专利名称：一种长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种合金材料，具体讲，涉及一种长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料。
背景技术：
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，俗称有机玻璃)，是透明性最好的聚合物材料之一，透光率达92%以上，并且还有优良耐候性、电绝缘性、较好的高温性能及加工性能等。因此广泛应用于航空、汽车、建筑、仪器等众多领域。但是，PMMA的表面硬度低、耐磨及耐划伤性低、易擦毛、韧性较差、冲击强度低、易碎，因此也限制了其进一步的应用。目前对PMMA增韧的方法有很多种，包括化学方法如共聚方法，及物理方法如共混进行改性。由于化学共聚方法 工艺复杂，成本高，而物理共混与之相比则是一种相对简单易行的方法，其应用更为广泛。在PMMA中添加无机粒子如Si02、Al2O3等可以显著提高材料的强度，但在改善其韧性、提高冲击强度、耐磨性方面的效果还不是很理想。与聚合物共混是一种简单有效的方法。中国发明专利CN 101870794用MBS、丁二烯、及苯乙烯的三元共聚物对PMMA进行增韧，但是在增韧的同时往往会损失PMMA的其它优异性能，如透明性、耐磨性等，从而限制了PMMA的应用。长碳链尼龙由于具有较长的亚甲基结构，综合性能优异，具有较好的耐腐蚀、耐磨性、抗疲劳和冲击性能，通过加入长碳链尼龙可以显著提高PMMA的韧性、耐磨性。到目前为止，尚未见到以长碳链尼龙为分散相同时添加反应增容剂，改善PMMA与长碳链尼龙的界面相容性和相互作用，提高PMMA韧性和耐磨性的相关专利和报道。本发明提供了一种简单的方法，通过添加长碳链尼龙和反应增容剂等改性剂来提高PMMA的韧性和耐磨性。
发明内容
本发明的第一发明目的在于提出一种高透明、高韧性、耐磨性好、易于加工的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料。本发明的第二发明目的在于提出该合金材料的制备方法。为了完成本发明的目的，采用的技术方案为本发明涉及一种透明、高韧、耐磨的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，其组成为聚甲基丙烯酸甲酯70 90wt%，长碳链尼龙5 25wt%，增容剂I 10wt%，润滑剂O. I Iwt抗氧剂O. I O. 5wt%,成核剂O. I O. 5wt%。本发明的第一优选技术方案为所述合金材料的组成为聚甲基丙烯酸甲酯72 90wt %,长碳链尼龙8 25wt %,增容剂I 9wt %,润滑剂O. 4 Iwt %,抗氧剂O. 2 O. 5wt %，成核剂 O. I O. 3wt % ο本发明的第二优选技术方案为所述的合金材料的组成为聚甲基丙烯酸甲酯75 88wt %，长碳链尼龙8 22wt %，增容剂I 8wt %，润滑剂(λ 5 (λ 9wt %，抗氧剂O. 25 O. 45wt %，成核剂 O. 15 O. 25wt %。本发明的第三优选技术方案为所述的聚丙烯酸甲酯的分子量为7万 25万。本发明的第四优选技术方案为所述的长碳链尼龙选自尼龙1010、尼龙1012、尼龙1212、尼龙1313、尼龙610、尼龙612、尼龙12弹性体、热塑性尼龙弹性体(TPAE)、尼龙1212-b-聚四氢呋喃(PA1212-b-PTMG)、PA6/1212 二元共聚物、PA66/1212 二元共聚物、PA6/66/1212三元共聚物、尼龙1212/聚乙二醇嵌段共聚物等中的至少一种。本发明的第五优选技术方案为所述的增容剂选自聚丙烯酸丁酯(PBA)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)、聚烯烃弹性体(POE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、马来酸酐接枝的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-MAH)、马来酸酐接枝的甲基丙烯酸甲酯_ 丁二烯_苯乙烯二兀共聚物(MBS-g-MAH)、马来酸酐接枝的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MAH)、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物(ST-MAH)中的至少一种。本发明的第六优选技术方案为所述的润滑剂选自硬脂酸酰胺和聚乙烯蜡中的至·少一种。本发明的第七优选技术方案为所述的抗氧剂选自四[β _(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)(抗氧剂168)。本发明的第八优选技术方案为所述的成核剂选自氟化钙、滑石粉、纳米二氧化硅、二氧化钛、磷酸苯二钠或苯基次磷酸钠中的至少一种。