-15份,抗氧劑:0.4-0.8份。
本發(fā)明通過(guò)pp與pa6共混,以聚四氟乙烯微粉和玻璃纖維復(fù)合物作為pp與pa6的增強(qiáng)劑,同時(shí)添加增韌劑和相容劑改善材料間的相容性問(wèn)題和韌性,使本發(fā)明的材料具有優(yōu)良的綜合性能,尤其是形變強(qiáng)度表現(xiàn)優(yōu)異。
本發(fā)明在玻璃纖維補(bǔ)強(qiáng)pp與pa6共混中引入聚四氟乙烯(ptfe)微粉。ptfe微粉降低了玻璃纖維的自身團(tuán)聚趨勢(shì),促進(jìn)其在尼龍中的均勻分散,形成穩(wěn)固的填料網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),且ptfe微粉自身在基體中的均勻分散,可以形成增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò),從而提供材料的強(qiáng)度。ptfe微粉和基體界面結(jié)合緊密,有效改善玻璃纖維與基體的相容性。而聚四氟乙烯(ptfe)微粉具有良好的耐腐蝕性和耐熱性等性能,使其作為pp與pa6共混體系的添加劑,進(jìn)一步提高了材料的綜合性能,尤其是形變強(qiáng)度。
在上述的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金中,所述pa6接枝有pamam,接枝率<1%,進(jìn)一步優(yōu)選接枝率為0.6-0.8%。pamam(聚酰胺胺)是一種樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)聚合物,具有精確的分子結(jié)構(gòu),分子內(nèi)存在空腔,相對(duì)分子質(zhì)量可控,分子量分布可達(dá)單分散性,分子本身具有納米尺寸,高代數(shù)分子呈球狀,且外圍含有大量的活性官能團(tuán),從而使其具有良好的相容性、低的熔體粘度和溶液粘度、獨(dú)特的流體力學(xué)性能和易修飾性。因此,本發(fā)明pa6接枝上上述比例的pamam后,使pa6的基體中含有枝化結(jié)構(gòu),枝化結(jié)構(gòu)可以破壞pa6基體中相鄰分子間的氫鍵,使分子間作用力減弱。因此,與線性pa相比,本發(fā)明經(jīng)pamam接枝后的pa6拉伸性能沒(méi)有下降,但是缺口沖擊強(qiáng)度明顯增加,以及pa6的熔體流動(dòng)性改善顯著。
在上述的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金中,所述相容劑為pp-g-(gma-co-st)、pp-g-(mah-co-st)、pp-g-(mma-co-st)中的一種或多種。pp的加入,使合金材料的吸水率變小,但加入本發(fā)明的接枝物相容劑后,接枝物的酸酐基團(tuán)與pa6的胺基相互作用,從而削弱了水與pa6的作用。另外,接枝物相容劑還可以改善pp與pa6的界面粘接,從而阻滯了水的滲透,從而使本發(fā)明的pa6與pp的復(fù)合合金的吸水率明顯下降。除此之外,本發(fā)明相容劑的加入還可以促進(jìn)pa6與pp的復(fù)合合金在摩擦的鋼表面形成轉(zhuǎn)移膜,從而降低合金的磨損量,提高合金的耐磨性。
在上述的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金中,所述增韌劑為poe-g-mah。poe-g-mah是一種尼龍?jiān)鲰g劑,可以提高pa6的抗沖擊性、耐寒性、成型加工性以及降低pa6的吸水率,增韌改性后pa6與pp的復(fù)合合金的斷面形貌明顯成韌性斷裂。
在上述的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金中,所述poe-g-mah的mah的接枝率為0.3-1.05%。
在上述的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金中,所述增韌劑poe-g-mah由0.3%≤mah的接枝率<0.5%的poe-g-mah、0.5%≤mah的接枝率≤0.8%的poe-g-mah和0.8%<mah的接枝率≤1.05%的poe-g-mah混合而成;其中,以質(zhì)量百分比計(jì),0.3%≤mah的接枝率<0.5%的poe-g-mah占10-20%,0.5%≤mah的接枝率≤0.8%的poe-g-mah占50-80%,0.8%<mah的接枝率≤1.05%的poe-g-mah占10-30%。
