專(zhuān)利名稱(chēng)::一種聚碳酸酯/尼龍6合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明屬于熱塑性高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域:
,涉及一種聚碳酸酯/尼龍6合金材料及其制備方法。
背景技術(shù):
:聚碳酸酯(PC)和尼龍6(PA6)都屬于熱塑性工程塑料,其性能各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中聚碳酸酯(PC)具有耐熱性,分解溫度在30(TC以上,熱變形溫度(1.82MPa)130135°C,長(zhǎng)期工作溫度可高達(dá)120°C;同時(shí)耐寒性?xún)?yōu)良,脆化溫度低達(dá)-10(TC,其長(zhǎng)期使用溫度范圍在-60120°C;同時(shí)還具有機(jī)械性能優(yōu)良、光穩(wěn)定性佳等諸多優(yōu)點(diǎn)。但PC分子剛性及空間位阻較大,熔融溫度較高,流動(dòng)性較差,加工較困難,制品容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力;同時(shí)PC耐溶劑性不好,耐磨性和耐疲勞強(qiáng)度較差,這些缺點(diǎn)限制了PC的應(yīng)用。尼龍6(PA6)具有優(yōu)良的力學(xué)性能,機(jī)械強(qiáng)度高,韌性好。其突出的優(yōu)點(diǎn)是具有自潤(rùn)滑性,耐磨性突出。但其也有缺點(diǎn)熱變形溫度(1.86MPa)只有63°C。當(dāng)PC和PA6制成合金之后,其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)可以互補(bǔ),即PC和PA6的各種優(yōu)點(diǎn)得到進(jìn)一步發(fā)揮,缺點(diǎn)得到改善,這樣就可以擴(kuò)大合金的應(yīng)用領(lǐng)域。然而,PC和PA6的溶解度參數(shù)相差較大,二者的熱力學(xué)不相容,PC和PA6共混時(shí),會(huì)明顯的產(chǎn)生分層現(xiàn)象,并且容易發(fā)生氨基交換反應(yīng),導(dǎo)致二者的分子量降低,從而影響合金材料的性能。而在體系內(nèi)加入一定數(shù)量的相容劑后,可以明顯的提高兩相間的相容性,可以避免分層現(xiàn)象,同時(shí)減少及消除氨基交換反映,提高PC/PA6相間結(jié)合力,使PC/PA6合金材料的性能得到優(yōu)化與提高。因此,選擇合適的相容劑是該合金材料制備的關(guān)鍵。其次,出于使用安全方面的考慮,對(duì)PC/PA6合金材料提出耐阻燃方面的要求。聚碳酸酯(PC)使可燃的,其氧指數(shù)為25,離開(kāi)火源會(huì)自熄;尼龍6(PA6)的氧指數(shù)為26.4,也屬于自熄型樹(shù)脂,按美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn),他們相當(dāng)于UV-94V2級(jí),但仍為可燃物。目前,尼龍合金種類(lèi)比較多,但涉及到聚碳酸酯/尼龍6的合金鮮有發(fā)現(xiàn),因此有進(jìn)一步研發(fā)的必要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決上述問(wèn)題,提出一種由聚碳酸酯(PC)和尼龍(PA6)兩種工程塑料制成的合金及其制備方法,能夠發(fā)揮PC和PA6的各自?xún)?yōu)點(diǎn),克服其各自的缺點(diǎn),以拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。上述的聚碳酸酯/尼龍6合金材料由以下按重量百分比的組分構(gòu)成聚碳酸酯2270%;尼龍62270%;抗氧劑0.51%;相容劑520%;阻燃劑015%;加工助劑26%;所述相容劑為乙烯_丙烯酸酯_馬來(lái)酸酐共聚物或丙烯酯_馬來(lái)酸酐共聚物。所述聚碳酸酯是指芳香族的雙酚A型聚碳酸酯。所述抗氧劑為13(3,5-二叔丁基-4-羥基苯)丙酸十八碳醇酯和(或)N,N'-雙_[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?;鵠己二胺和(或)四[P-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和(或)亞磷酸三(24-二叔丁基苯基)酯的混合。所述加工助劑包括潤(rùn)滑劑、增韌劑。