一种食品级耐水解PA66/PPO复合材料及其制备方法与流程

文档序号:12343889阅读:838来源:国知局

本发明属于高分子材料改性技术领域,主要用于美容美发器卷发棒以及要求尺寸稳定的高耐热超韧尼龙产品中。



背景技术:

美容美发器材中的卷发棒在日常生活中受到更多爱美人士的欢迎,可是卷发棒中梳齿材料在制造过程中因模具结构、原材料选用等存在诸多影响因素,下面我们仅就原材料的选用谈谈。

一般而言,超韧尼龙会存在韧性和耐热性相互矛盾的缺陷:添加接枝弹性体后PA66变成超韧材料,因接枝弹性体本身耐热性较低,导致了超韧材料的耐热受到很大影响,包括杜邦公司生产的超韧尼龙ST801也存在这个使用缺陷。为克服这种使用缺陷,引进第三组分材料成为必然选择。添加玻纤或填充剂都能有效提高超韧尼龙的耐热,但是这两类物质却对材料的韧性造成了无可弥补的损伤。因而制造尼龙合金材料成为首选方案,在普通工程塑料中,只有聚苯醚和聚碳酸酯的连续使用温度与尼龙66(简称PA66)相当,因普通双酚A型PC(脂肪族类型PC热变形温度很高,价格昂贵,弃用)热变形温度和尼龙66热变形温度相差大,不建议使用。在PA66中添加少量PPO(中文名:聚苯醚)原粉即能提高PA66的耐热温度,



技术实现要素:

本发明要解决的技术问题在于,提供一种食品级耐水解PA66/PPO(即:尼龙66/聚苯醚)复合材料,其有高耐热、高韧性的特点,原料来源丰富,生产工艺简单可控,生产操作方便。

为了解决上述技术问题,本发明提出以下技术方案:一种食品级耐水解PA66/PPO复合材料,由按照重量份数计算的下述组分组成:

所述的PA66树脂由己二酸与己二胺缩聚合而成;

所述的PPO原粉的特性粘度为35~50dL/g;

所述的相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯醚的复配物;

所述的增韧剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物;

所述的润滑剂为硬脂酸锌;

所述的热稳定剂为尼龙专用铜盐热稳定剂;

所述的负离子添加剂为海底矿石粉。

为了解决上述技术问题,本发明提出以下技术方案:所述的食品级耐水解PA66/PPO复合材料的制备方法,包括以下步骤:

步骤1:按照重量份数称取PA66树脂57.6~72.6份、PPO原粉5~15份、相容剂5~15份、增韧剂15~18份、热稳定剂0.2-0.3份、润滑剂0.2~0.3份、负离子添加剂2~3份;

步骤2:把上述组分在中速混合器中混合3-7分钟;

步骤3:然后将步骤2混好的各组分经双螺杆挤出机熔融挤出,造粒;双螺杆挤出机工艺条件为:双螺杆挤出机一区温度为240~300℃,二区温度为240~300℃,三区温度为240~300℃,四区温度为240~300℃,五区240~300℃,混合料在螺杆中输送时间为10~30秒钟。

与现有技术相比,本发明具有下列有益效果:

本发明采用市售PA66树脂,PPO原粉,添加自制相容积、自制增韧剂、热稳定剂、负离子添加剂、润滑剂等助剂对PA66/PPO进行改性处理;其中自制相容剂让PA66和PPO两种溶解度参数相差很大的树脂互相溶合,加自制增韧剂可使复合材料具有优异的韧性;热稳定剂可抑制卷发器产品在使用过程中高温或高湿环境中不发黄;润滑剂使制品表面光亮并让添加剂分散在PA66/PPO合金中,负离子添加剂增加了卷发器在使用过程中正离子产生的静电,同时负离子添加剂的主要成分是海底矿石粉起了填充作用,降低了制品的收缩率。

本发明制备生产工艺简单可控,生产易操作。

本发明中PA66为连续相,PPO为分散相,充分利用PAA66延展性优良的性能,PPO优异的高耐热性。制备出的PA66/PPO合金在220℃烤箱中烘烤1个小时,在空气中冷却1个小时,如此动作行为为1个循环,我们生产的复合材料能老化循环12次依旧保持优良的韧性。高耐热高韧性PA66+PPO合金专用料现在可以广泛使用在美容美发等电器产品中。

具体实施方式

本发明提出一种食品级耐水解PA66/PPO复合材料,由按照重量份数计算的下述组分组成:

所述的PA66树脂由己二酸与己二胺缩聚合而成,特性粘度为(2.64~2.70dL/g),为河南平顶山神马尼龙化工有限公司生产EPR27。

所述的PPO原粉的特性粘度为35~50dL/g;所用PPO原粉为山西芮城蓝星化工有限公司生产的LXR040,特性粘度为38~42dL/g。

所述的相容剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚苯醚的复配物(简称PPO-g-GMA),接枝率为0.8-1.5%,其中的PPO就是芮城蓝星所生产LXR040,GMA为南京九龙化工有限公司生产(分析纯级)。引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)为上海远慕生物科技有限公司生产(分析纯级)。

所述相容剂是自制的,其制备过程如下:将PPO原粉LXR040、甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)按照重量百分比99%:0.8%:0.2%在中速搅拌机搅拌3分钟,然后将其加入到双螺杆挤出机(35机)中进行熔融接枝反应,双螺杆挤出机的5段挤出温度为280℃、300℃、300℃、290℃、300℃,自制相容剂在螺杆中的停留时间为20秒。

所述的增韧剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(简称SEBS-g-GMA),接枝率为0.8-1.5%,其中SEBS为台湾台橡南通公司产SEBS-6154,同上述GMA为南京九龙化工有限公司生产(分析纯级)。引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)为上海远慕生物科技有限公司生产(分析纯级)。

所述的增韧剂是自制的,其制备过程如下:将氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物SEBS-6154、甲基丙烯酸缩水甘油酯GMA、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)按照重量百分比99%:0.8%:0.2%在中速搅拌机搅拌3分钟,然后将其加入到双螺杆挤出机(35机)中进行熔融接枝反应,双螺杆挤出机的5段挤出温度为170℃、190℃、190℃、190℃、200℃,自制增韧剂在螺杆中的停留时间为20秒。

所述的热稳定剂为尼龙专用铜盐热稳定剂。

所述的润滑剂为硬脂酸锌,为邵阳天堂化工厂生产。

所用热稳定剂为宁波金海雅宝N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(简称1098);

所述的负离子添加剂为海底矿石粉。所用负离子添加剂为河北灵寿县锦川矿品加工厂生产的负离子矿石粉。

所述的食品级耐水解PA66/PPO复合材料的制备方法,包括以下步骤:

步骤1:按照重量份数称取PA66树脂34.3~69.4份、PPO原粉5~15份、相容剂3~6份、增韧剂10~20份、热稳定剂0.3~0.6份、润滑剂0.3~0.7份、负离子添加剂0.3~0.7份;

步骤2:把上述组分在中速混合器中混合3-7分钟;

步骤3:然后将步骤2混好的各组分经双螺杆挤出机熔融挤出,造粒;双螺杆挤出机工艺条件为:双螺杆挤出机一区温度为240~300℃,二区温度为240~300℃,三区温度为240~300℃,四区温度为240~300℃,五区240~300℃,混合料在螺杆中输送时间为10~30秒钟。

制备实施例1

选用以下重量份数的原料:PA66(EPR27)为72.6份、PPO(LXR040)为5份、自制PPO-g-MAH为5份、自制增韧剂SEBS-g-MAH为15份、硬脂酸锌为0.2份,热稳定剂1098为0.2份,负离子添加剂2份,在中速搅拌机中混合5分钟,经过熔融温度为240~280℃双螺杆挤出机挤出,造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为:一区240℃,二区260℃,三区280℃,四区280℃,五区260℃,六区260℃,七区240℃,停留时间为30秒钟。

制备实施例2

选用以下重量份数的原料:PA66(EPR27)为68.5份、PPO(LXR040)为5份、自制PPO-g-GMA为5份、自制增韧剂SEBS-g-GMA为18份、硬脂酸锌为0.2份,热稳定剂1098 0.2份,负离子添加剂为2.5份,在中速搅拌机中混合5分钟,经过熔融温度为240~280℃双螺杆挤出机挤出,造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为:一区240℃,二区260℃,三区280℃,四区280℃,五区260℃,六区260℃,七区240℃,停留时间为30秒钟。

制备实施例3

选用以下重量份数的原料:PA66(EPR27)为67.6份、PPO(LXR040)为10份、自制PPO-g-GMA为10份、自制增韧剂SEBS-g-GMA为15份、硬脂酸锌0.3份,热稳定剂1098为0.3份,负离子添加剂为2份,在中速搅拌机中混合5分钟,经过熔融温度为240~280℃双螺杆挤出机挤出,造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为:一区240℃,二区260℃,三区280℃,四区280℃,五区260℃,六区260℃,七区240℃,停留时间为30秒钟。