本發(fā)明中poe-g-mah增韌劑的mah接枝率越高,與pa6的酰胺基團(tuán)反應(yīng)的就越多,pa6相同橡膠相之間的接觸面也就越大,增韌pa6的橡膠粒徑就越小。而眾所周知,橡膠粒子增韌時(shí),微觀上有兩個(gè)作用,誘發(fā)銀紋-剪切帶的產(chǎn)生和終止銀紋的進(jìn)一步擴(kuò)大。其中,大粒徑的橡膠粒子可以更好的誘導(dǎo)銀紋與終止銀紋,而小粒徑的橡膠粒子能更好的誘導(dǎo)剪切帶的產(chǎn)生,但終止銀紋的效果不明顯,銀紋擴(kuò)大后容易產(chǎn)生裂紋。因此,本發(fā)明進(jìn)一步優(yōu)選由不同mah接枝率的poe-g-mah增韌劑按上述質(zhì)量百分比混合而成,使不同粒徑的橡膠粒子共同分布于pa6相中時(shí),從而使本發(fā)明pa6與pp的復(fù)合合金的韌性更好。
在上述的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金中,所述pa6與pp的復(fù)合合金中還包括有l(wèi)cp,lcp與pa6的重量比為1:(8-25)。在本發(fā)明pa6與pp的復(fù)合合金中加入上述重量份數(shù)的lcp(液晶聚合物),可以在保持合金材料的拉伸強(qiáng)度的同時(shí)提高合金材料的韌性。
作為優(yōu)選,所述抗氧劑由抗氧劑168和抗氧劑1076混合而成,抗氧劑168和抗氧劑1076的質(zhì)量比為(0.5-2):(0.5-2)。這兩種抗氧劑復(fù)配,可產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng),抗氧化作用顯著提高。
在上述的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金中,所述pa6與pp的復(fù)合合金的制備方法為:按上述重量份數(shù)稱(chēng)取原料混合均勻得到混合物,混合物經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到pa6與pp的復(fù)合合金。
在上述的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金中,所述雙螺桿擠出機(jī)的主機(jī)轉(zhuǎn)速為300-400rpm/min,主喂料頻率為30-40kg/h,溫度為230-260℃。
本發(fā)明另一個(gè)目的在于提供上述低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金的應(yīng)用,所述低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金用于制備汽車(chē)材料。本發(fā)明配方制備得到的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金專(zhuān)業(yè)用于汽車(chē)材料行業(yè),比如儀表板骨架、風(fēng)扇、電機(jī)罩等。
與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
1.本發(fā)明通過(guò)pp與pa6共混,以聚四氟乙烯微粉和玻璃纖維復(fù)合物作為pp與pa6的增強(qiáng)劑,同時(shí)添加增韌劑和相容劑改善材料間的相容性問(wèn)題和韌性,使本發(fā)明的材料具有優(yōu)良的綜合性能,尤其是形變強(qiáng)度表現(xiàn)優(yōu)異,專(zhuān)業(yè)用于制備汽車(chē)材料。
2.本發(fā)明的pa6接枝有pamam,提高了pa6的缺口沖擊強(qiáng)度和熔體流動(dòng)性。
3.本發(fā)明的增韌劑由不同mah接枝率的poe-g-mah增韌劑混合而成,mah接枝率不同poe-g-mah的粒徑也不同,從而使不同粒徑的橡膠粒子共同分布于pa6相中時(shí),使本發(fā)明pa6與pp的復(fù)合合金的韌性更好。
4.本發(fā)明pa6與pp的復(fù)合合金中還包括有l(wèi)cp,可以在保持合金材料的拉伸強(qiáng)度的同時(shí)提高合金材料的韌性。
具體實(shí)施方式
以下是本發(fā)明的具體實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述,但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
表1:本發(fā)明實(shí)施例1-6pa6與pp的復(fù)合合金的組成成分及其重量份數(shù)
實(shí)施例1:
按表1中實(shí)施例1的組成成分及其重量份數(shù)稱(chēng)取原料。原料中pa6接枝有pamam,接枝率為0.3%;增韌劑poe-g-mah中0.3%≤mah的接枝率<0.5%的poe-g-mah占10%,0.5%≤mah的接枝率≤0.8%的poe-g-mah占80%,0.8%<mah的接枝率≤1.05%的poe-g-mah占10%。將原料在轉(zhuǎn)速為500rpm/min的高速混料機(jī)中混合均勻得到混合物。混合物再經(jīng)主機(jī)轉(zhuǎn)速為300rpm/min、主喂料頻率為30kg/h、溫度為230-260℃的雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到pa6與pp的復(fù)合合金粒料。
