聚酰胺组合物及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚酰胺组合物及其制备方法，该聚酰胺组合物由以下质量份数配比的组分组成：聚酰胺树脂45-85份；空心玻璃纤维10-40份；其他助剂1-15份。本发明聚酰胺组合物在制备配方中加入空心玻璃纤维，能够在改善材料机械性能的同时材料的密度降低，比普通无碱玻璃纤维增强聚酰胺材料重量减轻10％～30％，同时由于空心玻璃纤维的特殊结构也赋予了材料良好的介电性能和隔音降噪功能，以及由于空心玻璃纤维导热系数低的特性，使材料具有良好的隔热性能。本发明聚酰胺组合物比采用空心玻璃微珠或者空心陶瓷微珠改性聚酰胺材料在拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等性能上均有显著提高和改善。
【专利说明】聚酰胺组合物及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高分子材料领域，具体的说是涉及一种聚酰胺组合物及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚酰胺（PA)又称为尼龙，是美国DuPont公司最先开发作为纤维使用的树脂，于 1939年实现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代金属满足下游工业 制品轻量化、降低成本的要求。PA塑料具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损 性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维 和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。
[0003] 在塑料改性行业中，一般会使用如玻璃纤维、滑石粉、云母、碳酸興、玻璃微珠、娃 灰石等无机矿物质作为填充增强组份，通过共混改性来改善尼龙材料的刚性、耐热性、模塑 收缩率、耐化学性、表面光泽度、燃烧性等性能，以满足最终塑料制品的使用要求。但是由于 这些无机矿物质填料的密度往往比塑料的密度大，因此在塑料中加入矿质填料会相对增加 最终产品的重量。也有研究采用空心玻璃微珠作为填料改性聚酰胺材料，以达到减轻重量 的目的，但是改性后聚酰胺材料的强度和刚性等性能都远不及玻璃纤维增强聚酰胺材料。
[0004] 空心玻璃纤维是采用特殊的玻璃纤维成型技术，改变纤维形貌而达到减轻纤维和 复合材料的重量，增加刚度和耐压强度的特殊目的。空心玻璃纤维特点：质轻、刚性好、介电 常数低。美国0CF玻纤公司研制成HollexS-2高强空心纤维，其拉伸强度达到了E玻璃纤 维的水平，把它制成复合材料重量减轻30 %，比石英玻璃纤维还轻8 %，还具有非常优异的 介电性能。
【发明内容】
[0005] 为了克服上述缺陷，本发明提供了一种聚酰胺组合物及其制备方法，具有低密度 和优异的力学性能、介电性能、隔热及隔音性能。
[0006] 本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚酰胺组合物，由以下质 量份数配比的组分组成：
[0007] 聚酰胺树脂 45-85份；
[0008] 空心玻璃纤维 10-40份；
[0009] 其他助剂 1-15份。
[0010] 作为本发明的进一步改进，所述的聚酰胺树脂为PA6、PA66中的一种或其混合物。
[0011] 作为本发明的进一步改进，所述空心玻璃纤维具有环形截面，其空心度为10%? 65%，直径为10?7〇11111。
[0012] 作为本发明的进一步改进，所述其他助剂选自冲击改性剂、抗氧剂、偶联剂中的一 种或者其混合物。
[0013] 作为本发明的进一步改进，所述冲击改性剂为马来酸酐接枝P0E，接枝率为0. 8? 1. 2。
[0014] 作为本发明的进一步改进，所述抗氧剂为N，N'-双-(3-(3, 5-二叔丁基-4-羟基 苯基）丙酰基）己二胺与双（2. 4-二叔丁基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯复合物。
[0015] 作为本发明的进一步改进，所述偶联剂为含氨基的硅烷偶联剂。
[0016] 本发明还提高一种上述的聚酰胺组合物的制备方法，将配方量中的聚酰胺树脂、 其他助剂在高速混合器中混合均匀，然后将其从双螺杆挤出机的主进料口加入至该双螺杆 挤出机中，同时将配方量中的空心玻璃纤维通过该双螺杆挤出机的侧进料口加入至该双螺 杆挤出机中，挤出并冷却、干燥、切粒。
[0017] 作为本发明的进一步改进，所述的双螺杆挤出机的一区温度为210?230°C，二区 温度为220?240°C，三区温度为220?240°C，四区温度为220?240°C，五区温度为230? 250°C，六区温度为240?260°C，七区温度为230?250°C，八区温度为220?240°C，九区 温度为200?220°C;所述的双螺杆挤出机的主机转速为250?350转/分钟。
[0018] 本发明的有益效果是：
[0019] 与现有技术相比，本发明聚酰胺组合物在制备配方中加入空心玻璃纤维，能够在 改善材料机械性能的同时材料的密度降低，比普通无碱玻璃纤维增强聚酰胺材料重量减轻 10%?30%。
[0020] 与现有技术相比，本发明聚酰胺组合物在制备配方中加入空心玻璃纤维，由于空 心玻璃纤维的特殊结构也赋予了材料良好的介电性能和隔音降噪功能。
