一种聚苯乙烯/尼龙6复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及一种聚苯乙烯/尼龙6复合材料及其制备方法,尤其涉及一种具有低吸水率高冲击韧性的ps/pa6复合材料及其制备方法,属于高分子材料技术领域。

背景技术：

pa6具有优良的机械强度、耐磨性、自润滑性和耐腐蚀性等，但是存在吸湿性强、尺寸稳定性和热稳定性较差等缺点。特别是吸水性较高而影响制品的尺寸稳定性和电性能，不能满足高湿度和高压条件下的绝缘要求和耐水性，大大限制了其应用领域。

ps的突出特性是电绝缘性、疏水性、价格便宜，此外还具有良好的耐光性、较好的刚性和一定的机械强度，主要缺点是比较脆、冲击强度低等。pa6与ps有较好的互补性。但是，pa6是极性高分子，ps是非极性的，两者若直接共混会因为相容性较差而达不到预期的效果。已有研究成果表明，在众多的刚性链/柔性链的聚合物组合中，ps/pa6的相容性最差。目前，对于ps/pa6合金，最常见的改善相容性的方法是在熔融共混的过程中加入相容剂，例如常用的相容剂ps-g-pa6，ps-b-peo，ps-co-gma等，但是对于ps/pa6的熔融共混，所需的加工温度较高，能耗高,且粘度很大，流动性差，不利于加工。

技术实现要素：

针对现有的缺陷，本发明通过加入相容剂单体，在己内酰胺溶液中与苯乙烯进行自由基共聚反应，之后再继续进行pa6的阴离子聚合，提高了ps/pa6的相容性。与传统的在pa6、ps共混时添加大分子相容剂相比，本发明制备的ps/pa6复合材料相容性、分散性(达到纳米级别)更优异，且在制备过程中可以通过调整自由基聚合引发剂的量来控制ps的分子量。本发明步骤简单，是一种高效新颖且可大批量生产的方法。

本发明的目的是为了提供一种具有低吸水率高冲击韧性的ps/pa6复合材料。

一种聚苯乙烯/尼龙6复合材料，其特征在于，所述的复合材料的组分及重量百分比如下：

所述的相容剂单体为马来酸酐、丙烯酰胺中的一种或两种，

所述的自由基聚合引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰中的一种或两种，所述的阴离子聚合引发剂为氢氧化钠，

所述的阴离子聚合活化剂为甲苯-2,4-二异氰酸酯。

本发明的另一目的是提供一种上述ps/pa6复合材料的制备方法。

一种聚苯乙烯/尼龙6复合材料,其特征在于,所述的方法包括如下步骤：

(1)将己内酰胺单体在130-150℃熔融，减压蒸馏30分钟后，温度降至60-75℃并通氮气保护；

(2)在步骤(1)中得到的熔融己内酰胺中按所述比例加入苯乙烯、相容剂单体和自由基聚合引发剂，在氮气保护下反应24小时得到淡黄色粘稠的聚苯乙烯/己内酰胺混合液；

(3)将步骤(2)得到的混合液升温至130-150℃，减压蒸馏1小时除去残留的小分子和水，按比例加入阴离子聚合引发剂，并继续减压蒸馏20分钟；

(4)在步骤(3)得到的混合液中按比例加入阴离子聚合活化剂，迅速混合，在170℃反应1小时得到低吸水率高冲击韧性的ps/pa6复合材料。

本发明采用连续原位增容和原位聚合方法，己内酰胺单体为溶剂,苯乙烯单体和相容剂单体在其中进行自由基共聚,然后己内酰胺阴离子开环聚合。与现有技术相比,本发明所制得的ps/pa6复合材料具有低吸水性、高冲击韧性、优异的相容性等优点。

附图说明

图1为对比例1中的接触角图。

图2为对比例2中的接触角图。

图3为对比例2中的断面扫描电子显微镜图。

图4为实施例1中的接触角图。

图5为实施例1中的断面扫描电子显微镜图。

图6为实施例2中的接触角图。

图7为实施例2中的断面扫描电子显微镜图。

具体实施方式

下面实施例进一步描述本发明,在不违反本发明的宗旨下,本发明应不限于以下实施例具体明示的内容。

实施例、对比例所用原料如下：

己内酰胺，德国巴斯夫股份公司；

苯乙烯，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；

相容剂单体：马来酸酐，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；丙烯酰胺，北京华威锐科化工有限公司；

