一种高接枝率及低气味的PPO-PA增韧相容剂及其制备方法与流程

一种高接枝率及低气味的ppo
‑
pa增韧相容剂及其制备方法
技术领域
1.本发明属于高分子复合材料技术领域，涉及一种增韧相容剂及其制备方法，具体涉及高接枝率及低气味的ppo
‑
pa增韧相容剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着现代科学技术的发展，高性能工程塑料复合材料的应用与发展尤为重要，高分子材料的研发往往采用单一的工程塑料作为改性研究对象，但在某些特殊领域，单一的工程塑料已满足不了其发展需要，亟需研发复合材料以满足日益增加的需求。
3.聚苯醚(ppo)具有良好的物理力学性、耐热性和电绝缘性以及化学稳定性，但由于聚苯醚的熔体流动性差、加工困难、不耐非极性溶剂，使其应用受到限制。聚酰胺(尼龙)是一种性能优异的工程塑料，由于其具有高结晶度而使其具有优异的耐溶剂性，并且还具有力学强度高、易于加工等优点，但其耐冲击强度低、耐热性较差、吸水率高而造成其制品的尺寸稳定性较差。
4.一些情形下尝试通过将聚苯醚与尼龙共混合金化，可以实现优势互补，然而由于聚苯醚是无定形聚合物，尼龙是结晶性聚合物，表面极性相差很远，所以两者的相容性较差。如果仅简单地进行共混改性，容易造成分层现象，注射得到的制品很脆。通常采用聚苯醚官能化或者添加相容剂等方法来提高聚合物间的相容性。聚合物的增韧相容剂可分为反应型相容剂和非反应型相容剂，反应型多为含有活性端基的共聚物，需增容的聚合物末端反应基则为氨基、羟基和羧基，非反应型多为嵌段或接枝共聚物。市场上普遍适用于ppo
‑
pa合金的相容剂有反应型相容剂马来酸酐接枝ppo、苯乙烯马来酸酐共聚物(sma)、马来酸酐接枝sebs等，在接枝生产过程中，马来酸酐等单体难以脱除干净，导致最终产品味道刺激性大，不利于生产工人和消费者的身体健康，而且这类相容剂在使用过程中会影响合金加工性能，降低物性参数，且价格偏高。因此，有必要研究一种增容效果好及刺激性气味低的ppo
‑
pa增韧相容剂。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明旨在解决现在产品刺激性气味大、接枝率低、成本高的技术问题，本发明的目的在于提供一种增容效果好及刺激性气味低的ppo
‑
pa增韧相容剂及其制备方法，并且使用于增容的ppo
‑
pa合金产品能够满足物性要求。
6.本发明采用的技术方案是：一种ppo
‑
pa增韧相容剂，包括以下重量份数的原料：
7.[0008][0009]
优选地，一种ppo
‑
pa增韧相容剂，包括以下重量份数的原料：
[0010][0011]
优选地，所述ppo的粘度为35
‑
50cm3/g。在一些实施例中，所述ppo的粘度为约35cm3/g、约38cm3/g、约40cm3/g、约45cm3/g、约47cm3/g或约50cm3/g。
[0012]
优选地，所述聚酰胺(pa，尼龙)选自尼龙6、尼龙66和尼龙12中的一种或几种。
[0013]
优选地，所述引发剂选自过氧化二异丙苯(dcp)、双叔丁基过氧化二异丙基苯(bipb)和偶氮二异丁氰中的一种或几种。更优选地，所述引发剂为dcp和bipb中的至少一种。
[0014]
优选地，所述聚烯烃类弹性体选自poe(聚乙烯辛烯共弹性体)弹性体和sebs(苯乙烯嵌段共聚物)弹性体中的至少一种。更优选地，所述sebs弹性体为星型结构。在一些实施例中，所述sebs弹性体经充油处理。优选地，所述sebs弹性体采用白油进行充油处理。更优选地，用于充油处理的sebs弹性体与白油的质量比为1
‑
2:1。进一步优选地，用于充油处理的sebs弹性体与白油的质量比为约1:1。
[0015]
优选地，所述不饱和有机酸单体选自马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯(gma)和衣康酸(ita)中的一种或几种。更优选地，所述不饱和有机酸单体为马来酸酐和衣康酸(ita)中的至少一种。
[0016]
优选地，所述溶剂选自苯乙烯、乙醇和氨水中的一种或几种。更优选地，所述溶剂为苯乙烯。
[0017]
本发明还提供了所述ppo
‑
pa增韧相容剂的制备方法，包括以下步骤：
[0018]
将引发剂和不饱和有机酸单体加入溶剂中，再加入聚苯醚，混合，加入聚酰胺和聚烯烃弹性体，加热搅拌，得到预接枝物；
[0019]
将所得预接枝物加入挤出机，经熔融塑化、挤出造粒，得到本发明ppo
‑
pa增韧相容剂。
[0020]
优选地，将引发剂和不饱和有机酸单体加入溶剂中，待引发剂和不饱和有机酸单体完全溶解后，再加入聚苯醚，混合。本发明制备工艺通过将引发剂、不饱和有机酸单体先
进行混合溶解，再与聚苯醚等低速共混，从而实现预先反应，显著提高随后挤出产品的接枝率，减少过氧化物及单体的残留，降低产品的刺激性气味。
[0021]
优选地，将引发剂和不饱和有机酸单体加入溶剂中，再加入聚苯醚，低速搅拌混合，加入聚酰胺和聚烯烃弹性体，再加热高速搅拌，得到预接枝物。优选地，所述低速搅拌为在100
‑
600rpm下搅拌。优选地，所述高速搅拌为在1200
‑
2000rpm下搅拌。优选地，在70
‑
95℃的温度下进行高速搅拌；或者加热至70
‑
95℃进行高速搅拌。优选地，加热高速搅拌15
‑
40min。
[0022]
优选地，采用双螺旋挤出机。优选地，挤出机的加工温度为200
‑
280℃。优选地，挤出机的螺杆转速为200