制备实施例4

选用以下重量份数的原料:PA66(EPR27)为62.5份、PPO(LXR040)为10份、自制PPO-g-GMA为15份、自制增韧剂SEBS-g-GMA为18份、硬脂酸锌0.25份,热稳定剂1098为0.2份,负离子添加剂为3份,在中速搅拌机中混合5分钟,经过熔融温度为240~280℃双螺杆挤出机挤出,造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为:一区240℃,二区260℃,三区280℃,四区280℃,五区260℃,六区260℃,七区240℃,停留时间为30秒钟。

制备实施例5

选用以下重量份数的原料:PA66(EPR27)为61.5份、PPO(LXR040)为15份、自制PPO-g-GMA为6份、自制增韧剂SEBS-g-GMA为15份、硬脂酸锌0.3份,热稳定剂1098为0.2份,负离子添加剂3份,在中速搅拌机中混合5分钟,经过熔融温度为240~280℃双螺杆挤出机挤出,造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为:一区240℃,二区260℃,三区280℃,四区280℃,五区260℃,六区260℃,七区240℃,停留时间为30秒钟。

制备实施例6

选用以下重量份数的原料:PA66(EPR27)为57.6份、PPO(LXR040)为15份、自制PPO-g-GMA为6份、自制增韧剂SEBS-g-GMA为18份、硬脂酸锌0.2份,热稳定剂1098为0.25份,负离子添加剂3份,在中速搅拌机中混合5分钟,经过熔融温度为240~280℃双螺杆挤出机挤出,造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为:一区240℃,二区260℃,三区280℃,四区280℃,五区260℃,六区260℃,七区240℃,停留时间为30秒钟。

制备实施例7

选用以下重量份数的原料:PA66(EPR27)为65.6份、PPO(LXR040)为15份、自制PPO-g-GMA为6份、自制增韧剂SEBS-g-GMA为16份、硬脂酸锌0.2份,热稳定剂1098为0.2份,负离子添加剂3份,在中速搅拌机中混合5分钟,经过熔融温度为240~280℃双螺杆挤出机挤出,造粒。其中双螺杆挤出机各区段温度设定为:一区240℃,二区260℃,三区280℃,四区280℃,五区260℃,六区260℃,七区240℃,停留时间为30秒钟。

性能评价方式及实行标准

将上述7个实施例完成造粒的粒子在120-130℃的鼓风烘箱中干燥3—4小时,再将干燥的粒子在80T注塑机上注塑制样,制样过程中保持模温在70--100℃之间。

1、拉伸强度按GB/T 1040标准进行检验。试样类型为I型,样条尺寸(mm):170(长)×(20±0.2)(端部宽度)×(4±0.2)(厚度),拉伸速度为50mm/min;

2、缺口冲击强度按GB/T 1043标准进行检验。试样类型为I型,试样尺寸(mm):(80±2)×(10±0.2)×(4±0.2);缺口类型为A类,缺口剩余厚度为3.2mm;

3、220℃老化测试样条按照GB/T 4609-84阻燃性能标准进行检验.(mm):(125±5)×(13±0.5)×(1.5±0.1),即220℃在烘箱中烘烤1个小时后将1.5mm样条拿出放在空气中冷却5分钟,用弯曲样条方法感知材料老化后的韧性。

实施例1-7原料重量份数及制成的复合材料性能表

在本专利中PPO原粉、自制PPO-g-MAH、自制SEBS-g-MAH的使用是不定量应用的,随着PPO原粉用量的增大,材料的拉伸强度降低,原因是所用PPO原粉的拉伸强度只有62MPa,EPR27拉伸强度为75MPa.增韧剂SEBS-g-GMA含量增大,拉伸强度也随之降低,缺口冲击强度升高。

220℃老化是指卷发器通电40分钟,冷却20分钟为老化一个小时,再通电40分钟,冷却20分钟。经过红外线测温枪测试,卷发器发热棒的最高温度为220℃,从实验数据得知,随着PPO含量增大,老化时间延长,但是材料的缺口冲击强度随之降低。原因是PPO分子结构中苯环数量众多,导致PPO原粉的刚性大,影响PA66/PPO合金的韧性。

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