一种PA/AS基树脂复合物及其制备方法与流程

文档序号:12743013阅读:223来源:国知局

本发明涉及高分子材料领域,特别涉及一种PA/AS基树脂复合物及其制备方法。



背景技术:

聚酰胺(PA)具有优异的机械性能、自润滑性、耐化学品性、易加工性、耐热氧老化性能,使它们常用于对工作环境要求比较苛刻的机械、电子电器、机动车行业,但也有许多缺点,比如吸水性大、尺寸稳定性差、干态和低温冲击强度低的缺陷,而且其熔体粘度大,注塑成型时易造成流涎。而将PA与AS基树脂混合制备复合物,既获得PA高耐热、高强度、高刚性、与耐化学品的特性,又可通过AS基树脂提高PA的韧性、尺寸稳定性,该种复合物材料适用于机械、电子电器、电动工具、机动车、建筑等行业。但是,由于在PA树脂中引入了AS基树脂,使得复合物体系的阻燃性能和耐热氧老化性能都降低了,因此如何提高PA/AS基树脂复合物的阻燃性能和耐热氧老化性是亟需解决的技术问题。



技术实现要素:

本发明的目的,就是为了解决上述问题而提供了一种PA/AS基树脂复合物,该复合物中加入了阻燃剂和多元醇,极大的提高了复合物的耐热氧老化性能和阻燃性能。

本发明的另一个目的还在于提供了一种PA/AS基树脂复合物的制备方法。

为实现上述目的,本发明的技术方案实施如下:

一种PA/AS基树脂复合物,包括以下组分及其重量份:

所述多元醇为二元醇、三元醇、和羟基数量大于等于四的多元醇中的至少一种;

所述的阻燃剂为溴系阻燃剂。

优选的,所述二元醇为1,2-乙二醇、1,3-丙二醇、2,3-丁二醇、1,5-戊二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、和聚醚二醇中的至少一种;所述三元醇为甘油、三羟甲基丙烷、2,3-二(2'-羟乙基)环己烷-1-醇、1,2,6-己三醇、1,1,1-三–(羟甲基)乙烷、3-(2'-羟乙氧基)丙烷-1,2-二醇、3-(2'-羟丙氧基)丙烷-1,2-二醇、2-(2'-羟乙氧基)己烷-1,2-二醇、6-(2'-羟丙氧基)己烷-1,2-二醇、1,1,1-三[(2'-羟乙氧基)甲基]乙烷、1,1,1-三[(2'-羟丙氧基)甲基]丙烷、1,1,1-三(4'-羟苯基)乙烷、1,1,1-三(羟苯基)丙烷、1,1,3-三(二羟基-3-甲基苯基)丙烷、1,1,4-(二羟基苯基)丁烷、1,1,5-三(苯基)-3-甲基戊烷、二(三羟甲基)丙烷、三羟甲基丙烷乙氧基化物、三羟甲基丙烷丙氧基化物、和三羟基聚醚中的至少一种;所述多元醇为1,1,3,3-四(甲氧基)丙烷、季戊四醇、双季戊四醇、三季戊四醇、聚乙烯醇、和乙烯乙烯醇共聚物中的至少一种。

优选的,所述多元醇的羟基在所述多元醇相间的碳原子上,这样可以防止生产过程中发生消去反应,以得不到所预期的作用效果。

优选的,所述溴系阻燃剂为溴化环氧树脂、溴化聚苯乙烯、溴化聚苯醚、和溴化聚苯烷中的至少一种;所述溴系阻燃剂还可以包含矿物协效阻燃剂,所述矿物协效阻燃剂为金属元素镁、锌、锑的天然氧化物。所述矿物协效阻燃剂与溴系阻燃剂的质量比为1:1-1:10。

优选的,所述相容剂为马来酸酐接枝的苯乙烯-丙烯腈共聚物AS-g-MAH、马来酸酐接枝的苯乙烯-丙烯腈-丁二烯ABS-g-MAH、和苯乙烯-马来酰亚胺共聚物中的至少一种。

优选的,所述PA树脂为PA6树脂;所述PA6树脂的相对粘度为2.0-3.0,且所述PA6树脂中氨基的摩尔浓度高于羧基的摩尔浓度。粘度大于3.0,不利于PA6与AS基树脂实现良好的分散,相容剂通过与PA6的端基反应形成PA6接枝共聚物,降低PA6与AS基树脂的界面张力,实现两种树脂的功能互补,因此PA6端基的浓度影响相容作用,因此选用相对较低粘度的PA6有利于提高相容作用。

优选的,所述AS基树脂为苯乙烯-丙烯腈共聚物、苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、和苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物中的至少一种。更优选的,所述的AS基树脂为苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物。其中,所述苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸酯共聚物及苯乙烯-丙烯腈-丁二烯共聚物,具有不低于10%的橡胶相,优选的,橡胶相含量为30-70%。

优选的,所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、硫醚类抗氧剂和多芳香胺类抗氧剂中的至少一种。

