本發(fā)明涉及高分子材料技術領域，特別是涉及一種高灼熱絲高抗沖聚碳酸酯/聚酰胺合金及制備方法。

背景技術：

聚碳酸酯由于具有突出的沖擊韌性、良好的透明性、尺寸穩(wěn)定性和電氣絕緣性而廣泛應用于電子電氣、儀器儀表、汽車、機械、醫(yī)療、照明和建筑等領域，是一種綜合性能優(yōu)良的工程塑料。但也存在加工流動性差和耐藥性差、易應力開裂及對缺口敏感等缺陷，且價格昂貴，因而限制了它的應用范圍。對聚碳酸酯進行合金化，提高聚碳酸酯的性能，降低成本是聚碳酸酯改性的重要研究方向。

聚酰胺的機械強度高，耐磨性、自潤滑性、熔體流動性以及耐油性好，但其耐熱、抗沖擊強度和尺寸穩(wěn)定性較差。因此，聚碳酸酯和聚酰胺材料在性能方面具有較好的互補性。如果二者的共混體系相容，那么聚酰胺可以提高聚碳酸酯的抗溶劑能力，改善加工性能，而聚碳酸酯可以提高聚酰胺的抗沖強度，改善其低溫脆性，降低吸水率，提高抗蠕變性和尺寸穩(wěn)定性。因此，聚酰胺與聚碳酸酯共混體系的研究具有重要意義。

聚酰胺與聚碳酸酯的合金化既可保持原有聚酰胺和聚碳酸酯的優(yōu)良性能，又改進了各自聚合物性能的不足，因而引起人們的重視。聚酰胺和聚碳酸酯的共混物是熱力學不相容體系，兩相間因界面張力大，界面粘接力弱，導致分散狀況不好，共混物的力學性能差。多年來，人們一直在探索能改善聚酰胺和聚碳酸酯共混物的界面情況，控制相形態(tài)，提高共混物力學性能的方法。

聚酰胺和聚碳酸酯合金制造的關鍵技術在于解決兩者之間的相容性，如傅強等采用了SMA做相容劑，加入了丙烯酸類增韌劑，研究了聚碳酸酯/聚酰胺合金的性能，結果表明合金的機械性能并不高，但是也超過了日本的市售產(chǎn)品。吳石山等采用了SMA和其自制的相容劑對聚碳酸酯/聚酰胺合金進行了研究，結果表明合金的性能只是有限的提高。專利CN101845210A中采用了一種既帶有環(huán)氧基團又帶有酸酐基團的共聚型相容劑，實現(xiàn)材料的高度相容，但是其熱變形溫度和維卡軟化溫度不高，不能夠適應于通過熱流道模具高溫成型的制品，其所得合金的拉伸和彎曲強度也過低，限制了合金的使用領域。專利CN101899210A提供了一種高灼熱絲尼龍及其制備方法，但未用到聚酰胺MXD6。

技術實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種應用范圍廣泛、綜合性能優(yōu)良的高灼熱絲高抗沖聚碳酸酯/聚酰胺合金及其制備方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種高灼熱絲高抗沖聚碳酸酯/聚酰胺合金，由以下重量份數(shù)的組分制成：

所述聚酰胺為聚己二酰間苯二胺(MXD6)。

所述聚碳酸酯是重均分子量為15000～45000g/mol的雙酚A型聚碳酸酯，優(yōu)選重均分子量為30000g/mol的雙酚A型聚碳酸酯。

所述增韌劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物。

所述乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物中共聚單體的重量比為乙烯：丙烯酸甲酯：甲基丙烯酸縮水甘油酯＝(59～77):(18～30):(5～11)；優(yōu)選為68:24:8。

所述相容劑為苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-GMA)的混合物。

所述苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-GMA)的重量比優(yōu)選為1.5:3.5。

所述甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-GMA)中所用ABS的丁二烯橡膠相含量為40～80％；優(yōu)選70％。

所述甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-GMA)中GMA的接枝率為0.5～5.5％；優(yōu)選5％。

所述苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)中共聚單體的重量比為St:MAH＝(65～95):(5～35)；優(yōu)選為74:26。