實(shí)施例2:
按表1中實(shí)施例2的組成成分及其重量份數(shù)稱(chēng)取原料。原料中pa6接枝有pamam,接枝率為0.5%;增韌劑poe-g-mah中0.3%≤mah的接枝率<0.5%的poe-g-mah占15%,0.5%≤mah的接枝率≤0.8%的poe-g-mah占60%,0.8%<mah的接枝率≤1.05%的poe-g-mah占25%。將原料在轉(zhuǎn)速為500rpm/min的高速混料機(jī)中混合均勻得到混合物。混合物再經(jīng)主機(jī)轉(zhuǎn)速為320rpm/min、主喂料頻率為32kg/h、溫度為230-260℃的雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到pa6與pp的復(fù)合合金粒料。
實(shí)施例3:
按表1中實(shí)施例3的組成成分及其重量份數(shù)稱(chēng)取原料。原料中pa6接枝有pamam,接枝率為0.6%;增韌劑poe-g-mah中0.3%≤mah的接枝率<0.5%的poe-g-mah占15%,0.5%≤mah的接枝率≤0.8%的poe-g-mah占65%,0.8%<mah的接枝率≤1.05%的poe-g-mah占20%。將原料在轉(zhuǎn)速為500rpm/min的高速混料機(jī)中混合均勻得到混合物。混合物再經(jīng)主機(jī)轉(zhuǎn)速為350rpm/min、主喂料為35kg/h、溫度為230-260℃的雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到pa6與pp的復(fù)合合金粒料。
實(shí)施例4:
按表1中實(shí)施例4的組成成分及其重量份數(shù)稱(chēng)取原料。原料中pa6接枝有pamam,接枝率為0.7%;增韌劑poe-g-mah中0.3%≤mah的接枝率<0.5%的poe-g-mah占15%,0.5%≤mah的接枝率≤0.8%的poe-g-mah占70%,0.8%<mah的接枝率≤1.05%的poe-g-mah占15%。將原料在轉(zhuǎn)速為500rpm/min的高速混料機(jī)中混合均勻得到混合物。混合物再經(jīng)主機(jī)轉(zhuǎn)速為360rpm/min、主喂料頻率為36kg/h、溫度為230-260℃的雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到pa6與pp的復(fù)合合金粒料。
實(shí)施例5:
按表1中實(shí)施例5的組成成分及其重量份數(shù)稱(chēng)取原料。原料中pa6接枝有pamam,接枝率為0.8%;增韌劑poe-g-mah中0.3%≤mah的接枝率<0.5%的poe-g-mah占12%,0.5%≤mah的接枝率≤0.8%的poe-g-mah占75%,0.8%<mah的接枝率≤1.05%的poe-g-mah占13%。將原料在轉(zhuǎn)速為500rpm/min的高速混料機(jī)中混合均勻得到混合物。混合物再經(jīng)主機(jī)轉(zhuǎn)速為380rpm/min、主喂料頻率為38kg/h、溫度為230-260℃的雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到pa6與pp的復(fù)合合金粒料。
實(shí)施例6:
按表1中實(shí)施例5的組成成分及其重量份數(shù)稱(chēng)取原料。原料中pa6接枝有pamam,接枝率為0.9%;增韌劑poe-g-mah中0.3%≤mah的接枝率<0.5%的poe-g-mah占20%,0.5%≤mah的接枝率≤0.8%的poe-g-mah占50%,0.8%<mah的接枝率≤1.05%的poe-g-mah占30%。將原料在轉(zhuǎn)速為500rpm/min的高速混料機(jī)中混合均勻得到混合物。混合物再經(jīng)主機(jī)轉(zhuǎn)速為400rpm/min、主喂料頻率為40kg/h、溫度為230-260℃的雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒得到pa6與pp的復(fù)合合金粒料。
將上述實(shí)施例1-6制成的pa6與pp的復(fù)合合金粒料取樣,用注塑機(jī)分別制成啞鈴狀iso標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條,并對(duì)樣條依據(jù)力學(xué)性能要求進(jìn)行各項(xiàng)性能測(cè)試,測(cè)試條件和測(cè)試結(jié)果分別如表2和表3所示。