[0021] 与现有技术相比，本发明聚酰胺组合物在制备配方中加入空心玻璃纤维，由于空 心玻璃纤维导热系数低的特性，使材料具有良好的隔热性能。
[0022] 与现有技术相比，本发明聚酰胺组合物比采用空心玻璃微珠或者空心陶瓷微珠改 性聚酰胺材料在拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等性能上均有显著提高和改善。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合实施例，对本发明作详细说明，但本发明的保护范围不限于下述实施例， 即但凡以本发明申请专利范围及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明 专利涵盖范围之内。
[0024] 以下实施例和对比例中，聚酰胺树脂选自PA6、PA66中的一种或多种的混合物， 如PA6可选择古比雪夫氮工程塑料有限公司生产和销售的V0LGAMID25、V0LGAMID27， PA66可选择河南神马尼龙化工有限责任公司生产的EPR27和美国首诺公司生产和销售的 50BWFS等；空心玻璃纤维选用美国0CF玻纤公司的HollexS-2高强空心玻璃纤维；玻璃 纤维选用巨石集团生产的ECS11-4. 5-560A;空心玻璃微珠，牌号S32,美国3M公司生产；马 来酸酐接枝P0E选自海尔科化生产的KHEP- 680C3 ;抗氧剂选用汽巴公司生产和销售的 IRGAN0X1098和美国雅宝公司生产和销售的AT-626 ;偶联剂选用市售的牌号为KH550的氨 基娃烧偶联剂。
[0025] 实施例1 :
[0026]称取45KGPA6V0LGAMID25、40KGPA66 50BWFS、10KG空心玻璃纤维、2KG马来酸酐 接枝P0E、2KG偶联剂、0. 7KG抗氧剂1098、0. 3KG抗氧剂AT-626。将上述PA6、PA66、马来酸 酐接枝P0E、抗氧剂、偶联剂在高速混合器中混合均匀；然后将该混合物料从双螺杆挤出机 的主进料口加入双螺杆挤出机中，将空心玻璃纤维通过双螺杆挤出机的侧进料口加入双螺 杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220°C，二区 温度230°C，三区温度240°C，四区温度240°C，五区温度250°C，六区温度250°C，七区温度 245°C，八区温度235°C，九区温度220°C;主机转速300转/分钟。
[0027] 实施例2:
[0028]称取40KGPA6V0LGAMID25、20KGPA66 50BWFS、30KG空心玻璃纤维、6KG马来酸酐 接枝P0E、0. 5KG抗氧剂1098、0. 5KG抗氧剂AT-626,3KG偶联剂。将上述PA6、PA66、马来酸 酐接枝P0E、抗氧剂、偶联剂等在高速混合器中混合均匀；然后将混合物料从双螺杆挤出机 的主进料口加入双螺杆挤出机中，将空心玻璃纤维通过双螺杆挤出机的侧进料口加入双螺 杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220°C，二区 温度230°C，三区温度240°C，四区温度240°C，五区温度250°C，六区温度250°C，七区温度 245°C，八区温度235°C，九区温度220°C;主机转速300转/分钟。
[0029] 实施例3:
[0030] 称取60KGPA6V0LGAMID27、25KG空心玻璃纤维、9KG马来酸酐接枝P0E、0. 5KG抗 氧剂1098、0. 5KG抗氧剂AT-626,5KG偶联剂。将上述PA6、马来酸酐接枝P0E、抗氧剂、偶 联剂等在高速混合器中混合均匀；然后将混合物料从双螺杆挤出机的主进料口加入双螺杆 挤出机中，将空心玻璃纤维通过双螺杆挤出机的侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷 却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220°C，二区温度230°C，三区温度 240°C，四区温度240°C，五区温度250°C，六区温度250°C，七区温度245°C，八区温度235°C， 九区温度220°C;主机转速300转/分钟。
[0031] 实施例4:
[0032] 称取50KGPA66EPR27、40KG空心玻璃纤维、6KG马来酸酐接枝P0E、0. 7KG抗氧剂 1098、0. 3KG抗氧剂AT-626,3KG偶联剂。将上述PA66、马来酸酐接枝P0E、抗氧剂、偶联剂 等在高速混合器中混合均匀；然后将该混合物料从双螺杆挤出机主进料口加入双螺杆挤出 机中，将空心玻璃纤维通过双螺杆挤出机的侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干 燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220°C，二区温度230°C，三区温度240°C， 四区温度240°C，五区温度250°C，六区温度250°C，七区温度245°C，八区温度235°C，九区温 度220°C;主机转速300转/分钟。
[0033] 实施例5 :