所述阻燃劑為聚溴化苯乙烯、溴化聚苯乙烯、聚二溴苯乙烯中的至少一種。

所述輔助阻燃劑為銻酸鈉、硼酸鋅中的至少一種。

所述助劑由0.1～1.1份抗氧劑和0.1～1.5份的潤滑劑組成。

所述抗氧化劑選自受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑的復配物。

所述抗氧劑為抗氧劑1076(β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸正十八碳醇酯)或抗氧劑168(三[2.4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯)中的至少一種。

所述潤滑劑為乙撐雙硬脂酰胺(EBS)。

一種高灼熱絲高抗沖聚碳酸酯/聚酰胺合金的制備方法，包括以下步驟：

將干燥的10～90份聚酰胺、干燥的10～90份聚碳酸酯、干燥的1～17份增韌劑、干燥的2～18份相容劑、11～35份阻燃劑、3.5～11.5份輔助阻燃劑和0.2～2.6份助劑混合后得到混合料，置于雙螺桿擠出機主喂料料斗中，經(jīng)過雙螺桿擠出機擠出、牽條和切粒，得到高灼熱絲高抗沖聚碳酸酯/聚酰胺合金。

所述干燥的聚酰胺、干燥的聚碳酸酯、干燥的增韌劑、干燥的相容劑是置于60～110度電熱鼓風干燥箱中進行干燥。

所述雙螺桿擠出機的溫度為180～280℃，主機螺桿轉速為100～500rad/min。

由于采用上述技術方案，本發(fā)明具有以下有益效果和優(yōu)點：

(1)本發(fā)明以乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物作為增韌劑，增韌劑中的丙烯酸鏈段、GAM中的環(huán)氧基團與聚碳酸酯均具有較好的相容性，共混后可產(chǎn)生良好的界面作用，提高了相界面的粘接力。

(2)本發(fā)明中加入ABS-g-GAM和SMA兩種相容劑，避免了聚酰胺和聚碳酸酯共混擠出過程中的氨基交換反應，從而避免了由于基體分子量的降低導致的合金性能的降低；采用ABS-g-GAM和SMA兩種相容劑，其中ABS-g-GAM中的苯乙烯(St)鏈段與SMA苯乙烯(St)鏈段互溶；ABS-g-GAM中的苯乙烯(St)鏈段與聚碳酸酯具有較好的相容性，GAM中的環(huán)氧基團與聚碳酸酯發(fā)生化學反應；SMA中酸酐官能團與聚碳酸酯中的酯基結構相近；SMA中酸酐官能團與聚碳酸酯末端的-OH發(fā)生化學反應，生成馬來酸酐和聚碳酸酯接枝物；SMA中的苯乙烯鏈段與PC鏈段又具有一定程度上的互溶。通過這兩種相容劑的共同作用，在共混過程中發(fā)生了化學反應，從而顯著降低了聚酰胺和聚碳酸酯的界面張力，使分散相粒子在熔融過程中細化和分散，最終得到分散相粒子充分細化、粒徑分布小和分散性良好的共混物。在熔融共混擠出過程中，SMA的酸酐基團與PA6的端氨基反應生成環(huán)狀酰亞胺基團，形成了SMA-g-PA6，有效的改善了體系的相容性，增加了界面的粘接力。

(3)本發(fā)明采用聚溴化苯乙烯、溴化聚苯乙烯、聚二溴苯乙烯做阻燃劑，與聚酰胺和聚碳酸酯均具有良好的相容性，不會影響合金的機械性能；采用銻酸鈉和硼酸鋅提高了灼熱絲溫度，制成的合金具有較高的抗沖擊性和灼熱絲，良好的阻燃性和耐溫性，從而拓寬了合金的使用領域，所制備的合金廣泛應用于電子電器、汽車零部件、通信等領域。

具體實施方式

下面結合實施例對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

實施例1-10和對比例1-6的制備方法，包括以下步驟：

步驟(1)：按照表1中實施例1-10和對比例1-6所列組分及含量備料；

步驟(2)：將上述聚酰胺、聚碳酸酯、增韌劑、相容劑分別置于60-110度電熱鼓風干燥箱中進行干燥；

步驟(3)：按照比例將步驟(2)中已烘干的聚酰胺、聚碳酸酯、增韌劑、相容劑和阻燃劑、輔助阻燃劑及助劑，置于高速混合機中混合5min得混合料；

步驟(4)：將步驟(3)中所得混合料置于雙螺桿擠出機主喂料料斗中，經(jīng)過雙螺桿擠出機擠出、牽條和切粒得高灼熱絲高抗沖聚碳酸酯/聚酰胺合金，雙螺桿擠出機的溫度為180-280℃，主機螺桿轉速為260rad/min。所得高灼熱絲高抗沖聚碳酸酯/聚酰胺合金的性能測試結果如表2所示。

