一种改性的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，涉及一种聚氨酯复合材料，具体来说是一种改性的尼龙6/ 热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料因兼具尼龙6优异的摩擦性能及热塑性聚氨酯的高 弹性和韧性，可被广泛应用于汽车、航空、航天等领域。但是由于尼龙6与热塑性聚氨酯之间 的相容性差，致使复合材料的力学性能不佳。如Xiaofeng Ma等人将TPU与尼龙6共混，当TPU 用量为总原料质量的20 %时，所得PA6/TPU复合材料的缺口冲击强度仅为1 lkj/m2，断裂伸 长率仅为125 % (马晓峰，朱国强，李新法.PA6/TPU共混物的力学性能研究[J].塑料工业， 2008,36(5): 19-21)。为此，一些科研工作者通过引入增容剂，有效改善了其力学性能。如 Tsien-Tang Chiu等人将4 · 69-16 · 45份增容剂POE-g-MAH或EVA-g-MAH引入80~95份PA6和5 ~20份TPU共混体系中，所得PA6/TPU复合材料的缺口冲击强度可提高到22.9~38.3kJ/m 2、 断裂伸长率为200%~288%，拉伸强度为45~70.6MPa(Chiu H T，Chuang C Y.The mechanical and rheological behavior of the PA/TPU blend with POE-g-MA modifier[J].Jou;rnal of applied polymer science, 2010，115(3):1278_1282;中国专利 CN104744929A，一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法，公开日2015年7月1日）。 上述改性方法虽在一定程度上改善了PA6/TPU复合材料的力学性能，但仍存在韧性不足、 TPU和增容剂用量大等明显不足。
[0003] 由此可见，迫切需要发展低TPU用量高性能的PA6/TPU复合材料及其制备方法。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种改性的尼龙6/热塑性聚氨酯 复合材料及其制备方法，所述的这种改性的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料及其制备方法要 解决现有技术中的PA6/TPU复合材料韧性不足，TPU和增容剂用量大的技术问题。
[0005] 本发明一种尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料，按重量份数计算，其原料组成及含量 如下： 尼龙6 85~95份 热塑性聚氨酯 5~15份 EBA-g-ΜΑΗ Γ5 份
[0006] 润滑剂 8份 抗氧化剂 0. 2~0. 3份 增塑剂 0. 3~0. 5份
[0007] 着色剂 0. 2~0. 3份；
[0008] 所述热塑性聚氨酯为分子量均为100000~300000的聚酯型热塑性聚氨酯或聚醚 型热塑性聚氨酯;所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、石蜡中的一种或两种以上的 混合物;所述抗氧化剂为[四（3,5_二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（简称抗氧剂 1010)、2,6-二叔基-4-甲酸(简称抗氧剂264)、3_(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙稀十八酯（简称 抗氧剂1076)中的一种或两种以上的混合物;所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯（简称D0P)、 间苯二甲酸二辛酯（简称D0IP)、邻苯二甲酸二丁酯（简称DBP)、邻苯二甲酸二庚酯（简称 DHP)中的一种或两种以上的混合物;所述着色剂为钛白粉(简称Ti02)、银白珠光粉中的一 种或两种的混合物。
[0009] 具体的，热塑性聚氨酯的用量相当于总原料质量的4.68-14.66%，EBA-g-MAH的用 量相当于总原料质量的0.97~4.68%。
[0010] 进一步的，按重量份数计算，其原料组成及含量如下： 尼龙6 95份; 热塑性聚氨酯 5份； EBA-g-MAH； 5 份；
[0011] 润滑剂 0.8份； 抗氧化剂 0.3份_;: 增塑剂 0. 5份； 着色剂 0. 3份；
[0012] 所述热塑性聚氨酯为分子量为100000的聚酯型热塑性聚氨酯;所述润滑剂由硬脂 酸锌和石蜡组成，所述的硬脂酸锌和石蜡的质量比为1:2;所述抗氧化剂为[四（3，5-二叔丁 基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯;所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；所述着色剂为钛白 粉。