表2:測(cè)試條件
表3:測(cè)試結(jié)果
對(duì)比例1:
選取市售普通ppa6與pp的復(fù)合合金材料用注塑機(jī)分別制成啞鈴狀iso標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣條,并對(duì)樣條依據(jù)力學(xué)性能要求進(jìn)行各項(xiàng)性能測(cè)試,測(cè)試條件見(jiàn)表2,測(cè)試結(jié)果如表4所示。
表4:測(cè)試結(jié)果
從表3和表4可知,本發(fā)明pa6與pp的復(fù)合合金材料的形變強(qiáng)度優(yōu)于市售普通pa6與pp的復(fù)合合金材料的形變強(qiáng)度,適用于制備汽車(chē)材料。
對(duì)比例2-7:
對(duì)比例2-7與實(shí)施例1-6的區(qū)別僅在于,對(duì)比例2-7中不含有聚四氟乙烯微粉。采用表2的測(cè)試條件以同樣的方法進(jìn)行性能測(cè)試,對(duì)比例2-7的pa6與pp的復(fù)合合金制成的樣條的密度均在1.13-1.15g/cm3,拉伸強(qiáng)度分別為45mpa、46mpa、49mpa、47mpa、46mpa、44mpa,斷裂伸長(zhǎng)率分別為80%、82%、84%、88%、85%、83%,23℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為52kj/m2、54kj/m2、56kj/m2、55kj/m2、54kj/m2、54kj/m2,-30℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為24kj/m2、28kj/m2、29kj/m2、27kj/m2、26kj/m2、26kj/m2,彎曲強(qiáng)度分別為66mpa、68mpa、68mpa、70mpa、69mpa、67mpa,彎曲模量在2421mpa、2434mpa、2445mpa、2466mpa、2471mpa、2468mpa。
對(duì)比例8-13:
對(duì)比例8-13與實(shí)施例1-6的區(qū)別僅在于,對(duì)比例8-13中不含有玻璃纖維。采用表2的測(cè)試條件以同樣的方法進(jìn)行性能測(cè)試,對(duì)比例8-13的pa6與pp的復(fù)合合金制成的樣條的密度均在1.13-1.15g/cm3,拉伸強(qiáng)度分別為43mpa、45mpa、47mpa、48mpa、46mpa、43mpa,斷裂伸長(zhǎng)率分別為81%、81%、83%、87%、86%、84%,23℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為51kj/m2、53kj/m2、57kj/m2、56kj/m2、53kj/m2、52kj/m2,-30℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為22kj/m2、28kj/m2、30kj/m2、26kj/m2、27kj/m2、25kj/m2,彎曲強(qiáng)度分別為67mpa、70mpa、70mpa、68mpa、69mpa、66mpa,彎曲模量在2420mpa、2428mpa、2436mpa、2450mpa、2461mpa、2465mpa。
對(duì)比例14-19
對(duì)比例14-19與實(shí)施例1-6的區(qū)別僅在于,對(duì)比例14-19中不含有聚四氟乙烯微粉,也不含玻璃纖維。采用表2的測(cè)試條件以同樣的方法進(jìn)行性能測(cè)試,對(duì)比例14-19的pa6與pp的復(fù)合合金制成的樣條的密度均在1.13-1.14g/cm3,拉伸強(qiáng)度分別為40mpa、40mpa、41mpa、42mpa、41mpa、38mpa,斷裂伸長(zhǎng)率分別為65%、67%、68%、69%、66%、65%,23℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為28kj/m2、31kj/m2、33kj/m2、35kj/m2、32kj/m2、30kj/m2,-30℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為22kj/m2、28kj/m2、30kj/m2、26kj/m2、27kj/m2、25kj/m2,彎曲強(qiáng)度分別為48mpa、53mpa、54mpa、58mpa、62mpa、56mpa,彎曲模量在2235mpa、2338mpa、2350mpa、2365mpa、2370mpa、2365mpa。