更优选的,所述受阻酚为1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷(CAS:1843-03-4)、1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)异氰尿酸(CAS:27676-62-6)、4,4'-亚丁基双(6-叔丁基间甲酚)(CAS:85-60-9)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(CAS:2082-79-3)、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(CAS:6683-19-8)、3,9-双[1,1-二甲基-2-[(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酰氧基]乙基]-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷(CAS:90498-90-1)、和1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯(CAS:1709-70-2)中的至少一种;所述亚磷酸酯为双十八烷基季戊四醇双亚磷酸酯(CAS:3806-34-6)、双(2,6-二叔丁基-4-甲基苯基)季戊四醇二磷酸酯(CAS:80693-00-1)、2-2’-亚甲基双(4,6-二丁基-苄基)-2-乙基己基亚磷酸酯(CAS:126050-54-2)、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(CAS:31570-04-4)、亚磷酸三壬基苯酯(CAS:26523-78-4)、和4,4'-对开异丙基二苯基C12-15-醇亚磷酸酯(CAS:96152-48-6)中的至少一种;所述硫酯为季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)(CAS:29598-76-3);所述多芳香胺为4,4'-二(苯基异丙基)二苯胺(CAS:10081-67-1)。

优选的,所述成核剂为颗粒粒径小于1μm的无机成核剂和有机成核剂中的至少一种;所述无机成核剂为滑石粉、蒙脱土和碳酸钙中的至少一种;所述有机成核剂为苯甲酸钠、山梨醇二苄酯和羧酸钠盐中的至少一种。

本发明还提供了一种PA/AS基树脂复合物的制备方法,包括以下制备步骤:

步骤1:按照以下组分及其重量份准备原材料:PA树脂30-70份、AS基树脂5-60份、多元醇0.1-30份、阻燃剂5-50份、相容剂2-10份、抗氧剂0.05-0.5份、成核剂0.1-0.6份;

步骤2:将步骤1中的PA树脂干燥至水分的质量占PA树脂质量的0-0.15%;

步骤3:将步骤2中干燥后的PA树脂,步骤1中的AS基树脂、多元醇、阻燃剂、相容剂、成核剂、和抗氧剂混合后,投入双螺杆挤出机中,熔融挤出,同时经过冷却和造粒,即获得本发明的PA/AS基树脂复合物。

其中,所述双螺杆挤出机共分为九区,各区温度为:一区温度230℃,二区温度230℃,三区温度230℃,四区温度230℃,五区温度230℃,六区温度240℃,七区温度240℃,八区温度245℃,九区温度250℃;主机转速250转/分钟。

本发明的有益效果如下:

本发明与现有技术相比存在两个方面的优势:第一方面,本发明中加入了阻燃剂和多元醇,多元醇有阻燃协效的作用,与单独只加入阻燃剂相比,多元醇和阻燃剂的混合使用,对PA/AS基树脂复合物的阻燃效果提升更大;第二方面,本发明中多元醇的加入获得了意想不到的效果,除了改善PA/AS基树脂复合物的耐热氧老化性能,由于多元醇在燃烧的过程中发生脱水成醚,形成的大量水分子将燃烧火焰的热量带走,并形成隔绝空气的水蒸气层,实现抑制滴落或抑制滴落引燃环境物质的效果,给PA/AS基树脂复合物带来革命性的技术进步,可应用于对环境使用温度较高,对耐候性要求较高,阻燃性能要求较高的使用环境。

具体实施方式

下面将结合实施例,对本发明作进一步说明。

对比例和实施例所使用原材料的生产厂家和型号见下表:

对比例1-3和实施例1-4的的制备方法如下所述,通过这几个实例能进一步说明本发明与现有技术相比,所获得的PA/AS基树脂复合物的机械性能更加优良。

对比例1

步骤1:按照以下组分及其重量份准备原材料:62kgPA6、31kgASA、5kg苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷;

步骤2:将步骤1中PA6、ASA、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后,投入双螺杆挤出机中,熔融挤出,同时经过冷却和造粒,即获得对比例1的产物。

其中,双螺杆挤出机共分为九区,各区温度为:一区温度230℃,二区温度230℃,三区温度230℃,四区温度230℃,五区温度230℃,六区温度240℃,七区温度240℃,八区温度245℃,九区温度250℃;主机转速250转/分钟。

对比例2

步骤1:按照以下组分及其重量份准备原材料:83kgPA6、10kgASA、21kgBPS、8kgSb2O3、5kg苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷;

步骤2:将步骤1中PA6、ASA、BPS、Sb2O3、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后,投入双螺杆挤出机中,熔融挤出,同时经过冷却和造粒,即获得对比例2的产物。

其中,双螺杆挤出机共分为九区,各区温度为:一区温度230℃,二区温度230℃,三区温度230℃,四区温度230℃,五区温度230℃,六区温度240℃,七区温度240℃,八区温度245℃,九区温度250℃;主机转速250转/分钟。

对比例3

步骤1:按照以下组分及其重量份准备原材料:83kgPA6、10kgASA、2kgTPE、5kg苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷;

步骤2:将步骤1中PA6、ASA、TPE、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后,投入双螺杆挤出机中,熔融挤出,同时经过冷却和造粒,即获得对比例3的产物。

