本發(fā)明屬于高分子材料及其加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐水解PA材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚酰胺(Polyamide，PA)是一種應(yīng)用廣泛的工程塑料,它的分子結(jié)構(gòu)和結(jié)晶作用,使其具有優(yōu)良的物理、機(jī)性能。然而由于酰胺極性基團(tuán)的存在,聚酰胺的吸水率高、熱變形溫度低,模量和強(qiáng)度還不夠高，限制了其應(yīng)用。聚酰胺66，英文名Polyamide 66(簡(jiǎn)稱PA66)，它是大分子主鏈重復(fù)單元中含有酰胺基團(tuán)的高聚物的總稱。為五大工程塑料中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣的品種。廣泛用于制造機(jī)械、汽車、化學(xué)與電氣裝置的零件，如齒輪、滾子、滑輪、輥軸、泵體中葉輪、風(fēng)扇葉片、高壓密封圍、閥座、墊片、襯套、各種把手、支撐架、電線包內(nèi)層等。
通常地，汽車水箱都是采用PA材料的，汽車在長(zhǎng)期行駛的過程中，特別是夏天，水箱內(nèi)的液體溫度比較高，到達(dá)100℃，然而PA材料又是極易吸水，吸水后材料的強(qiáng)度下降較大，變得比較軟。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種耐水解PA材料，通過原料之間的復(fù)配，提高PA材料的耐水解性能，使其在135℃乙二醇防凍液中連續(xù)浸泡時(shí)間超過120小時(shí)，拉伸強(qiáng)度保持65％以上。
為解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種耐水解PA材料，其是由以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算的以下原料制備而成：
PA66 49～58％
PA6 10～15％
抗水解劑 0.5～1％
潤(rùn)滑劑 0.4～1％
玻纖 30～33％
炭黑 0.5-1％；
其中，原料的重量百分?jǐn)?shù)之和為100％。
作為進(jìn)一步的方案，本發(fā)明所述的耐水解PA材料是由以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算的以下原料制備而成：
PA66 58％
PA6 10％
抗水解劑 0.6％
潤(rùn)滑劑 0.4％
玻纖 30％
炭黑 1％。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料中，作為進(jìn)一步的方案，所述PA66為粘度在2.6-3.0Pa·s。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料中，作為進(jìn)一步的方案，所述PA6為粘度在2.6-3.0Pa·s。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料中，作為進(jìn)一步的方案，所述抗水解劑為聚碳化二亞胺(UN-03)與銅鹽復(fù)配。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料中，作為進(jìn)一步的方案，所述潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟粉。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種耐水解PA材料的制備方法，通過該制備方法獲得一種耐水解PA材料，顯著提高PA材料的耐水解效果；具體方案如下：
一種耐水解PA材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
1)首先用高混機(jī)將PA66和PA6攪拌均勻，并除去了表面的水分，得到混合物聚酰胺；
2)然后將抗水解劑與潤(rùn)滑劑、炭黑先進(jìn)行預(yù)混后再加入上述混合物聚酰胺中，攪拌均勻，得到預(yù)混料；
3)將上述預(yù)混料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進(jìn)一步的方案，步驟1)攪拌時(shí)間為3-8分鐘，轉(zhuǎn)速為1150-1450r/min。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進(jìn)一步的方案，步驟2)抗水解劑與潤(rùn)滑劑、炭黑混均的時(shí)間為3～8min。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進(jìn)一步的方案，步驟3)中，擠出溫度為265-280℃，雙螺桿的轉(zhuǎn)速為100-145r/min。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：
1.本發(fā)明所述的耐水解PA材料通過PA66與PA6復(fù)配，并結(jié)合玻纖和炭黑作無機(jī)填料，能夠顯著提高PA材料的耐水解效果，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期耐水解作用，使PA材料在135℃乙二醇防凍液中連續(xù)浸泡時(shí)間超過120小時(shí)，拉伸強(qiáng)度保持65％以上；
2.本發(fā)明所述的耐水解PA材料的制備方法中，先將兩種聚酰胺原料用高混機(jī)將原材料表面的水分去除，有利于提高PA材料加工性能的穩(wěn)定性；