[0013] 进一步的，按重量份数计算，其原料组成及含量如下： 尼龙6 .90份； 热塑性聚氨酯 10份； EBA-g-MAH 3 份；
[0014] 润滑剂 0.7份； 抗氧剂 〇. 2汾； 增塑剂 0.4份; 着色剂 〇:· 3份；
[0015] 所述热塑性聚氨酯为分子量为200000的聚醚型热塑性聚氨酯;所述润滑剂由硬脂 酸钙和硬脂酸组成，所述的硬脂酸钙和硬脂酸的质量比为1:2;所述抗氧化剂为3-(3,5-二 叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯;所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯;所述着色剂为银白珠光粉。
[0016] 进一步的，按重量份数计算，其原料组成及含量如下： 尼龙6 85份； 热塑性聚氨酯 15份； EBA-g-MAH. t 份
[0017] 润滑剂 0.6份； 抗氧剂 〇. 2份； 增塑剂 Θ. 3份； 着色剂 0.2汾；
[0018] 所述热塑性聚氨酯为分子量为250000的聚醚型热塑性聚氨酯;所述润滑剂由硬脂 酸和石蜡组成，所述的硬脂酸和石蜡的质量比为1:2;所述抗氧化剂为[四（3,5_二叔丁基- 4- 羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯;所述增塑剂为邻苯二甲酸二庚酯;所述着色剂为钛白粉。
[0019] 进一步的，按重量份数计算，其原料组成及含量如下： 尼龙6 87份； 热塑性聚氨酯 13份； EBA-g-MAH 1份；
[0020] 润滑剂 〇. 8份·， 抗氧剂 0. 3份； 増塑剂 Q. 5份； 着色剂 0.3份；
[0021] 所述热塑性聚氨酯为分子量为180000的聚酯型热塑性聚氨酯;所述润滑剂由硬脂 酸钙和石蜡组成，所述的硬脂酸和石蜡的质量比为1:2;所述抗氧化剂为2，6-二叔基-4-甲 酚;所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯;所述着色剂为银白珠光粉。
[0022] 进一步的，按重量份数计算，其原料组成及含量如下： 尼龙6 92份； 热塑性聚氨酯 8份；
[0023] EBA-g-MAH 5 份； 润滑剂 0. 6份； 抗氧剂 〇. 2份； 增塑剂 0. 3份；
[0024] 着色剂 0. 2份；
[0025] 所述热塑性聚氨酯为分子量为300000的聚醚型热塑性聚氨酯;所述润滑剂由硬脂 酸钙和硬脂酸锌组成，所述的硬脂酸钙和硬脂酸锌的质量比为1:2;所述抗氧化剂为3_(3， 5- 二叔丁基-4-羟基)丙烯十八酯;所述增塑剂为间苯二甲酸二辛酯;所述着色剂为钛白粉。
[0026] 本发明还提供了上述的一种增容剂EBA-g-MAH改性的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材 料的制备方法，具体包括以下步骤：
[0027] 1) 一个制备接枝产物EBA-g-MAH的步骤;按照质量比称取将乙烯/丙烯酸丁酯共聚 物、马来酸酐、过氧化苯甲酰，所述的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物、马来酸酐、过氧化苯甲酰的 质量比为100:2~3:0.25~0.3，先将乙烯/丙烯酸丁酯共聚物、马来酸酐和二甲苯加入到一 个反应器中，所述的乙烯/丙烯酸丁酯共聚物和二甲苯的质量比为1:3.52~5.28，在氮气气 氛中搅拌加热至完全溶解，恒定反应温度80~95°C;然后将过氧化苯甲酰先用二甲苯溶解， 所述的过氧化苯甲酰和二甲苯的质量比为0.02~0.03:17.6,再加入到上述的反应容器中， 反应完全后，将溶液溶解在无水乙醇中，减压过滤，然后丙酮冲洗，最后将产物超声20~ 60min，即得接枝产物EBA-g-MAH;
[0028] 2 )、将EBA-g-MAH、尼龙6、热塑性聚氨酯、润滑剂、抗氧化剂、增塑剂及着色剂于混 合机混合3~5min，所得的混合料利用双螺杆挤出机制粒，得到增容剂EBA-g-MAH改性的尼 龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒；
[0029] 3)、将步骤2)所得的增容剂EBA-g-MAH改性的尼龙6/热塑性聚氨酯塑料颗粒用注 塑机控制温度为190~235°C进行注塑，即得改性的尼龙6/热塑性聚氨酯复合材料。
[0030]进一步的，上述制粒过程中，控制螺杆一、二段温度为180~190°C，三至六段温度 为220~225°C，喂料转速为220~260r/min，切粒转速为250~300r/min;
[0031 ]本发明的一种增容剂EBA-g-MAH