其中,双螺杆挤出机共分为九区,各区温度为:一区温度230℃,二区温度230℃,三区温度230℃,四区温度230℃,五区温度230℃,六区温度240℃,七区温度240℃,八区温度245℃,九区温度250℃;主机转速250转/分钟。

实施例1

步骤1:按照以下组分及其重量份准备原材料:83kgPA6、10kgASA、21kgBPS、8kgSb2O3、2kgTPE、5kg苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷;

步骤2:将步骤1中的PA6树脂干燥至水分的质量占PA6树脂质量的0-0.15%;

步骤3:将步骤2中干燥后的PA6,步骤1中的ASA、BPS、Sb2O3、TPE、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后,投入双螺杆挤出机中,熔融挤出,同时经过冷却和造粒,即获得实施例1的产物。

其中,双螺杆挤出机共分为九区,各区温度为:一区温度230℃,二区温度230℃,三区温度230℃,四区温度230℃,五区温度230℃,六区温度240℃,七区温度240℃,八区温度245℃,九区温度250℃;主机转速250转/分钟。

实施例2

步骤1:按照以下组分及其重量份准备原材料:62kgPA6、31kgASA、21kgBPS、8kgSb2O3、3kgPVOH、5kg苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷;

步骤2:将步骤1中的PA6树脂干燥至水分的质量占PA6树脂质量的0-0.15%;

步骤3:将步骤2中干燥后的PA6,步骤1中的ASA、BPS、Sb2O3、PVOH、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后,投入双螺杆挤出机中,熔融挤出,同时经过冷却和造粒,即获得实施例2的产物。

其中,双螺杆挤出机共分为九区,各区温度为:一区温度230℃,二区温度230℃,三区温度230℃,四区温度230℃,五区温度230℃,六区温度240℃,七区温度240℃,八区温度245℃,九区温度250℃;主机转速250转/分钟。

实施例3

步骤1:按照以下组分及其重量份准备原材料:83kgPA6、10kgASA、21kgBPS、8kgSb2O3、1kgTPE、2kgPVOH、5kg苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷;

步骤2:将步骤1中的PA6树脂干燥至水分的质量占PA6树脂质量的0-0.15%;

步骤3:将步骤2中干燥后的PA6,步骤1中的ASA、BPS、Sb2O3、TPE、PVOH、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后,投入双螺杆挤出机中,熔融挤出,同时经过冷却和造粒,即获得实施例3的产物。

其中,双螺杆挤出机共分为九区,各区温度为:一区温度230℃,二区温度230℃,三区温度230℃,四区温度230℃,五区温度230℃,六区温度240℃,七区温度240℃,八区温度245℃,九区温度250℃;主机转速250转/分钟。

实施例4

步骤1:按照以下组分及其重量份准备原材料:62kgPA6、31kgASA、21kgBPS、8kgSb2O3、2kgTPE、1kgPVOH、5kg苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、0.1kg滑石粉、0.05kg1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷;

步骤2:将步骤1中的PA6树脂干燥至水分的质量占PA6树脂质量的0-0.15%;

步骤3:将步骤2中干燥后的PA6,步骤1中的ASA、BPS、Sb2O3、TPE、PVOH、苯乙烯-马来酰亚胺共聚物、滑石粉、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷混合后,投入双螺杆挤出机中,熔融挤出,同时经过冷却和造粒,即获得实施例4的产物。

其中,双螺杆挤出机共分为九区,各区温度为:一区温度230℃,二区温度230℃,三区温度230℃,四区温度230℃,五区温度230℃,六区温度240℃,七区温度240℃,八区温度245℃,九区温度250℃;主机转速250转/分钟。

通过以下实验,可以表明本发明的阻燃剂和多元醇对PA/AS基树脂复合物阻燃性能的影响,以及多元醇对复合物耐热氧老化性能和抑制滴落或抑制滴落引燃周围环境物质的效果。

按照ISO527-1/2标准,使用注射成型机,将各实施例及对照例中的组合物模制成4mm厚的测试样条,并测试所述测试样条的拉伸强度和断裂伸长率,并将结果列于下表。

耐热氧老化性能评估,根据ISO527-1/2标准模制成的测试样条放入220℃的热空气老化箱,在不同的时间间隔取出,测试拉伸强度,记录拉伸强度衰减至拉伸强度初始性能50%的时间,并将结果列于下表。

按照UL-94,将每个实施例和对照例中的组合物模制成0.8mm厚的测试条。然后在23℃和50%的相对湿度下将测试条调节48小时之后测试其UL-94可燃性等级,并将结果列于表。

通过对比例1-3和实施例1-4的比较可知多元醇明显具有促进成碳,减少燃烧时间的作用,对阻燃性有极大帮助,使用多元醇明显具有减缓机械性能受热氧老化发生衰减的半衰期。同时,多元醇对复合物燃烧具有抑制其熔滴滴落的效果。对比例3和实施例1-4比较可知,本发明的多元醇和阻燃剂一起使用,则复合物的阻燃效果及耐热氧老化性能更好。

以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。

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