對(duì)比例20-25:
對(duì)比例20-25與實(shí)施例1-6的區(qū)別僅在于,對(duì)比例20-25的pamam不接枝到pa6上,分別以添加共混的方式加入。采用表2的測(cè)試條件以同樣的方法進(jìn)行性能測(cè)試,對(duì)比例20-25的pa6與pp的復(fù)合合金制成的樣條的密度均在1.13-1.15g/cm3,拉伸強(qiáng)度分別為42mpa、44mpa、45mpa、46mpa、46mpa、47mpa,斷裂伸長(zhǎng)率分別為73%、77%、74%、76%、75%、78%,23℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為52kj/m2、54kj/m2、55kj/m2、56kj/m2、58kj/m2、59kj/m2,-30℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為22kj/m2、24kj/m2、25kj/m2、25kj/m2、26kj/m2、27kj/m2,彎曲強(qiáng)度分別為58mpa、61mpa、62mpa、64mpa、65mpa、67mpa,彎曲模量在2321mpa、2334mpa、2345mpa、2366mpa、2371mpa、2378mpa,但是熔體流動(dòng)速率各對(duì)比例均有所下降。說(shuō)明pamam添加到合金材料中雖然也可以提高合金材料的強(qiáng)度等性能,但均不如本申請(qǐng)將pamam接枝到pa6上效果顯著,尤其是,以共混增強(qiáng)的方式添加pamam會(huì)降低合金材料熔體的流動(dòng)速度。
對(duì)比例26-28:
對(duì)比例26-28與實(shí)施例4的區(qū)別僅在于,對(duì)比例26-28的增韌劑poe-g-mah的mah的接枝率分別為0.5%、0.8%、1%。采用表2的測(cè)試條件以同樣的方法進(jìn)行性能測(cè)試,對(duì)比例26-28的斷裂伸長(zhǎng)率分別為75%、84%、79%,23℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為57kj/m2、66kj/m2、60kj/m2,-30℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為26kj/m2、29kj/m2、23kj/m2,韌性相對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例4有所下降。
對(duì)比例29-31:
對(duì)比例29-31與實(shí)施例4的區(qū)別僅在于,對(duì)比例29-31的lcp的添加量分別為0、2、10。采用表2的測(cè)試條件以同樣的方法進(jìn)行性能測(cè)試,對(duì)比例29-31的斷裂伸長(zhǎng)率分別為81%、92%、74%,23℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為55kj/m2、62kj/m2、59kj/m2,-30℃缺口沖擊強(qiáng)度分別為27kj/m2、30kj/m2、28kj/m2,韌性相對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例4有所下降。
鑒于本發(fā)明方案實(shí)施例眾多,各實(shí)施例實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)龐大眾多,不適合于此處逐一列舉說(shuō)明,但是各實(shí)施例所需要驗(yàn)證的內(nèi)容和得到的最終結(jié)論均接近,得到的低形變?cè)鰪?qiáng)型pa6與pp的復(fù)合合金制成的制品密度穩(wěn)定,可以用于制備儀表板骨架、風(fēng)扇、電機(jī)罩等汽車(chē)零部件。故而此處不對(duì)各個(gè)實(shí)施例的驗(yàn)證內(nèi)容進(jìn)行逐一說(shuō)明,僅以實(shí)施例1-6作為代表說(shuō)明本發(fā)明申請(qǐng)優(yōu)異之處。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代,但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
盡管對(duì)本發(fā)明已作出了詳細(xì)的說(shuō)明并引證了一些具體實(shí)施例,但是對(duì)本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō),只要不離開(kāi)本發(fā)明的精神和范圍可作各種變化或修正是顯然的。