本发明还涉及该合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(I)按质量百分比称取聚甲基丙烯酸甲酯、长碳链尼龙、增容剂、润滑剂、抗氧剂、成核剂；(2)将上述原料混合，由挤出机在200 235°C下挤出造粒，得到长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，所述挤出机优选双螺杆挤出机。本发明的有益效果具体如下。本发明采用长碳链尼龙作为PMMA的改性剂，针对现有PMMA脆性大、耐磨性差的缺点，从而制备出了一种高透明性、高韧性、耐磨的长碳链尼龙/PMMA合金材料。本发明通过双螺杆挤出机将PMMA与长碳链尼龙{尼龙1010、尼龙1012、尼龙1212、尼龙1313、尼龙610、尼龙612、尼龙12弹性体、热塑性尼龙弹性体(TPAE)、尼龙1212-b-聚四氢呋喃(PA1212-b-PTMG)、PA6/1212 二元共聚物、PA66/1212 二元共聚物、PA6/66/1212三元共聚物、尼龙1212/聚乙二醇嵌段共聚物}中的至少一种、增容剂{聚丙烯酸丁酯(PBA)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS)、聚烯烃弹性体(POE)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、马来酸酐接枝的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS-g-MAH)、马来酸酐接枝的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(MBS-g-MAH)、马来酸酐接枝的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS-g-MAH)、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物(ST-MAH)}中的至少一种、润滑剂{硬脂酸酰胺和聚乙烯蜡}、抗氧剂{四[β _(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯酯)(抗氧剂168)}中的至少一种、成核剂{氟化钙、滑石粉、纳米二氧化硅、二氧化钛、磷酸苯二钠或苯基次磷酸钠}中的至少一种等进行共混，使长碳链尼龙能均匀分散于PMMA基体中，所得的长碳链尼龙/PMMA合金材料的韧性、耐磨性与纯PMMA材料相比显著提高，并且能保持PMMA的高拉伸强度及较好的透明性。例如当长碳链尼龙(PA1212)质量百分比为70wt%时，其缺口冲击强度达到了 20KJ/m2，相比纯PMMA提高了 3. 3倍，断裂伸长率从2%提高到了 290%，洛氏硬度从纯PMMA的25提高到了 87，而冲击强度也能达到65MPa，透光率亦能维持在80%左右。因此长碳链尼龙/PMMA合金材料的综合性能得到了显著提升。本发明的合金材料不仅具有高的透明性，而且韧性好、流动性好、断裂伸长率高，且耐磨性能优异，进一步拓展了 PMMA和长碳链尼龙材料的应用领域，具有广阔的应用前
旦 -5^ O本发明的合金材料制备工艺简单，适用于大规模工艺生产。本发明仅通过下述实施例对本发明做进一步的解释和说明，但不限制本发明的内容。具体实施方法实施例I合金材料的组成为分子量为7万的PMMA 70wt% ；尼龙121224wt% ；增容剂MBS-g_MAH5wt% ；抗氧剂抗氧剂1010 O. 2wt% ；润滑剂硬脂酰胺0.6wt%;成核剂纳米SiO2O. 2wt% ；制备工艺为将上述原料混合，通过双螺杆挤出机在中200 230°C挤出，造粒。实施例2合金材料的组成为分子量为7万的PMMA 75wt% ；尼龙121219wt% ；增容剂MBS-g_MAH5wt% ；抗氧剂抗氧剂1010 O. 2wt% ；润滑剂硬脂酰胺0.6wt%;成核剂纳米SiO2O. 2wt% ；制备工艺为将上述原料混合，通过双螺杆挤出机在中200 230°C挤出，造粒。实施例3合金材料的组成为分子量为10万的PMMA 80wt % ；尼龙121214wt% ；增容剂MBS-g_MAH5wt% ；抗氧剂抗氧剂1010 O. 2wt% ；润滑剂硬脂酰胺0.6wt%;成核剂纳米SiO2O. 2wt% ；制备工艺为将上述原料混合，通过双螺杆挤出机在中200 230°C挤出，造粒。
实施例4合金材料的组成为分子量为20万的PMMA 85wt% ；尼龙12129wt% ；增容剂MBS-g_MAH5wt% ；抗氧剂抗氧剂1010 O. 2wt% ；润滑剂硬脂酰胺 0.6wt%; 成核剂纳米SiO2 O. 2wt% ；制备工艺为将上述原料混合，通过双螺杆挤出机在中200 230°C挤出，造粒。实施例5 10按以下配方制备合金材料
权利要求
1.一种透明、高韧、耐磨的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，其特征在于，所述的合金材料的组成为聚甲基丙烯酸甲酯70 90wt%,长碳链尼龙5 25wt%,增容剂I IOwt %,润滑剂O. I Iwt %,抗氧剂O. I O. 5wt %,成核剂O. I O. 5wt %。
