專利名稱：原位反應(yīng)增容法制備聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料領(lǐng)域，具體涉及一種使用原位反應(yīng)增容的方法制備具有良好力學(xué)性能與阻隔性能的聚酰胺6 (PA6) /高密度聚乙烯(HDPE)組合物。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟和科學(xué)的發(fā)展，高分子材料成為現(xiàn)代工業(yè)中必不可少的一種材料也越來越與人類生活息息相關(guān),與此同時,各行各業(yè)對高分子材料的性能要求就越來越高、對材質(zhì)的性能要求越來越嚴格與苛刻，不僅要求其既有韌性，又有強度，還要求所用的材料既容易加工，又有耐高溫的特性。但是，單種高分子材料很難同時具有這么多優(yōu)異的性能，這就要求我們對高分子材料進行共混改性，利用不同高分子材料的優(yōu)點進行互補，從而制備出一種綜合性能優(yōu)異的共混物材料。 制備性能優(yōu)異的高分子材料一般有兩種方法一是對高分子材料進行共混改性；二是聚合新的高分子材料。據(jù)統(tǒng)計，合成一種新的高分子材料大概需要投入2億美元的資金進行研發(fā)，但是，對高分子材料進行共混改性則投入不多，所以高分子的共混技術(shù)發(fā)展得非?？欤槍ζ髽I(yè)的需求不斷產(chǎn)生新的共混物。聚酰胺，又稱尼龍，是五大通用工程塑料中用途最廣、品種最多、產(chǎn)量最大、綜合性能優(yōu)良的基礎(chǔ)樹脂。聚酰胺之所以能居五大工程塑料之首，主要由于其具有力學(xué)強度高、韌性好、耐磨、耐油、耐化學(xué)藥品性和自潤滑性，且摩擦系數(shù)低等綜合性能，還有一定的阻燃性，易于加工。但是，聚酰胺具有易吸水，成型后收縮率大，缺口沖擊強度比較低等缺點，限制了其其在更廣泛的范圍得到應(yīng)用。為了得到綜合性能好的聚酰胺，研究人員對其進行共混改性。聚乙烯是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂，在機械性能、低溫性能、電性能、化學(xué)耐久性和抗水性方面極佳。為了得到同時具有聚酰胺和聚乙烯良好性能的材料，我們將兩者進行共混，但聚酰胺與聚乙烯共混體系屬于不相容共混體系，必須對聚乙烯進行改性，以增強聚酰胺和聚乙烯兩界面間的結(jié)合力，從而提高兩界面間的相容性。聚酰胺/聚乙烯組合物的增容劑的增容作用可分為反應(yīng)性增容與非反應(yīng)性增容。反應(yīng)性增容一般是指把兩種高聚物與增容劑一并放入到平行雙螺桿擠出機里，在擠出過程中產(chǎn)生增容性高聚物。例如，在聚乙烯的分子鏈上接枝上有極性的官能團(酯基、酸酐基、環(huán)氧基和羧基等)，使其在共混過程中，反應(yīng)性的官能團與聚酰胺的端氨基發(fā)生反應(yīng)，形成接枝型的高聚物或在兩相的界面中產(chǎn)生分子間作用力，改善了兩相之間的相容性，增強了兩界面之間的結(jié)合力。非反應(yīng)性增容就是使用帶有極性基團的高聚物，加入到聚乙烯和聚酰胺組合物中，來改善兩相間的相容性，其機理是該帶有極性基團的高聚物中，極性基團的一側(cè)與一種組分相容，高聚物的一側(cè)與另一組分相容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是為了提供一種具有良好力學(xué)性能與阻隔性能的聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物。為達到上述目的，本發(fā)明采用以下方案一種原位反應(yīng)增容法制備聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物，其原料組成及重量份為聚酰胺655 95份高密度聚乙烯HDPE 5 45份，聚酰胺6與高密度聚乙烯HDPE的重量份總和為100份，引發(fā)劑O. 01 I份順丁烯二酸酐O. I 4份 乙烯與辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH O. I 4份在其中一些實施例中，其原料組成及重量份為聚酰胺665 75份高密度聚乙烯HDPE 25 35份，聚酰胺6與高密度聚乙烯HDPE的重量份總和為100 份，引發(fā)劑O. 05 O. 2份順丁烯二酸酐O. 25 I. 5份乙烯與辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH I 3份。在其中一個實施例中，其原料組成及重量份為
聚酸驗670份
高密度聚乙締HDPE 30#
引發(fā)劃O. I份
順丁晞二酸酐O. 5份
