一种提高PP与PA复合材料相容性的方法与流程

本发明属于高分子材料领域，具体涉及一种提高聚酰胺（PA）和聚丙烯（PP）复合材料相容性的方法。

背景技术：

聚丙烯（PP）为无毒、无味的乳白色高结晶聚合物，是目前所有塑料中最轻的品种之一，几乎不吸水，与绝大多数化学药品不反应。但是聚丙烯制品耐寒性差，低温冲击强度低，静电度高，染色性、印刷性和黏合性差。

聚酰胺（PA）具有优良的机械强度，自润性、耐摩擦性好，优良的耐气候性，为五大工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种。广泛用于机械、汽车、电器、纺织器材、化工设备、航空、冶金等领域。但其缺点是吸水率大、尺寸稳定性差，这些缺点很大程度上限制了其应用。

共混改性是一种简单而有效的改性方法，将PP与其它塑料共混可制备兼具这些聚合物性质的高分子合金。但是PP是一种结晶性、强极性的聚合物，而PP是一种弱极性的聚合物，两者的溶解度参数相差较大，不具有热力学相容性，因而PP和PA的简单共混物存在着相容性较差的缺点。

目前，常用的相容剂按主链结构来分主要有三大类：第一类为橡胶(如乙丙橡胶)与极性单体(如马来酸酐)的接枝共聚物；第二类为PP或其它树脂与极性单体的接枝共聚物，包括(1)PP与马来酸酐、衣糠酸或叠氮磺酰苯酸的接枝共聚物；(2)PP与丙烯酸丁酯或马来酸二丁酯的接枝共聚物；(3)PP与N-羟甲基丙烯酰胺的接枝共聚物；(4)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与马来酸酐的接枝共聚物；第三类为苯乙烯-马来酸酐无规共聚物(R-SMA)，使用此类相容剂，可以改善PA和PP的相容性，从而改善了材料的力学性能。

离子液体(ILs)作为一种新兴绿色溶剂是绿色化学发展的产物，已在许多领域受到关注。离子液体是由离子构成的物质，具有强极性，蒸汽压低，不易挥发，稳定性好且酸性可调和电化学窗口大等优点。另外，离子液体的阴、阳离子有多种类型可设计成为带有特定功能或特定性质的功能基团而被称为“可设计溶剂”。目前在许多方面得到广泛应用，特别是在材料的加工方面。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种提高PP与PA复合材料相容性的方法，向PP与PA复合材料加入离子液体相容剂，可显著改善PP与PA复合材料的相容性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种提高PP与PA复合材料相容性的方法，向PP与PA复合材料中加入相容剂，采用熔融共混注塑得到PP/PA复合材料，其中混合体系中PP和PA的总重量分数为75-95%，相容剂的重量分数为5-25%，PA与PP的重量比为1:9-2:3，所述的相容剂为离子液体。

所述PA为PA6、PA66、PA610或PA1010。

所述离子液体中阳离子为咪唑类、吡啶类或季铵盐类，阴离子为氯离子或四氟硼酸根。

所述PP与PA在共混之前预先干燥，避免PP、PA中含有水分会使PA分解，且熔融挤出过程中产生气泡。

本发明的有益效果：本分发明以离子液体为相容剂采用共混法制备PP与PA复合材料，离子液体的加入一方面其取代基可以与PP相容，另一方面其阳离子与PA中的C=O中的氧相互作用，所以，离子液体的加入可以作为相容剂提高PP和PA的相容性，从而实现改善PP/PA复合材料的力学性能。

附图说明

图1是添加不同比例的离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑的PP/PA6复合材料的SEM图，其中图中a、b、c、d、e、f代表离子液体占总质量的比例分别为0，5，10，15，20，25，PP与PA6比例为3:1。

图2是添加不同比例离子液体氯化1-丁基-3-甲基咪唑的PP/PA6复合材料的DSC图，其中图中a、b、c、d、e、f代表离子液体占总质量的比例分别为0，5，10，15，20，25，PP与PA6比例为3:1。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限制本发明的范围，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例1

本实施例的提高PP与PA6复合材料相容性的方法，步骤如下：

向PP与PA6复合材料中加入相容剂，采用熔融共混注塑得到PP/PA6复合材料，其中混合体系中PP和PA6的总重量分数为95%，相容剂的重量分数为5%，PA6与PP的重量比为1:3，所述的相容剂为离子液体，该离子液体为氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑。

熔融共混注塑的方法如下：首先将PA6和PP在真空烘箱中80 ^oC下干燥12 h，将离子液体加入PP与PA6中采用高速搅拌机混合均匀，然后采用双螺杆挤出机上进行熔融挤出，其中螺杆转速为30 r/min，进料段温度设为180 ^oC，塑化段温度为215 ^oC，熔融段温度为225 ^oC，然后采用微型注射机注塑成型，其中注塑头温度230 ^oC，注塑压力为0.6 MPa，注塑时间为5 s，合膜时间为25 s，合膜冷却温度45 ^oC，得到PP/PA6复合材料。