上述的聚碳酸酯/尼龍6合金材料的制備方法為A、對(duì)聚碳酸酯和尼龍6干燥處理,溫度控制在100120°C,時(shí)間6小時(shí)以上,至水含量在0.02%以下;尼龍6在真空狀況下干燥;B、配料及預(yù)混按配方比例要求稱(chēng)量好的干燥后的原料和助劑一起放進(jìn)高速混合機(jī)中進(jìn)行混合,在常溫下攪拌515min;C、共混機(jī)擠出造粒a、采用平行雙螺桿擠出機(jī),螺桿直徑35-75MM;b、擠出機(jī)的溫度設(shè)置為一區(qū)200210°C;二區(qū)210220°C;三區(qū)220230°C;四區(qū)230240°C;五區(qū)240250°C;六區(qū)250260°C;七區(qū)260270°C;八區(qū)260270°C;機(jī)頭溫度250260°C;熔體溫度250260°C;c、螺桿轉(zhuǎn)速控制在200400rPm。本發(fā)明由于選擇了合適的相容劑而使得聚碳酸酯(PC)和尼龍6(PA6)兩相之間搭起了橋梁,減少分層現(xiàn)象,提高了合金的性能,能夠發(fā)揮聚碳酸酯(PC)和尼龍6(PA6)的各自?xún)?yōu)點(diǎn),克服其各自的缺點(diǎn),在拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彎曲模量、彎曲強(qiáng)度、缺口沖擊強(qiáng)度、熱變形溫度等各方性能上均得到了優(yōu)化,并隨著PC/PA6的比例的不同,其性能也隨之改變,拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。該合金可以根據(jù)客戶(hù)的需求,選擇不同比例的PC和PA6及相應(yīng)的助劑,以得出符合客戶(hù)需求的合金。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的PC/PA6合金材料是由以下按重量百分比的組分構(gòu)成:聚碳酸酯(PC)2270%;尼龍6(PA6)2270%;抗氧劑0.51%;相容劑520%;阻燃劑015%;加工助劑26%。其中相容劑可選乙烯--丙烯酸酯-馬來(lái)酸酐共聚物,也可以選丙烯都只要能達(dá)到二種材料相容的結(jié)果就可以。優(yōu)選乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酸酐三元共聚物。相容劑合適與否,直接影響該合金的性能。PC/PA6在無(wú)相容劑存在的情況下,料條出現(xiàn)明顯的分層現(xiàn)象,同時(shí)發(fā)生氨基交換反映,使得兩種材料的分子量降低,直接影響合金的性能,加4入乙烯_丙烯酸酯_馬來(lái)酸酐共聚物之后,使該體系內(nèi)PC相與PA6相之間搭起了橋梁,減少分層現(xiàn)象,提高了合金的性能。聚碳酸酯(PC)是指芳香族的雙酚A型聚碳酸酯,至于聚碳酸酯的型號(hào)可以根據(jù)PC/PA6合金的物性要求來(lái)進(jìn)行選擇;PA6的選擇也是根據(jù)合金的要求來(lái)選擇,是選低粘度、中粘度、高粘度根據(jù)合金的物性要求來(lái)確定??寡鮿┛蛇x擇1、1076:13(3,5_二叔丁基_4_羥基苯)丙酸十八碳醇酯、2、1098:N,N'_雙_[3_(3,5_二叔丁基_4_羥基苯基)丙酰基]己二胺;3U010四[P-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯;4、168亞磷酸三(24-二叔丁基苯基)酯混合搭配使用。阻燃劑可以是含鹵的,也可以是無(wú)鹵的,具體品種和用量根據(jù)要求來(lái)確定。加工助劑包括潤(rùn)滑劑、增韌劑等,根據(jù)具體情況來(lái)選定。本發(fā)明的PC/PA6合金材料的制備方法為1、原料的預(yù)處理PC和PA6都容易吸潮,吸潮的PC和PA6,在熔融狀態(tài)下容易發(fā)生水解,因此,在共混改性前必須對(duì)PC和PA6進(jìn)行干燥處理,干燥的溫度控制在100120°C,干燥時(shí)間6小時(shí)以上。PA6在干燥過(guò)程中容易變黃,真空狀況下干燥;如果測(cè)其水含量在0.02X以下,可以不干燥直接按配方的比例進(jìn)行稱(chēng)量配料。2、配料及預(yù)混按配方比例要求稱(chēng)量好的原料和助劑一起放進(jìn)高速混合機(jī)中進(jìn)行混合,在常溫下攪拌515min。3、共混機(jī)擠出造粒A、設(shè)備采用平行雙螺桿擠出機(jī),螺桿直徑35-75MM;B、擠出機(jī)的溫度設(shè)置為一區(qū)200210°C;二區(qū)210220°C;三區(qū)220230°C;四區(qū)230240°C;五區(qū)240250°C;六區(qū)250260°C;七區(qū)260270°C;八區(qū)260270°C;機(jī)頭溫度250260°C;熔體溫度250260°C;C、螺桿轉(zhuǎn)速控制在200400rPm。