自由基聚合引发剂：偶氮二异丁腈，上海泰坦科技股份有限公司；过氧化二苯甲酰，上海凌峰化学试剂有限公司；

阴离子聚合引发剂：氢氧化钠，上海泰坦科技股份有限公司

阴离子聚合活化剂：甲苯-2,4-二异氰酸酯，梯希爱(上海)化成工业发展有限公司；

对比例1

准确称量90g己内酰胺，在130℃熔融减压蒸馏30分钟，加入0.2g氢氧化钠，减压蒸馏20分钟除去微量的水，最后加入0.7g甲苯-2,4-二异氰酸酯，混合均匀后迅速倒入模具在170℃的恒温烘箱中反应一个小时。将得到的样条在沸水中煮3个小时，除去内部的小分子，然后将样条静置于25℃,50％湿度的恒温恒湿室中24小时后测试性能,测得的缺口冲击强度为4.5kj/m²。饱和吸水率为3.8wt％，接触角测试结果如图1。

对比例2

准确称量90g己内酰胺，在130℃熔融减压蒸馏30分钟，待温度降至75℃后，加入10g苯乙烯，0.1g偶氮二异丁氰，在氮气保护下反应24小时得到淡黄色粘稠混合液。升温至130℃，减压蒸馏1小时除去混合液中残留的小分子和水。加入0.2g氢氧化钠，减压蒸馏20分钟除去微量的水，最后加入0.7g甲苯-2,4-二异氰酸酯，混合均匀后迅速倒入模具在170℃的恒温烘箱中反应一个小时。将得到的样条在沸水中煮3个小时，除去内部的小分子，然后将样条静置于25℃,50％湿度的恒温恒湿室中24小时后测试性能,测得的缺口冲击强度为3.8kj/m²。饱和吸水率为2.2wt％，接触角测试结果如图2，断面扫描电子显微镜图如图3(断面经四氢呋喃刻蚀6小时)。可以看出相比于对比例1，对比例2的接触角明显变大，图3出现的孔洞是聚苯乙烯被刻蚀后留下的，说明分散在尼龙6基体中的聚苯乙烯能很好的提高材料的耐水性。

实施例1

准确称量90g己内酰胺，在130℃熔融减压蒸馏30分钟，待温度降至75℃后，加入10g苯乙烯，1g马来酸酐，0.1g偶氮二异丁氰，在氮气保护下反应24小时得到淡黄色粘稠混合液。升温至130℃，减压蒸馏1小时除去混合液中残留的小分子和水。加入0.2g氢氧化钠，减压蒸馏20分钟除去微量的水，最后加入0.7g甲苯-2,4-二异氰酸酯，混合均匀后迅速倒入模具在170℃的恒温烘箱中反应一个小时。将得到的样条在沸水中煮3个小时，除去内部的小分子，然后将样条静置于25℃,50％湿度的恒温恒湿室中24小时后测试性能,测得的缺口冲击强度为6.5kj/m²。饱和吸水率为2.1wt％，接触角测试结果如图4，断面扫描电子显微镜图如图5(断面经四氢呋喃刻蚀6小时)。可以看出相比于对比例2，实施例1的接触角又有进一步的增加，此外刻蚀后的扫描图显示孔径变小，说明加入的相容剂单体可以与苯乙烯发生共聚反应，从而提高聚苯乙烯和尼龙6的相容性，进而改善了聚苯乙烯的分散性，耐水性和力学性能。

实施例2

准确称量90g己内酰胺，在130℃熔融减压蒸馏30分钟，待温度降至75℃后，加入10g苯乙烯，1g丙烯酰胺，0.1g过氧化二苯甲酰，在氮气保护下反应24小时得到淡黄色粘稠混合液。升温至130℃，减压蒸馏1小时除去混合液中残留的小分子和水。加入0.2g氢氧化钠，减压蒸馏20分钟除去微量的水，最后加入0.7g甲苯-2,4-二异氰酸酯，混合均匀后迅速倒入模具在170℃的恒温烘箱中反应一个小时。将得到的样条在沸水中煮3个小时，除去内部的小分子，然后将样条静置于25℃,50％湿度的恒温恒湿室中24小时后测试性能,测得的缺口冲击强度为6.8kj/m²。饱和吸水率为2.0wt％，接触角测试结果如图6，断面扫描电子显微镜图如图7(断面经四氢呋喃刻蚀6小时)。可以看出相比于实施例1，实施例2的接触角又有进一步的增加，此外刻蚀后的扫描图显示孔径变小，说明相比于马来酸酐，丙烯酰胺与苯乙烯生成的共聚物更有利于提高聚苯乙烯和尼龙6的相容性，进而改善了聚苯乙烯的分散性，耐水性和力学性能。