本实施例的PP/PA6复合材料的拉伸强度为24.15 MPa，断裂伸长率为91.7%。

实施例2

本实施例的提高PP与PA6复合材料相容性的方法，步骤如下：

向PP与PA6复合材料中加入相容剂，采用熔融共混注塑得到PP/PA6复合材料，其中混合体系中PP和PA6的总重量分数为90%，相容剂的重量分数为10%， PA6与PP的重量比为1:3，所述的相容剂为离子液体，该离子液体为氯化1-丁基-3-甲基咪唑。

采用实施例1中熔融共混注塑得到PP/PA6复合材料，该PP/PA6复合材料拉伸强度为30.46 MPa，断裂伸长率为167%。

实施例3

本实施例的提高PP与PA6复合材料相容性的方法，步骤如下：

向PP与PA6复合材料中加入相容剂，采用熔融共混注塑得到PP/PA6复合材料，其中混合体系中PP和PA6的总重量分数为85%，相容剂的重量分数为15%，PA6与PP的重量比为1:3，所述的相容剂为离子液体，该离子液体为氯化N-丁基-3-甲基吡啶。

采用实施例1中采用熔融共混注塑得到PP/PA6复合材料，该PP/PA6复合材料拉伸强度为32.49 MPa，断裂伸长率为171.8%。

实施例4

本实施例的提高PP与PA6复合材料相容性的方法，步骤如下：

向PP与PA6复合材料中加入相容剂，采用熔融共混注塑得到PP/PA6复合材料，其中混合体系中PP和PA6的总重量分数为80%，相容剂的重量分数为20%， PA6与PP的重量比为1：3，所述的相容剂为离子液体，该离子液体为氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑。

采用实施例1中采用熔融共混注塑得到PP/PA6复合材料，该PP/PA6复合材料拉伸强度为22.20 MPa，断裂伸长率为16.18%。

实施例5

本实施例的提高PP与PA6复合材料相容性的方法，步骤如下：

向PP与PA6复合材料中加入相容剂，采用熔融共混注塑得到PP/PA6复合材料，其中混合体系中PP和PA6的总重量分数为75%，相容剂的重量分数为25%， PA与PP的重量比为1:3，所述的相容剂为离子液体，该离子液体为氯化1-苄基-3-甲基咪唑。

采用实施例1中采用熔融共混注塑得到PP/PA6复合材料，该PP/PA6复合材料拉伸强度为19.46 MPa，断裂伸长率为9.07%。

实施例6

本实施例的提高PP与PA66复合材料相容性的方法，步骤如下：

向PP与PA66复合材料中加入相容剂，采用熔融共混注塑得到PP/PA66复合材料，其中混合体系中PP和PA66的总重量分数为95%，相容剂的重量分数为5%， PA66与PP的重量比为1:9，所述的相容剂为离子液体，该离子液体为氯化1-丁基-2,3-二甲基咪唑。

采用实施例1中采用熔融共混注塑得到PP/PA66复合材料，该PP/PA66复合材料拉伸强度为49.84 MPa，断裂伸长率为519%。

实施例7

本实施例的提高PP与PA66复合材料相容性的方法，步骤如下：

向PP与PA66复合材料中加入相容剂，采用熔融共混注塑得到PP/PA66复合材料，其中混合体系中PP和PA66的总重量分数为90%，相容剂的重量分数为10%，PA66与PP的重量比为1:4，所述的相容剂为离子液体，该离子液体为N-丁基-3-甲基吡啶四氟硼酸盐。

采用实施例1中采用熔融共混注塑得到PP/PA66复合材料，该PP/PA66复合材料拉伸强度为39.27 MPa，断裂伸长率为147%。

实施例8

本实施例的提高PP与PA1010复合材料相容性的方法，步骤如下：

向PP与PA1010复合材料中加入相容剂，采用熔融共混注塑得到PP/PA1010复合材料，其中混合体系中PP和PA1010的总重量分数为80%，相容剂的重量分数为20%，PA1010与PP的重量比为3:7，所述的相容剂为离子液体，该离子液体为四甲基铵四氟硼酸盐。

采用实施例1中采用熔融共混注塑得到PP/PA1010复合材料，该PP/PA1010复合材料拉伸强度为40.37 MPa，断裂伸长率为138%。

实施例9

本实施例的提高PP与PA610复合材料相容性的方法，步骤如下：

向PP与PA610复合材料中加入相容剂，采用熔融共混注塑得到PP/PA610复合材料，其中混合体系中PP和PA610的总重量分数为75%，相容剂的重量分数为25%， PA610与PP的重量比为2:3，所述的相容剂为离子液体，该离子液体为N-丁基-3-甲基吡啶四氟硼酸盐。

采用实施例1中采用熔融共混注塑得到PP/PA610复合材料，该PP/PA610复合材料拉伸强度为47.62 MPa，断裂伸长率为115%。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。