3.本發(fā)明所述的耐水解PA材料的制備方法中，通過先將抗水解劑與潤(rùn)滑劑、炭黑混均，再與混合聚酰胺預(yù)混，利于PA樹脂的分散，保證耐水解PA材料的均一性和穩(wěn)定性。
下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明所述的耐水解PA材料，其是由以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算的以下原料制備而成：
PA66 49～58％
PA6 10～15％
抗水解劑 0.5～1％
潤(rùn)滑劑 0.4～1％
玻纖 30～33％
炭黑 0.5-1％；
其中，原料的重量百分?jǐn)?shù)之和為100％。
作為進(jìn)一步的方案，本發(fā)明所述的耐水解PA材料是由以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)算的以下原料制備而成：
PA66 58％
PA6 10％
抗水解劑 0.6％
潤(rùn)滑劑 0.4％
玻纖 30％
炭黑 1％。
本發(fā)明中所提及的“PA66是指”聚酰胺66，也即尼龍66。由于PA66吸水性較大，尺寸穩(wěn)定性較差，且強(qiáng)度不及金屬鋁，限制了它在某些結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用；PA 66的力學(xué)性能主要取決于其分子主鏈的化學(xué)鍵和分子間作用力。分子主鏈上化學(xué)鍵的斷裂和分子間作用力的干擾都將直接導(dǎo)致尼龍高聚物本體性能的蛻變。增強(qiáng)分子的極性或者增加分子間氫鍵都有助提高材料的強(qiáng)度。但是極性基團(tuán)過多會(huì)阻礙主鏈的活動(dòng)性，從而降低尼龍的韌性，使其脆性上升。添加一定填料后，PA的吸水率下降，尺寸穩(wěn)定性提高，而強(qiáng)度受填料強(qiáng)度和親和程度影響而相應(yīng)的升高。由于無機(jī)填料可以在很大程度上改善聚合物基體材料的結(jié)晶性能、熱分解溫度、熱變形溫度、機(jī)械強(qiáng)度、抗磨減摩、阻燃、耐腐蝕等目的，進(jìn)而達(dá)到提高聚合物基體材料的綜合性能的目的。因玻纖即玻璃纖維具有絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，用于PA66材料中的填料可以有效改善PA66的性能，在本發(fā)明中，優(yōu)選的采用長(zhǎng)玻纖作為無機(jī)填料；因?yàn)殚L(zhǎng)玻纖在復(fù)合材料中是互相交織在一起的無序排列，而不像短玻纖那樣在復(fù)合材料中沿流動(dòng)方向排列。與短玻纖復(fù)合材料相比，正是這種無序排列狀態(tài)和玻纖長(zhǎng)度的增加，使長(zhǎng)玻纖復(fù)合材料表現(xiàn)出較高的力學(xué)性能，優(yōu)異的耐熱性、耐疲勞性和耐磨性，以及較好的填充性、低翹曲性和各向同性等。由于長(zhǎng)纖維的纖維端頭較少，相比短玻纖復(fù)合材料的在性能上也有所貢獻(xiàn)。另外，由于PA6的熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于PA66的熔點(diǎn)，具有較寬的工藝加工溫度，因此，在本發(fā)明中通過加入PA6可以降低加工時(shí)的設(shè)備的溫度。
在本發(fā)明中研究發(fā)現(xiàn)，PA66的力學(xué)性能隨玻璃纖維含量的增加而提高，但當(dāng)含量超過50％后，性能增加受阻；同時(shí)由于玻璃纖維含量增加，會(huì)使加工流動(dòng)性下降，成型工藝變差。玻璃纖維含量增加，復(fù)合材料任一截面上就有更多數(shù)量的玻纖承載，這些玻纖的抽出或斷裂，需要施加更大的載荷，因而提高了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。同時(shí)，由于玻纖體積含量的增加，即玻纖與玻纖間的樹脂層變薄，作用在復(fù)合材料上的應(yīng)力很容易通過樹脂層而在玻纖中傳遞，樹脂的形變也受到玻纖的約束，因而彎曲彈性模量也隨玻纖含量的增加而提高。因此為了滿足PA材料的應(yīng)用需求，在上述配方中，玻纖的用量須嚴(yán)格控制為30-33％。
本發(fā)明在配方中添加炭黑，一方面炭黑具有良好的分散性，有助于個(gè)原料之間的分散；另一方面炭黑可以有效改善PA材料的耐候性和耐水性。
由于PA66的粘度對(duì)于溫度變化很敏感，并且粘度對(duì)PA66的收縮率有一定的影響。因此，為了獲得收縮率適中的PA材料，在本發(fā)明所述的耐水解PA材料中，作為進(jìn)一步的方案，所述PA66為粘度在2.6-3.0Pa·s。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料中，作為進(jìn)一步的方案，所述PA6為粘度在2.6-3.0Pa·s。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料中，作為進(jìn)一步的方案，所述所述耐水解劑為聚碳化二亞胺(UN-03)與銅鹽復(fù)配的混合物。銅鹽抗氧劑中的Cun+可以與聚酰胺分子酰胺基上的N原子形成穩(wěn)定的絡(luò)合物結(jié)構(gòu)，起到穩(wěn)定聚酰胺分子鏈上氧原子的作用，提高PA材料的耐候性。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料中，作為進(jìn)一步的方案，所述潤(rùn)滑劑為聚乙烯蠟粉。在本發(fā)明中，聚乙烯蠟粉作為潤(rùn)滑劑，在PA材料的加工過程中降低PA材料與加工機(jī)械之間以及和塑料材料內(nèi)部分子之間的相互摩擦，從而改善PA66和PA6的加工性能，并提高制品的性能；由于聚乙烯蠟的粘度比PA66熔體低很多，可用作PA66熔體指數(shù)改性劑，由于其熱穩(wěn)定性好，高溫下?lián)]發(fā)性低，分散性好，所以能提高塑料加工的流動(dòng)性，從而改善塑料加工性能具有化學(xué)穩(wěn)定定，能夠增強(qiáng)PA66和PA6的流動(dòng)性和相容性，便于PA材料的加工和脫模。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種耐水解PA材料的制備方法，通過該制備方法獲得一種耐水解PA材料，顯著提高PA材料的耐水解效果；具體方案如下：