[0034]称取 15KGPA6V0LGAMID25、30KGPA66EPR27、35KG空心玻璃纤维、5KG马来酸酐 接枝P0E、0. 5KG抗氧剂1098、0. 5KG抗氧剂AT-626,4KG偶联剂。将上述PA、PA66、马来酸酐 接枝P0E、抗氧剂、偶联剂等在高速混合器中混合均匀；然后将该混合物料从双螺杆挤出机 主进料口加入双螺杆挤出机中，将空心玻璃纤维通过双螺杆挤出机侧进料口加入双螺杆挤 出机中，挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220°C，二区温度 230°C，三区温度240°C，四区温度240°C，五区温度250°C，六区温度250°C，七区温度245°C， 八区温度235°C，九区温度220°C;主机转速300转/分钟。
[0035] 对比例1 :
[0036]称取 40KGPA6V0LGAMID25、20KGPA66 50BWFS、30KG玻璃纤维 560A、6KG马来酸 酐接枝P〇E、0. 5KG抗氧剂1098、0. 5KG抗氧剂AT-626,3KG偶联剂。将上述PA6、PA66、马来 酸酐接枝P0E、抗氧剂、偶联剂等在高速混合器中混合均匀；然后将混合物料从主进料口加 入双螺杆挤出机中，将玻璃纤维在通过侧进料口加入双螺杆挤出机中，挤出后冷却、干燥、 切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度220°C，二区温度230°C，三区温度240°C，四 区温度240°C，五区温度250°C，六区温度250°C，七区温度245°C，八区温度235°C，九区温度 220°C;主机转速300转/分钟。
[0037] 对比例2 :
[0038]称取40KGPA6V0LGAMID25、20KGPA66 50BWFS、30KG空心玻璃微珠、6KG马来酸酐 接枝P0E、0. 5KG抗氧剂1098、0. 5KG抗氧剂AT-626,3KG偶联剂。将上述PA6、PA66、马来酸 酐接枝P0E、空心玻璃微珠、抗氧剂、偶联剂等在高速混合器中混合均匀；然后将混合物料 从主进料口加入双螺杆挤出机中挤出后冷却、干燥、切粒。双螺杆挤出机的加工条件为：一 区温度220°C，二区温度230°C，三区温度240°C，四区温度240°C，五区温度250°C，六区温度 250°C，七区温度245°C，八区温度235°C，九区温度220°C;主机转速300转/分钟。
[0039] 将制备好的粒料放入鼓风烘箱中，在120°C条件下烘干4h，然后将干燥好的粒料 在注射成型机中注射成型样条。注射成型模具温度为90°C。本发明所得聚酰胺组合物的性 能测试标准如表1所示。
[0040] 表1材料物理机械性能的测试项目及对应的测试方法
[0041]
【权利要求】
1. 一种聚酰胺组合物，其特征在于，由以下质量份数配比的组分组成： 聚酰胺树脂 45-85份； 空心玻璃纤维 10-40份； 其他助剂 1-15份。
2. 根据权利要求1所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述的聚酰胺树脂为PA6、PA66 中的一种或其混合物。
3. 根据权利要求1所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述空心玻璃纤维具有环形截 面，其空心度为10 %?65 %，直径为10?70 iim。
4. 根据权利要求1-3中任一项所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述其他助剂选自 冲击改性剂、抗氧剂、偶联剂中的一种或者其混合物。
5. 根据权利要求4所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述冲击改性剂为马来酸酐接 枝POE，接枝率为0.8?1.2。
6. 根据【权利要求】
4所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述抗氧剂为 N，N' -双-(3- (3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基）己二胺与双（2. 4-二叔丁基苯基） 季戊四醇二亚磷酸酯复合物。
7. 根据【权利要求】
4所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述偶联剂为含氨基的硅烷偶 联剂。
8. -种根据权利要求1至7中任一项所述的聚酰胺组合物的制备方法，其特征在于：将配方量中的聚酰胺树脂、其他助剂在高速混合器中混合均匀，然后将其从双螺杆挤出机 的主进料口加入至该双螺杆挤出机中，同时将配方量中的空心玻璃纤维通过该双螺杆挤出 机的侧进料口加入至该双螺杆挤出机中，挤出并冷却、干燥、切粒。
9. 根据权利要求8所述的聚酰胺组合物的制备方法，其特征在于：所述的双螺杆挤出 机的一区温度为210?230°C，二区温度为220?240°C，三区温度为220?240°C，四区温 度为220?240°C，五区温度为230?250°C，六区温度为240?260°C，七区温度为230? 250°C，八区温度为220?240°C，九区温度为200?220°C ;所述的双螺杆挤出机的主机转 速为250?350转/分钟。
【文档编号】C08L77/06GK104448804SQ201410765113
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】张现军, 田晋丽, 张永, 梁惠强, 金学峰, 周华龙 申请人:江苏金发科技新材料有限公司, 天津金发新材料有限公司