乙締與辛締共聚物接枝馬來酸辭POE-g-MAH 2份。在其中一些實施例中，所述引發(fā)劑為過氧化氫類、過氧化二烷基類、過氧化二酰類、過氧化酯類、過氧化二碳酸酯類化合物中的一種。在其中一些實施例中，所述引發(fā)劑為過氧化二烷基類中的過氧化二異丙苯2，5_ 二甲基_2，5- 二叔丁基過氧化己燒。本發(fā)明的另一目的是提供上述聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物的制備方法。具體的技術(shù)方案如下上述聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物的制備方法，包括如下步驟(I)將引發(fā)劑與順丁烯二酸酐溶于稀釋劑中，得混合溶液；(2)將聚酰胺6置于80 100°C干燥4 12小時，高密度聚乙烯置于60 80°C干燥4 12小時，冷卻后將聚酰胺6與高密度聚乙烯混合均勻，然后加入乙烯與辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH，最后加入步驟(I)的混合溶液，得預(yù)混合料；(3)將步驟(2)的預(yù)混合料置于平行雙螺桿擠出機中熔融擠出，造粒，工藝參數(shù)如下平行雙螺桿擠出機螺桿轉(zhuǎn)速為25 200r/min，一區(qū)溫度150 190°C，二區(qū)溫度170 210°C，三區(qū)溫度180 230°C，四區(qū)溫度180 230°C，五區(qū)溫度180 230°C，六區(qū)溫度180 230°C，七區(qū)溫度180 230°C，模頭溫度180 230°C。在其中一些實施例中，所述稀釋劑為丙酮或丁酮。在其中一些實施例中，所述步驟(2)中聚酰胺6置于90°C干燥4 6小時，高密度聚乙烯置于70°C干燥4 6小時；所述步驟(3)中的工藝參數(shù)為平行雙螺桿擠出機螺桿轉(zhuǎn)速為25 100r/min，一區(qū)溫度170 190°C，二區(qū)溫度200 210°C，三區(qū)溫度220 230°C，四區(qū)溫度220 230°C，五區(qū)溫度220 230°C，六區(qū)溫度220 230°C，七區(qū)溫度220 230°C，模頭溫度220 230°C。
在其中一些實施例中，所述平行雙螺桿擠出機的螺桿形狀為單線螺紋；螺桿長度L和直徑D之比L/D為20 60，所述螺桿上設(shè)有一個以上的嚙合塊區(qū)和一個以上的反螺紋區(qū)。在其中一些實施例中，所述螺桿長度L和直徑D之比L/D為35 60 ;所述螺桿上設(shè)有2個嚙合塊區(qū)和2個反螺紋區(qū)。原位反應(yīng)增容是指把兩種高聚物、含極性基團的乙烯基單體與引發(fā)劑一并放入到平行雙螺桿擠出機里，在擠出過程中先就地產(chǎn)生含極性基團的高聚物，然后該高聚物與另一高聚物形成帶有增容性的高聚物。本發(fā)明采用原位增容的方法，在平行雙螺桿擠出機里，HDPE分子在引發(fā)劑的作用下接枝上順丁烯二酸酐(MAH)，使其具有較強的極性，利用HDPE-g-MAH的酸酐基團與聚酰胺6的端氨基反應(yīng)來改善PA6/HDPE體系的相容性，從而得到綜合力學(xué)性能與阻隔性能良好的聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物。利用原位反應(yīng)增容的方法制備出具有高韌性、低吸水率與低吸油值的聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物，工業(yè)應(yīng)用價值較大。所得到的合金可應(yīng)用于汽車、電子電氣、包裝、機械、家具、建材、運動和休閑、生活用品、玩具等領(lǐng)域。本發(fā)明所提供的原位反應(yīng)增容法制備聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物的方法具有以下優(yōu)點I.采用本發(fā)明的方法制備聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物，綜合性能優(yōu)異，缺口沖擊強度與純聚酰胺6相比有較大幅度提高且拉伸強度降低不多，吸水率低，并且其成本可降低21%(PA6的價格為3萬元/噸，HDPE為O. 9萬元/噸，按7:3共混，其成本比純PA6降低21%)，工業(yè)應(yīng)用價值較大。2.采用本發(fā)明的方法制備聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物，其工藝簡單，易于控制，對設(shè)備要求不高，所使用的設(shè)備均為通用的聚合物加工設(shè)備，投資不高，易于推廣應(yīng)用。


圖I所示比較例2中HDPE在PA6中的分散形態(tài)；圖2所示實施例I中HDPE在PA6中的分散形態(tài)；圖3所示實施例2中HDPE在PA6中的分散形態(tài)；圖4所示實施例3中HDPE在PA6中的分散形態(tài)；圖5所示實施例流程示意圖；圖6所示實施例反應(yīng)機理示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明原位反應(yīng)增容法制備聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物的反應(yīng)機理如下(反應(yīng)流程示意圖請見圖5,反應(yīng)機理示意圖請見圖6)
權(quán)利要求
