一种改性工程塑料配方及制备方法与流程

本发明涉及高分子材料中工程塑料改性技术领域，具体涉及一种改性工程塑料配方及制备方法。

背景技术：

工程塑料主要分为两大类：热塑性塑料和热固性塑料。塑料具有良好的可塑性，良好的韧性和防腐防锈功能，在工业生产和日常生活中得到广泛的应用。但工程塑料均存在耐磨性差的问题。同时PA6是一种综合性能优良的工程塑料，具有较好的力学性能、耐磨性、自润滑性、熔体流动性、耐油性等优点，被广泛应用于汽车、电子、电器等领域。为了满足PA6材料高强度、高刚性、高阻燃的要求，人们对PA6材料进行了阻燃增强共混改性。但是，玻璃纤维在提高PA6材料力学性能的同时，也会引起产品的翘曲变形，特别是大制件或精密零件上，会引起外观或装配不良。目前，国内外的溴系阻燃增强PA6工程塑料，一般使用云母粉、碳酸钙、滑石粉等无机填料来降低其翘曲变形。但是其改善效果并不十分明显，并且无机填料会增加材料比重，降低材料的力学性能。

技术实现要素：

针对以上问题，本发明提供了一种改性工程塑料配方及制备方法，在现有的工程塑料中混合添加纳米级高附着韧性陶瓷成份，使原有的塑料改性，增加其耐磨性，同时同时PA6材料中的ABS能改善材料的各向异性，从而在较好的保持材料性能的前提下，降低材料的翘曲变形，可以有效解决背景技术中的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种改性工程塑料配方，按照重量百分比由如下原料组成：

iAlN为0.1-1％、Al2O3为0.3-1％、CrO2为0.1-1％、SiN为0.1-1％、人造金刚石为0.1-5％、聚乙醇为0.5-2％、PA635-50％、ABS8-15％、溴系阻燃剂12-20％、含锑阻燃协效剂4-6％、相容剂2-5％、增韧剂3-6％、抗氧剂0.2-0.6％、玻璃纤维15-35％、加工助剂0.3-1％,其余为工程塑料原粉。

优选的，该工程塑料材料由下述重量百分比的原料制备而成：

iAlN为0.5％、Al2O3为0.6％、CrO₂为0.5％、SiN为0.5％、人造金刚石为2.5％、聚乙醇为1.3％、PA642.5％、ABS11.5％、溴系阻燃剂16％、含锑阻燃协效剂5％、相容剂3.5％、增韧剂4.5％、抗氧剂0.4％、玻璃纤维25％、加工助剂0.6％,其余为工程塑料原粉。

根据上述技术方案，所述的PA6为中等粘度的树脂；ABS是熔体流动速率为20的通用树脂。

根据上述技术方案，所述的溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷或溴化聚苯乙烯中的一种；含锑阻燃协效剂为含锑化合物。

根据上述技术方案，所述的相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物或马来酸酐接枝ABS的一种或两种。

根据上述技术方案，所述的玻璃纤维以为无碱长纤，直径为：9-14μm。

另外本发明还设计了一种改性工程塑料的制备方法，包括如下步骤：

(1)研磨：分别将TiAlN、Al₂O₃、CrO₂、SiN韧性陶瓷材料球磨至10-100纳米粒度粉。

(2)爆炸：人造金刚石爆炸生成纳米级粉砞，粒度：10-100纳米。

(3)干燥：称取配方中的各组分，将称取PA6在80-90℃温度下干燥时间4小时以上，其他组分在60-80℃温度下干燥2小时以上。

(4)混料：将工程塑料原粉与步骤(1)磨成的韧性陶瓷粉和步骤(2)爆炸生成的金刚石混合搅拌，同时将步骤(3)干燥后的PA6、ABS、溴系阻燃剂、含锑阻燃协效剂、相容剂、增韧剂、抗氧剂及加工助剂一起在高速混合机中混合均匀，搅拌所需时间为5-10min。

(5)造粒：将步骤(4)充分混合的粉砞材料通过造粒机、注塑机或热压铸机成型制成产品。

根据上述技术方案，所述步骤(1)中，球磨转速的调节分为四段，匀速阶段、加速升压阶段、匀速升温阶段和减速降压阶段。

根据上述技术方案，所述匀速阶段的速度保持在30转/分钟，加速平均加速率为8转/分钟；所述匀速升温阶段的速度保持在300转/分钟不变，温度平均加速5℃/min；所述减速降压阶段的温度先降至200转/分钟，再保持20min，温度从200℃降至30℃，降温平均速率为4℃/min。

