本发明涉及合金制备技术领域，具体涉及一种高模量的聚乙烯醇纤维增强ppo/pa6合金及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着各种材料朝着以塑代钢的轻量化方向发展，具有高耐热性、阻燃性、耐化学性的聚苯醚(ppo)与聚酰胺6(pa6)所制备的材料，越来越多的被应用在各种电器，电子部件，接插件，化学装备等部件，甚至建筑及航空等领域。
聚苯醚(ppo)树脂无毒、透明、相对密度小，具有优良的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性、耐热性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸稳定性等优点。此外聚苯醚(ppo)树脂原料的介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一，几乎不受温度、湿度的影响，可用于低、中、高频电场领域。但聚苯醚(ppo)的耐溶剂性差，制品容易应力开裂，缺口冲击强度低，尤其是它的熔体粘度高，加工性能非常差，很难直接加工成型，大大限制了其应用。
聚酰胺6(pa6)树脂具有热塑性、质轻、韧性好、高抗张强度、耐化学品、自润性、耐磨性佳、耐药品性优、耐低温、自熄性等特性，一般用于汽车零部件、机械部件、电子电器产品、工程配件等产品。但其极其容易吸收水分，导致尺寸稳定性差，机械强度降低，因此存储需要密封，成型前需要在较高温度下较长时间内被干燥。
聚苯醚/聚酰胺6(ppo/pa6)合金具有聚苯醚(ppo)，聚酰胺6(pa6)的各自优点，优良的机械强度、耐磨性、尺寸稳定性等特性，同时克服了ppo的不耐溶剂、不耐应力开裂，粘度大及克服了聚酰胺6(pa6)的吸水性强等特点。但是，目前制备得到的ppo/pa6合金其强度低、刚性弱，且耐热性不佳。造成了对该ppo/pa6合金的应用的限制。
技术实现要素：
根据本发明的一个方面，提供了聚乙烯醇纤维在制备高模量ppo/pa6合金中的应用。聚乙烯醇纤维在ppo/pa6合金中的使用可以提高合金的强度、刚性、耐热性和合金的机械稳定性。
聚乙烯醇纤维作为增强材料，其使用代替了常规的玻璃纤维，使得制备得到的合金具有高强度、高韧性、高模量、防撞击开裂、优良的相容性，尺寸稳定性，耐应力开裂等特点，克服了玻璃纤维增强材料脆性大的缺点。
根据本发明的另一个方面，提供了一种高模量的聚乙烯醇纤维增强ppo/pa6合金，所述合金含有以下组分：聚苯醚、聚酰胺6、聚乙烯醇纤维、抗氧剂、偶联剂、相容剂、润滑剂、填料。
在一些实施方式中，所述高模量的聚乙烯醇纤维增强ppo/pa6合金含有如下质量份数的各组分：1～99份聚苯醚、1～99份聚酰胺6、10～200份聚乙烯醇纤维、0.2～2份抗氧剂、0.2～2份偶联剂、1～5份相容剂、0.5～2份润滑剂、5～10份填料。
所制得聚苯醚/聚酰胺6(ppo/pa6)合金材料具有高强度、高韧性、耐高温、耐应力开裂、耐化学腐蚀、良好的相容性、优良的加工性等性能优点，可广泛的应用在各种电器、电子部件、接插件、化学装备等部件，甚至建筑及航空(如航天连接器)等领域。本发明上述合金的配方，可以根据实际使用合金时所需要突出的合金性能进行各个组分之间用量的调整。
在一些实施方式中，所述聚乙烯醇纤维为短切纤维，长度为2～7cm。
在一些实施方式中，所述抗氧剂选自酚类抗氧剂、亚磷酸脂抗氧剂、金属离子稳定剂中的至少一种。具体地，抗氧剂可以选择1010、1076、1098、168、oabh、tnp、n445等，添加抗氧剂的目的为了提高聚苯醚/聚酰胺6(ppo/pa6)合金的耐热稳定性及高温耐热性。
在一些实施方式中，所述偶联剂选自硅氧烷偶联剂、钛酸脂偶联剂、铝酸酯偶联剂中的至少一种。具体地，偶联剂可以选自3-三乙基甲硅氧烷基-1-丙胺或γ-胺丙基三乙氧硅烷(kh550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(kh570)、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷(kh602)、异氰酸丙基三乙氧基硅烷(ipts)、乙烯基三甲氧基硅烷(a-171)、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基而乙氧基硅烷、磺酰叠氮硅烷、铝酸酯偶联剂、a-143、a-186、ndz-101、ol-1618中的至少一种。添加偶联剂改善了树脂、纤维、填料之间的相容性，增加它们之间的界面结合力，提高材料的力学性能。
在一些实施方式中，所述的相容剂选自环氧树脂及其改性物、烯烃共聚物、苯乙烯类共聚物、马来酸酐接枝物、丙烯酸缩水甘油酯类改性物中的一种。具体地，所述相容剂选自环氧树脂(ep)、改性环氧树脂、乙烯-醋酸乙烯脂共聚物(eva)、乙烯-甲基丙酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、乙烯-乙酸乙酯-甲基丙烯酸甲脂缩水甘油酯共聚物、聚苯乙烯(ps)、苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯-丙烯腈共聚物、苯乙烯接枝乙烯-甲基丙烯酸甲脂共聚物的接枝共聚物、苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶、马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、马来酸酐接枝接枝聚乙烯(pe-g-mah)、马来酸酐接枝聚苯醚(ppo-g-mah)等。添加相容剂的目的是使聚苯醚(ppo)与聚酰胺6(pa6)之间通过化学键连接，提高二者的相容性。