2.根据权利要求I所述的透明、高韧、耐磨的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，其特征在于，所述的合金材料的组成为 聚甲基丙烯酸甲酯72 90wt %，长碳链尼龙8 25wt %，增容剂I 9wt %，润滑剂O. 4 Iwt %，抗氧剂O. 2 O. 5wt %，成核剂O. I O. 3wt % ο
3.根据权利要求2所述的透明、高韧、耐磨的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，其特征在于，所述的合金材料的组成为 聚甲基丙烯酸甲酯75 88wt %，长碳链尼龙8 22wt %，增容剂I 8wt %，润滑剂O. 5 O. 9wt %，抗氧剂O. 25 O. 45wt %，成核剂 O. 15 O. 25wt%。
4.根据权利要求I所述的透明、高韧、耐磨的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，其特征在于，所述的聚丙烯酸甲酯的分子量为7万 25万。
5.根据权利要求I所述的透明、高韧、耐磨的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，其特征在于，所述的长碳链尼龙选自尼龙1010、尼龙1012、尼龙1212、尼龙1313、尼龙610、尼龙612、尼龙12弹性体、热塑性尼龙弹性体、尼龙1212-b-聚四氢呋喃、PA6/1212 二元共聚物、PA66/1212 二元共聚物、PA6/66/1212三元共聚物、尼龙1212/聚乙二醇嵌段共聚物等中的至少一种。
6.根据权利要求I所述的透明、高韧、耐磨的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，其特征在于，所述的增容剂选自聚丙烯酸丁酯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚烯烃弹性体、乙烯-醋酸乙烯共聚物、邻苯二甲酸二辛酯、马来酸酐接枝的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、马来酸酐接枝的甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、马来酸酐接枝的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-马来酸酐无规共聚物中的至少一种。
7.根据权利要求I所述的透明、高韧、耐磨的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，其特征在于，所述的润滑剂选自硬脂酸酰胺和聚乙烯蜡中的至少一种。
8.根据权利要求I所述的透明、高韧、耐磨的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，其特征在于，所述的抗氧剂选自四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯酯)。
9.根据权利要求I所述的透明、高韧、耐磨的长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，其特征在于，所述的成核剂选自氟化钙、滑石粉、纳米二氧化硅、二氧化钛、磷酸苯二钠或苯基次磷酸钠中的至少一种。
10.如权利要求I所述的合金材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)按质量百分比称取聚甲基丙烯酸甲酯、长碳链尼龙、增容剂、润滑剂、抗氧剂、成核剂； (2)将上述原料混合，由挤出机在200 235°C下挤出造粒，得到长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料，所述挤出机优选双螺杆挤出机。
全文摘要
本发明涉及一种合金材料，具体讲，涉及一种长碳链尼龙和聚甲基丙烯酸甲酯的合金材料。所述的合金材料的组成为聚甲基丙烯酸甲酯70～90wt％，长碳链尼龙5～25wt％，增容剂1～10wt％，润滑剂0.1～1wt％，抗氧剂0.1～0.5wt％，成核剂0.1～0.5wt％。本发明的合金材料不仅具有高的透明性，而且韧性好，流动性好，断裂伸长率高，耐磨性能优异，进一步拓展了聚甲基丙烯酸甲酯和长碳链尼龙材料的应用领域，具有广阔的应用前景。
文档编号B29B9/06GK102719047SQ20121018712
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月8日 优先权日2012年6月8日
发明者刘国明, 刘学新, 周勇, 姜千红, 王笃金, 苏允兰, 董侠, 赵莹, 邢倩, 高昀鋆 申请人:中国科学院化学研究所