本发明的有益效果：

本发明以由于高附着性韧性陶瓷和人造金刚石在混料时与工程塑料分子充分结合，通过造粒注塑热压铸后生成产品，韧性陶瓷和人造金刚石均匀而牢固地混合在产品零件基体中，使原工程塑料产生了较大改性，因此该种韧性陶瓷工程塑料具有很高的耐磨性，同时由于陶瓷材料耐高温，与金刚石材料均有摩擦系数低的特点，因此制造出的产品零件同时还有表面摩擦系数小，耐高温的特性，可广泛应用于工程制造中，同时PA6材料中的ABS能改善材料的各向异性，从而在较好的保持材料性能的前提下，降低材料的翘曲变形。

附图说明

图1为本发明流程图。

图2为本发明不同球磨速度对粉末强度影响的关系曲线图。

图3为本发明不同转速球磨后对振实密度的关系表格。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

一种改性工程塑料配方，按照重量份数由如下原料组成：

TiAlN为0.8％、Al₂O₃为0.5％、CrO₂为0.8％、SiN为0.8％、人造金刚石为0.3％、聚乙醇为1％、PA6 38kg、ABS 8kg、十溴二苯乙烷12kg、Sb₂O₃ 4kg、增韧剂4kg、相容剂3kg、抗氧剂0.4kg(其中主抗氧剂1010 0.2kg、辅抗氧剂1680.2kg)、润滑剂0.6kg(其中硅酮粉0.4kg，TAF 0.2kg)，其余为工程塑料原粉。

PA6为中等粘度的树脂；ABS是熔体流动速率为20的通用树脂。

溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷；含锑阻燃协效剂为含锑化合物。

相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物。

玻璃纤维以为无碱长纤，直径为：10μm。

一种改性工程塑料的制备方法，按照如下步骤制成：

(1)分别将TiAlN、Al₂O₃、CrO₂、SiN韧性陶瓷材料球磨至80纳米粒度粉。

(2)人造金刚石爆炸生成纳米级粉砞，粒度：50纳米。

(3)称取配方中的各组分，将称取PA6在90℃温度下干燥时间4小时以上，其他组分在70℃温度下干燥2小时以上。

(4)混料：将工程塑料原粉与步骤(1)磨成的韧性陶瓷粉和步骤(2)爆炸生成的金刚石混合搅拌，同时将步骤(3)干燥后的PA6、ABS、溴系阻燃剂、含锑阻燃协效剂、相容剂、增韧剂、抗氧剂及加工助剂一起在高速混合机中混合均匀，搅拌所需时间为5min。

(5)造粒：将步骤(4)充分混合的粉砞材料通过造粒机、注塑机或热压铸机成型制成产品，其中球磨转速的调节分为四段，匀速阶段、加速升压阶段、匀速升温阶段和减速降压阶段；匀速阶段的速度保持在30转/分钟，加速平均加速率为8转/分钟；所述匀速升温阶段的速度保持在300转/分钟不变，温度平均加速5℃/min；所述减速降压阶段的温度先降至200转/分钟，再保持20min，温度从200℃降至30℃，降温平均速率为4℃/min。

实施例2：

一种改性工程塑料配方，按照百分比由如下原料组成：

TiAlN为0.5％、Al₂O₃为0.6％、CrO₂为0.5％、SiN为0.5％、人造金刚石为0.3％、聚乙醇为1％、PA6 35kg、ABS 11kg、十溴二苯乙烷12kg、Sb2O3 4kg、相容剂3kg、增韧剂4kg、抗氧剂0.4kg(其中主抗氧剂1010 0.2kg、辅抗氧剂168 0.2kg)，润滑剂0.6kg(其中硅酮粉0.4kg、TAF 0.2kg)，其余为工程塑料原粉。

PA6为中等粘度的树脂；ABS是熔体流动速率为20的通用树脂。

溴化聚苯乙烯中的一种；含锑阻燃协效剂为含锑化合物。

相容剂为马来酸酐接枝ABS。

玻璃纤维以为无碱长纤，直径为：12μm

一种改性工程塑料的制备方法，按照如下步骤制成：

(1)分别将TiAlN、Al2O3、CrO2、SiN韧性陶瓷材料球磨至70纳米粒度粉。

(2)人造金刚石爆炸生成纳米级粉砞，粒度：50纳米。

(3)称取配方中的各组分，将称取PA6在85℃温度下干燥时间4小时以上，其他组分在65℃温度下干燥2小时以上。

(4)混料：将工程塑料原粉与步骤(1)磨成的韧性陶瓷粉和步骤(2)爆炸生成的金刚石混合搅拌，同时将步骤(3)干燥后的PA6、ABS、溴系阻燃剂、含锑阻燃协效剂、相容剂、增韧剂、抗氧剂及加工助剂一起在高速混合机中混合均匀，搅拌所需时间为8min。