在一些实施方式中，所述的润滑剂选自脂肪酸、季戊四醇硬脂酸酯(pets)、n，n’-乙撑双硬脂酰胺(ebs)及其改性物、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸铝、硅酮粉、硅酮母粒、聚乙烯蜡中的至少一种。添加润滑剂的目的为了提高各组分的分散、降低加工时熔体的内摩擦、降低材料与金属表面的粘附力、有利于解决材料注塑时的表面光泽、解决注塑脱模困难等问题。
在一些实施方式中，所述填料选自铁粉、铜粉、银粉、玻璃微珠、碳纤维、碳纳米管、氧化铝纤维、陶瓷纤维、金属纤维、石膏纤维、钛酸钾晶须、碳酸钙、滑石粉、水滑石、高岭土、蒙脱土、凹凸碳棒、伊利石、海泡石、硅藻石、云母、硅灰石、炭黑、石墨烯、石墨、氧化钛、氧化锌、氧化硅、氧化铈、氧化锆、氧化铁、氧化锰、氧化锡、氧化钒、氧化镍、氧化钼、氧化钨、氧化钇、氧化镁、氧化铝、氧化钙、硅酸钙、氮化铬、碳化硅、氮化铝、氮化硼、硫酸钡、二硫化钼、硫酸钙、硫酸镁、ato、ito中的至少一种。
所述填料的粒径范围从微米级到纳米级，形态包含球状、片状、多边形、晶须及无规则形态。添加填料的目的为提高聚苯醚/聚酰胺6(ppo/pa6)合金强度、刚性、韧性及解决表面翘曲问题，甚至可使材料有导电、导热、耐磨、抗菌、耐候性等新的功能。
根据本发明的另一个方面，还提供上述高模量的聚乙烯醇纤维增强ppo/pa6合金的制备方法，具体是将聚苯醚(ppo)、聚酰胺6(pa6)、抗氧剂、偶联剂、相容剂、润滑剂、填料经高混机高速混合均匀，再加入聚乙烯醇纤维低速混合均匀，然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细地说明。实施例中所用的聚乙烯醇纤维为短切纤维，长度为2～7cm。
实施例1
将40kg聚苯醚(ppo)、40kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入20kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例2
将40kg聚苯醚(ppo)、38kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入22kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例3
将40kg聚苯醚(ppo)、35kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入25kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例4
将40kg聚苯醚(ppo)、32kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入28kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例5
将40kg聚苯醚(ppo)、30kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入30kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例6
将50kg聚苯醚(ppo)、10kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂168、0.3kg偶联剂γ-胺丙基三乙氧硅烷(kh550)、3kg相容剂乙烯-醋酸乙烯脂共聚物(eva)、1kg润滑剂硬脂酸钙及5kg填料云母加入高混机高速混合均匀，再加入40kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例7
将50kg聚苯醚(ppo)、8kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂168、0.3kg偶联剂γ-胺丙基三乙氧硅烷(kh550)、3kg相容剂乙烯-醋酸乙烯脂共聚物(eva)、1kg润滑剂硬脂酸钙及5kg填料云母加入高混机高速混合均匀，再加入42kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例8
将50kg聚苯醚(ppo)、5kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂168、0.3kg偶联剂γ-胺丙基三乙氧硅烷(kh550)、3kg相容剂乙烯-醋酸乙烯脂共聚物(eva)、1kg润滑剂硬脂酸钙及5kg填料云母加入高混机高速混合均匀，再加入45kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例9
将50kg聚苯醚(ppo)、2kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂168、0.3kg偶联剂γ-胺丙基三乙氧硅烷(kh550)、3kg相容剂乙烯-醋酸乙烯脂共聚物(eva)、1kg润滑剂硬脂酸钙及5kg填料云母加入高混机高速混合均匀，再加入48kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例10
将48kg聚苯醚(ppo)、8kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂168、0.3kg偶联剂γ-胺丙基三乙氧硅烷(kh550)、3kg相容剂乙烯-醋酸乙烯脂共聚物(eva)、1kg润滑剂硬脂酸钙及5kg填料云母加入高混机高速混合均匀，再加入50kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例11