適當(dāng)控制喂料螺桿的轉(zhuǎn)速,經(jīng)雙螺桿熔融共混擠出,經(jīng)水冷、風(fēng)干、切粒,最后包袋成PC/PA6合金樹(shù)脂。下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明,各實(shí)施例的組分見(jiàn)表1。表1實(shí)施例組分<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實(shí)施例一首先按重量百分比準(zhǔn)備好以下原料和助劑58.5X的PC、22X的PA6、5X的相容劑、12%的阻燃劑、0.5%的抗氧劑、2%的加工助劑。其中相容劑選用乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酸酐三元共聚物,阻燃劑為十溴二苯乙烷,抗氧劑為P(3,5-二叔丁基-4-羥基苯)丙酸十八碳醇酯,加工助劑為EBS(乙撐雙硬脂酸酰胺)。先將上述的PC和PA6分別進(jìn)行干燥,干燥溫度在10020(TC下進(jìn)行。干燥時(shí)間在6小時(shí)以上。如測(cè)定其水分在0.02%以下,可以不干燥直接配料。PA6在干燥過(guò)程中容易變黃,最好是在真空狀態(tài)下干燥。但含水量達(dá)到要求時(shí),按配方進(jìn)行稱(chēng)量配料。配好的料一起放入混合機(jī)中進(jìn)行混料?;炝蠒r(shí)間在515分鐘,具體混合時(shí)間要看混料是否均勻?;旌暇鶆虻牧霞尤氲诫p螺桿擠出機(jī)的料斗中,將雙螺桿擠出機(jī)的各段溫度控制在一區(qū)200210。C,二區(qū)210220。C,三區(qū)220230°C,四區(qū)230240。C,五區(qū)240250°C,六區(qū)250260°C,七區(qū)260270°C,八區(qū)260270°C,機(jī)頭溫度一般在250260°C,螺桿轉(zhuǎn)速控制在200400rPm,適當(dāng)控制加料螺桿的轉(zhuǎn)速,經(jīng)雙螺桿擠出機(jī)熔融共混擠出,經(jīng)水冷、風(fēng)干、切粒,最后包袋成PC/PA6合金材料成品。實(shí)施例二首先按重量百分比準(zhǔn)備好以下原料和助劑50X的PC、39.6X的PA6、5X的相容劑、12%的阻燃劑、1%的抗氧劑、2.4%的加工助劑。其中相容劑選用乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酸酐三元共聚物,阻燃劑為十溴二苯乙烷,抗氧劑為1076與1098混合,加工助劑為EBS和色母。然后將上述組分按實(shí)施例一所述的制備方法加工出成品。實(shí)施例三首先按重量百分比準(zhǔn)備好以下原料和助劑39.75X的PC、39.75X的PA6、5X的相容劑、12%的阻燃劑、0.5%的抗氧劑、3%的加工助劑。其中相容劑選用乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酸酐三元共聚物,阻燃劑為十溴二苯乙烷,抗氧劑為1076與1098、1610、168混合,加工助劑為EBS和色母。然后將上述組分按實(shí)施例一所述的制備方法加工出成品。實(shí)施例四首先按重量百分比準(zhǔn)備好以下原料和助劑31%的PC、46X的PA6、5X的相容劑、15%的阻燃劑、0.5%的抗氧劑、2.5%的加工助劑。其中相容劑選用乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酸酐三元共聚物,阻燃劑為十溴二苯乙烷,抗氧劑為1076與1098混合,加工助劑為EBS和色母。然后將上述組分按實(shí)施例一所述的制備方法加工出成品。實(shí)施例五首先按重量百分比準(zhǔn)備好以下原料和助劑36.75%的PC、36.75%的PA6、20X的相容劑、0.5%的抗氧劑、6%的加工助劑。其中相容劑選用丙烯酯-馬來(lái)酸酐共聚物,抗氧劑為1076與1098混合,加工助劑為EBS和色母。然后將上述組分按實(shí)施例一所述的制備方法加工出成品。