一種耐水解PA材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：
1)首先用高混機(jī)將PA66和PA6攪拌均勻，并除去了表面的水分，得到混合物聚酰胺；
2)然后將抗水解劑與潤(rùn)滑劑、炭黑先進(jìn)行預(yù)混后再加入上述混合物聚酰胺中，攪拌均勻，得到預(yù)混料；
3)將上述預(yù)混料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進(jìn)一步的方案，步驟1)攪拌時(shí)間為3-8分鐘，轉(zhuǎn)速為1150-1450r/min。
本發(fā)明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進(jìn)一步的方案，步驟2)抗水解劑與潤(rùn)滑劑、炭黑混均的時(shí)間為3～8min。
在本發(fā)明的研究中發(fā)現(xiàn)，提高螺桿轉(zhuǎn)速增大了玻纖與樹脂之間的作用力，更容易引起玻纖的斷裂，玻纖長(zhǎng)度相應(yīng)減小，力學(xué)性能相應(yīng)會(huì)下降。因此本發(fā)明所述的耐水解PA材料制備方法中，作為進(jìn)一步的方案，步驟3)中，擠出溫度為265-280℃，雙螺桿的轉(zhuǎn)速為100-145r/min。
以下是本發(fā)明部分具體實(shí)施例，在下述實(shí)施例中，所采用的原料、試劑以及設(shè)備處特殊限定外，均可以通過商業(yè)渠道獲得。
實(shí)施例1
一種耐水解PA材料，其按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)包括以下組分：
PA66 58％
PA6 10％
抗水解劑 0.6％
潤(rùn)滑劑 0.4％
玻纖 30％
炭黑 1％；
1)首先用高混機(jī)將PA66和PA6混合后以1450r/min的轉(zhuǎn)速攪拌3分鐘，并除去了表面的水分，得到混合物聚酰胺；
2)然后將抗水解劑與潤(rùn)滑劑、炭黑先進(jìn)行預(yù)混3分鐘后再加入到上述混合物聚酰胺中，繼續(xù)攪拌10分鐘，得到預(yù)混料；
3)將上述預(yù)混料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒，其中擠出溫度為265℃，雙螺桿的轉(zhuǎn)速為100r/min。
實(shí)施例2
一種耐水解PA材料，其按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)包括以下組分：
PA66 57.6％
PA6 10％
抗水解劑 1％
潤(rùn)滑劑 0.4％
玻纖 30％
炭黑 1％；
上述耐水解PA材料的制備方法是：
1)首先用高混機(jī)將PA66和PA6混合后以1200r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5分鐘，并除去了表面的水分，得到混合物聚酰胺；
2)然后將抗水解劑與潤(rùn)滑劑、炭黑先進(jìn)行預(yù)混5分鐘后再加入到上述混合物聚酰胺中，繼續(xù)攪拌12分鐘，得到預(yù)混料；
3)將上述預(yù)混料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒，其中擠出溫度為275℃，雙螺桿的轉(zhuǎn)速為125r/min。
實(shí)施例3
一種耐水解PA材料，其按重量百分?jǐn)?shù)計(jì)包括以下組分：
PA66 52.6％
PA6 15％
抗水解劑 1％
潤(rùn)滑劑 0.4％
玻纖 30％
炭黑 1％；
上述耐水解PA材料的制備方法是：
1)首先用高混機(jī)將PA66和PA6混合后以1150r/min的轉(zhuǎn)速攪拌8分鐘，并除去了表面的水分，得到混合物聚酰胺；
2)然后將抗水解劑與潤(rùn)滑劑、炭黑先進(jìn)行預(yù)混8分鐘后再加入到上述混合物聚酰胺中，繼續(xù)攪拌15分鐘，得到預(yù)混料；
3)將上述預(yù)混料轉(zhuǎn)入雙螺桿擠出機(jī)中熔融擠出造粒，其中擠出溫度為280℃，雙螺桿的轉(zhuǎn)速為145r/min。
性能測(cè)試
對(duì)上述實(shí)施例1-3所得到的耐水解PA材料進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試，力學(xué)性能測(cè)試環(huán)境：23℃，干態(tài)，測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)果見表1。
表1：力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
上述實(shí)施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，不能以此來限定本發(fā)明保護(hù)的范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的基礎(chǔ)上所做的任何非實(shí)質(zhì)性的變化及替換均屬于本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍。