专利名称：尼龙66聚烯烃复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种聚合物复合材料加工领域，具体地说是一种尼龙66聚烯烃复合材料及其制备方法。
背景技术：
聚烯烃尼龙66具有高强度、耐磨、自润滑性好和使用温度范围广等优点，是产量最大、应用最广的工程塑料之一。但尼龙66也存在低温和干态冲击强度低的缺点。为提高尼龙66的冲击强度，通常需要对它进行增韧处理，尼龙66的增韧主要包括添加改性后的聚烯烃或弹性体。目前，聚烯烃的改性都是将具有极性官能团的单体接枝到聚烯烃分子链上，主要有溶液法、熔融法、固相法等方法，接枝单体可分为酸性官能团单体和碱性官能团单体。当接枝改性聚烯烃与尼龙66熔融共混时，未反应残余单体会腐蚀共混设备并且会逸出对环境以及人员造成损害。这种方法的缺点是1、接枝后会有未反应单体残留在材料中，造成危害；2、在接枝过程中会产生化学污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种对设备、环境以及人员不会造成损害的清洁、安全的尼龙66聚烯烃复合材料及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种尼龙66聚烯烃复合材料，其特征是所述复合材料由尼龙66(PA66)、紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯(uvLLDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)熔融共混而成；其重量份数是PA66为60～90份，uvLLDPE为3～40份，LLDPE0～37份。
一种尼龙66聚烯烃复合材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤A)将线性低密度聚乙烯在空气中通过紫外辐照12～72小时，得到紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯；B)将干燥的尼龙66、步骤A)得到的紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、抗氧剂和助剂按比例混合，其中，PA66为60～90份；uvLLDPE为3～40份；LLDPE为0～37份；抗氧剂为0.01～0.15份；助剂为0.01～0.15份；C)将步骤B)得到的混合物通过挤出机熔融共混挤出造粒，得到尼龙66聚烯烃复合材料(PA66/LLDPE/uvLLDPE)；
在步骤B)所述混合物中，LLDPE的比例可以为0份；PA66可以为60～90份；uvLLDPE为10～40份；抗氧剂为0.01～0.15份；助剂为0.01～0.15份。得到尼龙66聚烯烃复合材料(PA66/uvLLDPE)。
在步骤B)中所述抗氧剂可以是三(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)的混合物，比例为抗氧剂168/1010＝1/1～1/3，助剂可以为硬脂酸钙或硬脂酸锌等。
在步骤C)中挤出机可采用双螺杆挤出机，它的螺杆长径比可为30～40，挤出机各段温度为I200～260℃，II230～270℃，III250～275℃，IV260～275℃，V250～270℃。
本发明通过空气中的紫外辐照，在LLDPE分子链上引入-C(C＝O)CH3、-CH2C(＝O)CH2-、-C(＝O)O、-C-OH和-C(＝O)OH等含氧官能团，在与PA66熔融共混过程中，uvLLDPE分子链上的含氧官能团与PA66分子链上的酰胺基或端胺基发生化学反应，生成PA66-g-LLDPE共聚物，从而增容了共混体系，改善了分散相在PA66基体中的分散性，提高了分散相与PA66基体之间的界面相互作用。因此，共混物的缺口冲击强度大幅度提高。在本发明中，以uvLLDPE作增容剂，将PA66，LLDPE和少量uvLLDPE通过双螺杆挤出机熔融共混，获得PA66/LLDPE/uvLLDPE复合材料；只需少量uvLLDPE加入，就对PA66/LLDPE共混体系有较好的增容效果，共混物呈现较好韧性。在相同uvLLDPE含量下，共混物的韧性，在一定时间范围内随紫外辐照时间增加而提高。制备的PA66/LLDPE/uvLLDPE共混物的悬臂梁缺口冲击强度为50～200J/m；拉伸强度为40～65MPa；弯曲强度为50～95MPa；弯曲模量为1.10～2.00GPa。为获得更好的尼龙66聚烯烃复合材料，也可以不用LLDPE，而全部采用uvLLDPE，通过双螺杆挤出机熔融共混PA66和uvLLDPE，获得PA66/uvLLDPE复合材料。随着uvLLDPE用量增加，共混物的缺口冲击强度提高；在相同uvLLDPE含量下，在某一辐照时间范围内共混物的韧性最好。制备的PA66/uvLLDPE共混物的悬臂梁缺口冲击强度为40～200J/m；拉伸强度为42～70MPa；弯曲强度为50～100MPa；弯曲模量为1.10～2.30GPa。
与现有技术相比，本发明采用空气中紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯增容和/或增韧PA66，为PA66增韧提供新的方法和途径。紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯对PA66有较好增韧和/或增容作用，有广阔的实施前景和应用价值。由于紫外辐照LLDPE过程中，没有使用任何化学试剂，因此紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯具有清洁、安全的特点。本发明的优点是1、由于使用紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯作增韧剂和/或增容剂，避免了以往改性聚烯烃中未反应残余单体对设备、环境以及人员的损害；2、本发明在实施过程中不会产生任何化学污染。
四
图1是PA66/LLDPE(80/20)共混物的SEM照片(×500)；图2是PA66/LLDPE/uv36LLDPE(80/15/5)共混物的SEM照片(×1500)；图3是PA66/uv24LLDPE(80/20)共混物的SEM照片(×5000)。
五具体实施例方式
实施例1一种本发明所述的尼龙66聚烯烃复合材料的制备方法，它包括以下步骤A)将线性低密度聚乙烯在空气中通过紫外辐照36小时，得到紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯(uv36LLDPE)；B)将干燥的PA66、步骤A)得到的紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯(uv36LLDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、抗氧剂168/1010(1/1)和助剂硬脂酸钙按比例混合，其重量份数是PA66为80份；uv36LLDPE为5份；LLDPE为15份；抗氧剂为0.05份；硬脂酸钙为0.04份；C)将步骤B)得到的混合物通过SHL-35型双螺杆挤出机共混挤出造粒，挤出机的螺杆长径比为36，挤出机各段温度I230℃，II260℃，III260℃，IV260℃，V265℃。得到PA66/LLDPE/uv36LLDPE(80/15/5)复合材料。用ZT-400注射机注塑成标准样条，注射机各段温度I260℃，II260℃，III220℃。制备的PA66/LLDPE/uvLLDPE(80/15/5)共混物力学性能测试结果为悬臂梁缺口冲击强度为85J/m；拉伸强度为60MPa；弯曲强度为80MPa；弯曲模量为1.8GPa。
由图1与图2比较可以看出，少量uvLLDPE加入对PA66/LLDPE共混体系就有较好的增容效果，共混物具有较好韧性。
实施例2另一种本发明所述的尼龙66聚烯烃复合材料的制备方法，在该复合材料中不含有LLDPE，以uvLLDPE作增容剂，它包括以下步骤A)将线性低密度聚乙烯在空气中通过紫外辐照24小时，得到紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯(uv24LLDPE)；B)将干燥的PA66、步骤A)得到的紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯(uv24LLDPE)、抗氧剂168/1010(1/1)和助剂硬脂酸钙按比例混合，其中，PA66为80份；uv24LLDPE为20份；抗氧剂为0.06份；硬脂酸钙为0.04份；C)将步骤B)得到的混合物通过SHL-35型双螺杆挤出机共混挤出造粒，挤出机的螺杆长径比为36，挤出机各段温度I230℃，II260℃，III260℃，IV260℃，V265℃。得到PA66/uv24LLDPE(80/20)复合材料。用ZT-400注射机注塑成标准样条，注射机各段温度I260℃，II260℃，III220℃。制备的PA66/uv24LLDPE(80/20)共混物力学性能测试结果为悬臂梁缺口冲击强度为85J/m；拉伸强度为62MPa；弯曲强度为83MPa；弯曲模量为1.8GPa。
由图1与图3比较可以看出，与PA66/LLDPE(80/20)共混物相比，PA66/uvLLDPE(80/20)共混物的界面相互作用和分散性得到了显著改善。
权利要求
1.一种尼龙66聚烯烃复合材料，其特征是所述复合材料由尼龙66、紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯熔融共混而成；其重量份数是，尼龙66为60～90份，紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯为3～40份，线性低密度聚乙烯0～37份。
2.一种权利要求1所述尼龙66聚烯烃复合材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤A)将线性低密度聚乙烯在空气中通过紫外辐照12～72小时，得到紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯；B)将干燥的尼龙66、步骤A)得到的紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯、抗氧剂和助剂按比例混合，其中，尼龙66为60～90份；紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯为3～40份；线性低密度聚乙烯为0～37份；抗氧剂为0.01～0.15份；助剂为0.01～0.15份；C)将步骤B)得到的混合物通过挤出机熔融共混挤出造粒，得到尼龙66聚烯烃复合材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是步骤B)所述混合物中线性低密度聚乙烯的比例为0份；尼龙66为60～90份；紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯为10～40份；抗氧剂为0.01～0.15份；助剂为0.01～0.15份。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是步骤B)中所述抗氧剂是三(2，4-叔丁基苯基)亚磷酸酯和四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯的混合物，助剂为硬脂酸钙或硬脂酸锌等。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是步骤C)中挤出机可采用双螺杆挤出机。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征是所述挤出机各段温度为I200～260℃，II230～270℃，III250～275℃，IV260～275℃，V250～270℃。
全文摘要
本发明公开了一种尼龙66聚烯烃复合材料及其制备方法，该复合材料由尼龙66、紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯和线性低密度聚乙烯按一定比例熔融共混而成；该尼龙66的增韧方法是采用紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯作增韧剂和/或增容剂，使复合材料的力学性能大幅提高。与现有技术相比，本发明由于使用紫外辐照官能化线性低密度聚乙烯，避免了以往改性聚烯烃中未反应残余单体对设备、环境以及人员的损害，本发明具有广阔的市场前景和应用价值。
文档编号C08L77/00GK1563193SQ20041001454
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月5日 优先权日2004年4月5日
发明者吴石山, 沈健 申请人:南京大学