表2件能綜合表實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5實(shí)施例6密度(g/cm2)1.2571.2551.2661.2581.2161.10拉伸強(qiáng)度(MPa)604846464849斷裂伸長(zhǎng)率(%)221113121211彎曲模量(MPa)220015701480152014401340彎曲強(qiáng)度(MPa)645251535248缺口沖擊強(qiáng)度(KJ/m2)12877.56.48.7熱變形溫度(1.8MPa)115106105908090阻燃性UL94(3.2匪)v-ov-ov-ov-oV-2V-2實(shí)施例六首先按重量百分比準(zhǔn)備好以下原料和助劑22%的PC、70X的PA6、5X的相容劑、0.5%的抗氧劑、2.5%的加工助劑。其中相容劑選用丙烯酯-馬來(lái)酸酐共聚,抗氧劑為1076與1098、1610、168混合,加工助劑為EBS和色母。然后將上述組分按實(shí)施例一所述的制備方法加工出成品。上述各實(shí)施例的產(chǎn)品性能見(jiàn)表2。由表2可以看出,PC/PA6合金的性能隨著PC和PA6的比例的不同,其性能也隨之改變。拉伸和彎曲性能變化不大,沖擊性能和耐溫性能都介于PC和PA6之間。根據(jù)客戶(hù)的具體要求來(lái)選擇配方或調(diào)節(jié)配比、助劑等方法來(lái)做出符合客戶(hù)要求的合金。以上所述僅為本發(fā)明的較佳可行實(shí)施例,非因此局限本發(fā)明的保護(hù)范圍,故舉凡運(yùn)用本發(fā)明說(shuō)明書(shū)及圖示內(nèi)容所為的等效技術(shù)變化,均包含于本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。權(quán)利要求一種聚碳酸酯/尼龍6合金材料,由以下按重量百分比的組分構(gòu)成聚碳酸酯22~70%;尼龍622~70%;抗氧劑0.5~1%;相容劑5~20%;阻燃劑0~15%;加工助劑2~6%;所述相容劑為乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酸酐共聚物或丙烯酯-馬來(lái)酸酐共聚物。2.如權(quán)利要求1所述的聚碳酸酯/尼龍6合金材料,其特征在于所述聚碳酸酯是指芳香族的雙酚A型聚碳酸酯。3.如權(quán)利要求1或2所述的聚碳酸酯/尼龍6合金材料,其特征在于所述抗氧劑為13(3,5-二叔丁基-4-羥基苯)丙酸十八碳醇酯和(或)N,N'-雙_[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?;鵠己二胺和(或)四[13_(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和(或)亞磷酸三(24-二叔丁基苯基)酯的混合。4.如權(quán)利要求1或2所述的聚碳酸酯/尼龍6合金材料,其特征在于所述加工助劑包括潤(rùn)滑劑、增韌劑。5.如權(quán)利要求1所述的聚碳酸酯/尼龍6合金材料的制備方法為A、對(duì)聚碳酸酯和尼龍6干燥處理,溫度控制在100120°C,時(shí)間6小時(shí)以上,至水含量在0.02%以下;尼龍6在真空狀況下干燥;B、配料及預(yù)混按配方比例要求稱(chēng)量好的干燥后的原料和助劑一起放進(jìn)高速混合機(jī)中進(jìn)行混合,在常溫下攪拌515min;C、共混機(jī)擠出造粒a、采用平行雙螺桿擠出機(jī),螺桿直徑35-75MM;b、擠出機(jī)的溫度設(shè)置為一區(qū)200210。C;二區(qū)210220°C;三區(qū)220230。C;四區(qū)230240°C;五區(qū)240250°C;六區(qū)250260°C;七區(qū)260270°C;八區(qū)260270°C;機(jī)頭溫度250260°C;熔體溫度250260°C;c、螺桿轉(zhuǎn)速控制在200400rPm。全文摘要本發(fā)明涉及一種聚碳酸酯/尼龍6合金材料及其制備方法。該合金由以下按重量百分比的組分構(gòu)成聚碳酸酯22~70%,尼龍622~70%,抗氧劑0.5~1%,相容劑5~20%,阻燃劑0~15%,加工助劑2~6%;相容劑為乙烯-丙烯酸酯-馬來(lái)酸酐共聚物或丙烯酯-馬來(lái)酸酐共聚物。其制備方法原料干燥處理,配料及預(yù)混,擠出造粒。本發(fā)明合金拉伸和彎曲性能穩(wěn)定,并隨著PC/PA6比例的不同,其沖擊、耐溫性能隨之改變,可根據(jù)需求選擇不同配比,而拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域。文檔編號(hào)C08L33/04GK101717568SQ20091023899公開(kāi)日2010年6月2日申請(qǐng)日期2009年12月31日優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日發(fā)明者申應(yīng)軍,高維松申請(qǐng)人:深圳市富恒塑膠顏料有限公司