将20kg聚苯醚(ppo)、40kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入40kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例12
将20kg聚苯醚(ppo)、38kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入42kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例13
将20kg聚苯醚(ppo)、35kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入45kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例14
将20kg聚苯醚(ppo)、32kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入48kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例15
将20kg聚苯醚(ppo)、30kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入50kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例16
将20kg聚苯醚(ppo)、50kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1076、0.3kg偶联剂异氰酸丙基三乙氧基硅烷(ipts)、3kg相容剂乙烯-甲基丙酸缩水甘油酯共聚物、1kg润滑剂季戊四醇硬脂酸酯(pets)及5kg填料硫酸钡加入高混机高速混合均匀，再加入30kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例17
将18kg聚苯醚(ppo)、50kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1076、0.3kg偶联剂异氰酸丙基三乙氧基硅烷(ipts)、3kg相容剂乙烯-甲基丙酸缩水甘油酯共聚物、1kg润滑剂季戊四醇硬脂酸酯(pets)5kg填料硫酸钡加入高混机高速混合均匀，再加入32kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例18
将15kg聚苯醚(ppo)、50kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1076、0.3kg偶联剂异氰酸丙基三乙氧基硅烷(ipts)、3kg相容剂乙烯-甲基丙酸缩水甘油酯共聚物、1kg润滑剂季戊四醇硬脂酸酯(pets)5kg填料硫酸钡加入高混机高速混合均匀，再加入35kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例19
将12kg聚苯醚(ppo)、50kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1076、0.3kg偶联剂异氰酸丙基三乙氧基硅烷(ipts)、3kg相容剂乙烯-甲基丙酸缩水甘油酯共聚物、1kg润滑剂季戊四醇硬脂酸酯(pets)5kg填料硫酸钡加入高混机高速混合均匀，再加入38kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
实施例20
将10kg聚苯醚(ppo)、50kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1076、0.3kg偶联剂异氰酸丙基三乙氧基硅烷(ipts)、3kg相容剂乙烯-甲基丙酸缩水甘油酯共聚物、1kg润滑剂季戊四醇硬脂酸酯(pets)5kg填料硫酸钡加入高混机高速混合均匀，再加入40kg聚乙烯醇纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
对比例1
将40kg聚苯醚(ppo)、30kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入30kg玻璃纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
对比例2
将20kg聚苯醚(ppo)、40kg聚酰胺6(pa6)、0.3kg抗氧剂1010、0.3kg偶联剂γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(kh560)、3kg相容剂马来酸酐接枝聚苯乙烯接(ps-g-mah)、1kg润滑剂硅酮粉及5kg填料滑石粉加入高混机高速混合均匀，再加入40kg玻璃纤维低速混合均匀然后通过双螺杆挤出机熔融、混炼、挤出、冷却、干燥、切粒。所用的双螺杆挤出机螺筒各区温度保持在230～260℃之间。
表1列出了实施例1到实施例20以及对比例1和对比例2制备得到的每个合金的组分以及每个合金的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，从表1的数据可以得出利用聚乙烯醇纤维代替玻璃纤维制备聚苯醚/聚酰胺66合金后，合金在强度、刚性、耐热性和合金的机械稳定性方面表现出了优越的性能。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。