1.一種聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物，其特征在于，其原料組成及重量份為 聚酰胺655 95份， 高密度聚乙烯HDPE 5 45份， 聚酰胺6與高密度聚乙烯HDPE的重量份總和為100份， 引發(fā)劑O. 01 I份， 順丁烯二酸酐O. I 4份， 乙烯與辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH O. I 4份， 所述引發(fā)劑為過氧化氫類、過氧化二烷基類、過氧化二酰類、過氧化酯類、過氧化二碳酸酯類化合物中的一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物，其特征在于，其原料組成及重量份為 聚酰胺665 75份， 高密度聚乙烯HDPE 25 35份， 聚酰胺6與高密度聚乙烯HDPE的重量份總和為100份， 引發(fā)劑O. 05 O. 2份， 順丁烯二酸酐O. 25 I. 5份， 乙烯與辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH I 3份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物，其特征在于，其原料組成及重量份為 聚酰胺670份， 高密度聚乙烯HDPE 30份， 引發(fā)劑O. I份， 順丁烯二酸酐 O. 5份， 乙烯與辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH 2份。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物，其特征在于，所述過氧化二烷基類中為過氧化二異丙苯、2，5- 二甲基-2，5- 二叔丁基過氧化己烷。
5.一種制備權(quán)利要求I 4任一項所述聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)將所述重量份的引發(fā)劑與順丁烯二酸酐溶于稀釋劑中，得混合溶液； (2)將所述重量份的聚酰胺6置于80 100°C干燥4 12小時，高密度聚乙烯置于60 80°C干燥4 12小時，冷卻后將聚酰胺6與高密度聚乙烯混合均勻，然后加入所述重量份的乙烯與辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH，最后加入步驟(I)的混合溶液，得預(yù)混合料； (3)將步驟(2)的預(yù)混合料置于平行雙螺桿擠出機中熔融擠出，造粒，即得； 工藝參數(shù)如下 所述平行雙螺桿擠出機螺桿轉(zhuǎn)速為25 200r/min，一區(qū)溫度150 190°C，二區(qū)溫度170 210°C，三區(qū)溫度180 230°C，四區(qū)溫度180 230°C，五區(qū)溫度180 230°C，六區(qū)溫度180 230°C，七區(qū)溫度180 230°C，模頭溫度180 230°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述稀釋劑為丙酮或丁酮；所述步驟(2)中聚酰胺6置于90°C干燥4 6小時，高密度聚乙烯置于70°C干燥4 6小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的工藝參數(shù)為平行雙螺桿擠出機螺桿轉(zhuǎn)速為25 100r/min，一區(qū)溫度170 190°C，二區(qū)溫度200 210°C，三區(qū)溫度220 230°C， 四區(qū)溫度220 230°C，五區(qū)溫度220 230°C，六區(qū)溫度220 230°C，七區(qū)溫度220 230°C，模頭溫度220 230°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述平行雙螺桿擠出機的螺桿形狀為單線螺紋；螺桿長度L和直徑D之比L/D為20 60，所述螺桿上設(shè)有一個以上的嚙合塊區(qū)和一個以上的反螺紋區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述螺桿長度L和直徑D之比L/D為35 60 ;所述螺桿上設(shè)有2個嚙合塊區(qū)和2個反螺紋區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種原位反應(yīng)增容法制備聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物，其原料的重量份為，聚酰胺655～95份，高密度聚乙烯HDPE5～45份，聚酰胺6與高密度聚乙烯HDPE的重量份總和為100份，引發(fā)劑0.01～1份，順丁烯二酸酐0.1～4份，乙烯與辛烯共聚物接枝馬來酸酐POE-g-MAH0.1～4份。采用本發(fā)明的方法制備聚酰胺6/高密度聚乙烯組合物，增容效果顯著，使界面粘結(jié)力大幅提高，提高了生產(chǎn)效率，其綜合力學(xué)性能與阻隔性能良好，成本降低21％左右，且使用范圍廣，工業(yè)應(yīng)用價值較大。
文檔編號B29C47/92GK102775778SQ20121025392
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月12日
發(fā)明者朱懷才, 王忠強 申請人:東莞市信諾橡塑工業(yè)有限公司