(5)造粒：将步骤(4)充分混合的粉砞材料通过造粒机、注塑机或热压铸机成型制成产品。其中球磨转速的调节分为四段，匀速阶段、加速升压阶段、匀速升温阶段和减速降压阶段；匀速阶段的速度保持在30转/分钟，加速平均加速率为8转/分钟；所述匀速升温阶段的速度保持在300转/分钟不变，温度平均加速5℃/min；所述减速降压阶段的温度先降至200转/分钟，再保持20min，温度从200℃降至30℃，降温平均速率为4℃/min。

实施例3：

一种改性工程塑料配方，按照重量份数由如下原料组成：

TiAlN为0.1％、Al2O3为0.3％、CrO2为0.1％、SiN为0.1％、人造金刚石为0.1％、聚乙醇为0.5％、PA6 40kg、ABS 11kg、十溴二苯乙烷12kg、Sb₂O₃ 4kg、相容剂3kg、增韧剂4kg、抗氧剂0.4kg(其中主抗氧剂1010 0.2kg、辅抗氧剂168 0.2kg)、润滑剂0.6kg(其中硅酮粉0.4kg、TAF 0.2kg)，其余为工程塑料原粉。

PA6为中等粘度的树脂；ABS是熔体流动速率为20的通用树脂。

溴系阻燃剂为十溴二苯乙烷；含锑阻燃协效剂为含锑化合物。

相容剂为苯乙烯-顺丁烯二酸酐共聚物和马来酸酐接枝ABS。

玻璃纤维以为无碱长纤，直径为：13μm。

一种改性工程塑料的制备方法，按照如下步骤制成：

(1)分别将TiAlN、Al₂O₃、CrO₂、SiN韧性陶瓷材料球磨至90纳米粒度粉。

(2)人造金刚石爆炸生成纳米级粉砞，粒度：50纳米。

(3)称取配方中的各组分，将称取PA6在90℃温度下干燥时间4小时以上，其他组分在70℃温度下干燥2小时以上。

(4)混料：将工程塑料原粉与步骤(1)磨成的韧性陶瓷粉和步骤(2)爆炸生成的金刚石混合搅拌，同时将步骤(3)干燥后的PA6、ABS、溴系阻燃剂、含锑阻燃协效剂、相容剂、增韧剂、抗氧剂及加工助剂一起在高速混合机中混合均匀，搅拌所需时间为8min。

(5)造粒：将步骤(4)充分混合的粉砞材料通过造粒机、注塑机或热压铸机成型制成产品。其中球磨转速的调节分为四段，匀速阶段、加速升压阶段、匀速升温阶段和减速降压阶段；匀速阶段的速度保持在30转/分钟，加速平均加速率为8转/分钟；所述匀速升温阶段的速度保持在300转/分钟不变，温度平均加速5℃/min；所述减速降压阶段的温度先降至200转/分钟，再保持20min，温度从200℃降至30℃，降温平均速率为4℃/min。

球磨速度对粉末强度的影响(如图2所示)：

球磨速度除了对粉末的形貌和粒度有较大影响之外，还对粉末的混合均匀性有重要影响，且不同转速影响了粉末的强度。

不同转速球磨后对振实密度的影响(如图3所示)：

从图3中所示粒度与振实密度可以看出，在球磨20h的湿磨条件下，转速300r/min(试样b)的粉末其粒度较转速180r/min(试样a)有了更加明显的细化，与此同时也获得了更大的振实密度。

基于上述，本发明的优点在于，本发明由于高附着性韧性陶瓷和人造金刚石在混料时与工程塑料分子充分结合，通过造粒注塑热压铸后生成产品，韧性陶瓷和人造金刚石均匀而牢固地混合在产品零件基体中，使原工程塑料产生了较大改性，因此该种韧性陶瓷工程塑料具有很高的耐磨性，同时由于陶瓷材料耐高温，与金刚石材料均有摩擦系数低的特点，因此制造出的产品零件同时还有表面摩擦系数小，耐高温的特性，可广泛应用于工程制造中，同时PA6材料中的ABS能改善材料的各向异性，从而在较好的保持材料性能的前提下，降低材料的翘曲变形。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。