表1

表1中：聚碳酸酯選擇重均分子量為30000g/mol的雙酚A型聚碳酸酯。

增韌劑為乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物。

增韌劑中共聚單體的重量比乙烯:丙烯酸甲酯：甲基丙烯酸縮水甘油酯＝68:24:8。

相容劑為苯乙烯-馬來酸酐共聚物(SMA)和甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-GMA)的混合物。

相容劑甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝丙烯晴-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-GMA)所用ABS的丁二烯橡膠相含量為70％。

相容劑SMA中共聚單體的重量比為St:MAH＝74:26。

相容劑ABS-g-GAM中GMA的接枝率為5％。

實施例1-5所用阻燃劑為溴化聚苯乙烯，輔助阻燃劑為硼酸鋅；實施例6-7所用阻燃劑為聚溴化苯乙烯，輔助阻燃劑為硼酸鋅；實施例8-10所用阻燃劑為聚二溴苯乙烯，輔助阻燃劑為銻酸鈉；對比例1-6所用阻燃劑為溴化聚苯乙烯，輔助阻燃劑為硼酸鋅。

表2

由表1的配方和表2的測試數(shù)據(jù)得出如下結論：

(1)實施例3為最佳實施例，其各項性能優(yōu)良，雖然拉伸強度、彎曲強度和熱變形溫度不是最高，但是懸臂梁缺口沖擊強度為902J/m，為實施例1-10中最高的。按照實施例3配方所得聚碳酸酯/聚酰胺合金具有高強度、超高韌性、優(yōu)異的阻燃性及較高的灼熱絲，綜合性能優(yōu)良。

(2)將對比例1和實施例3相比較，對比例1沒有添加增韌劑和相容劑，其拉伸和彎曲強度很低，懸臂梁缺口沖擊強度只有67J/m，相對于對比例1來說，實施例3的懸臂梁缺口沖擊強度增加了33.4倍；對比例1說明聚碳酸酯和聚酰胺為熱力學不相容體系。對比例2中只加入9份的增韌劑而沒有加入相容劑，可以看出，雖然懸臂梁缺口沖擊強度比對比例1提高了4.58倍，但是其拉伸和彎曲強度還是很低。對比例3中加入了增韌劑和相容劑SMA，而沒有加入相容劑ABS-g-GMA，可以看出，各項性能雖然有所提高，但是提高的幅度不大，相對于實施例3來說，對比例3性能不高的主要原因是未加入相容劑ABS-g-GMA。對比例4中加入了增韌劑和相容劑ABS-g-GMA，而沒有加入相容劑SMA，可以看出相對于實施例3來說，對比例4的各項性能提高幅度均不大，主要原因是未加入相容劑SMA。對比例5中加入了SMA和ABS-g-GMA兩種相容劑，但是未加入增韌劑，由表2可以看出，其拉伸強度和彎曲強度可以和實施例3相媲美，但是其懸臂梁缺口強度只有354J/m；對比例6和實施例3相比較，對比例6中加入了增韌劑和相容劑，而沒有加入阻燃劑，可看出其UL-94測試結果為HB；灼熱絲GWIT(1.5mm，850℃)不合格。

通過以上的總結分析可以得出：

(a)增韌劑乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯三元共聚物的加入極大地提高了聚碳酸酯/聚酰胺合金的韌性；

(b)ABS-g-GAM和SMA兩種相容劑缺一不可，起到了協(xié)同作用；

(c)采用聚溴化苯乙烯、溴化聚苯乙烯、聚二溴苯乙烯做阻燃劑，與聚酰胺和聚碳酸酯均具有良好的相容性，不會影響合金的機械性能；采用銻酸鈉和硼酸鋅提高了灼熱絲溫度。制成的合金具有較高的抗沖擊性和灼熱絲，良好的阻燃性和耐溫性，從而拓寬了合金的使用 領域。所制備的合金廣泛應用于電子電器、汽車零部件、通信等領域。

上述的對實施例的描述是為便于該技術領域的普通技術人員能理解和應用本發(fā)明。熟悉本領域技術的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進和修改都應該在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。