‑
450rpm。优选地，挤出机的螺杆直径可选45mm、50mm、55mm、65mm或75mm。
[0023]
具体地，一种ppo
‑
pa增韧相容剂的制备方法，包括以下步骤：
[0024]
将引发剂和不饱和有机酸单体加入溶剂中，待完全溶解后，再加入聚苯醚，低速搅拌混合，加入聚酰胺和聚烯烃弹性体，再加热高速搅拌，得到预接枝物；
[0025]
将所得预接枝物加入双螺旋挤出机，经熔融塑化、挤出造粒，得到ppo
‑
pa增韧相容剂。
[0026]
更具体地，一种ppo
‑
pa增韧相容剂的制备方法，包括以下步骤：
[0027]
先将引发剂和不饱和有机酸单体稀释于溶剂中，待完全溶解后，再加入聚苯醚，在100
‑
600rpm的搅拌速度下搅拌混合，加入聚酰胺和聚烯烃弹性体，在70
‑
95℃的温度下1200
‑
2000rpm搅拌15
‑
40min，得到预接枝物；
[0028]
将预接枝物喂入双螺杆挤出机中，然后经挤出机熔融塑化、机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到ppo
‑
pa增韧相容剂；所述双螺杆挤出机的加工温度为200
‑
280℃，螺杆转速为200
‑
450rpm。
[0029]
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0030]
(1)采用本发明配方及制备工艺制得高接枝率、低气味的ppo
‑
pa增韧相容剂，可用于ppo
‑
pa合金增强、阻燃增强、增韧、功能性改性等；通过将引发剂、不饱和有机酸单体先进行混合溶解，再与聚苯醚等低速共混，从而实现预先反应，显著提高随后挤出产品的接枝率，减少过氧化物及单体的残留，降低产品的刺激性气味。
[0031]
(2)本发明制备得到的ppo
‑
pa增韧相容剂接枝率高，既能改善ppo与pa相容性，又能提高合金产品韧性，成本低，扩大了使用范围；低残留量、无刺激性气味，有利于环境保护以及工人和消费者的身体健康；加工工艺简单，易于大规模生产。
具体实施方式
[0032]
现结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
[0033]
实施例1
[0034]
一种ppo
‑
pa增韧相容剂，由以下重量的原料制备而成：
[0035][0036]
其中，聚苯醚为ppo 045；聚酰胺为pa6；引发剂为dcp；聚烯烃类弹性体选用poe弹性体；不饱和有机酸单体为衣康酸；溶剂为苯乙烯。
[0037]
本实施例ppo
‑
pa增韧相容剂的制备方法，包括以下步骤：
[0038]
先将引发剂和不饱和有机酸单体溶解于溶剂中，再与聚苯醚一起倒入混料机，在400rpm的搅拌速度下搅拌混合10min，加入聚酰胺和聚烯烃弹性体，在80℃的温度下1600rpm搅拌30min进行预接枝；
[0039]
然后出料喂入50型双螺杆挤出机中，挤出机从下料口到机头的各段温度设置为200
‑
280℃，螺杆转速为250
‑
300rpm，混合物料经熔融塑化、机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到ppo
‑
pa增韧相容剂cb01。
[0040]
实施例2
[0041]
一种ppo
‑
pa增韧相容剂，由以下重量的原料制备而成：
[0042][0043]
其中，聚苯醚为ppo 045；聚酰胺为pa6；引发剂为dcp；聚烯烃类弹性体选用星型sebs弹性体，所述sebs弹性体采用白油(sebs弹性体与白油的质量比为1:1)进行充油处理；不饱和有机酸单体为衣康酸；溶剂为苯乙烯。
[0044]
本实施例ppo
‑
pa增韧相容剂的制备方法，包括以下步骤：
[0045]
先将引发剂和不饱和有机酸单体溶解于溶剂中，再与聚苯醚一起倒入混料机，在350rpm的搅拌速度下搅拌混合10min，加入聚酰胺和聚烯烃弹性体，在85℃的温度下1800rpm搅拌20min进行预接枝；
[0046]
然后出料喂入50型双螺杆挤出机中，挤出机从下料口到机头的各段温度设置为200
‑
280℃，螺杆转速为250
‑
300rpm，混合物料经熔融塑化、机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到ppo
‑
pa增韧相容剂cb02。
[0047]
实施例3
[0048]
一种ppo
‑
pa增韧相容剂，由以下重量的原料制备而成：
[0049][0050]
其中，聚苯醚为ppo 045；聚酰胺为pa6；引发剂为bipb；聚烯烃类弹性体选用poe弹性体；不饱和有机酸单体为衣康酸；溶剂为苯乙烯。
[0051]
本实施例ppo
‑
pa增韧相容剂的制备方法，包括以下步骤：
[0052]
先将引发剂和不饱和有机酸单体溶解于溶剂中，再与聚苯醚一起倒入混料机，在300rpm的搅拌速度下搅拌混合10min，加入聚酰胺和聚烯烃弹性体，在75℃的温度下2000rpm搅拌16min进行预接枝；
[0053]
然后出料喂入50型双螺杆挤出机中，挤出机从下料口到机头的各段温度设置为200
‑
280℃，螺杆转速为200
‑
450rpm，混合物料经熔融塑化、机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到ppo
‑
pa增韧相容剂cb03。
[0054]
实施例4
[0055]
一种ppo
‑
pa增韧相容剂，由以下重量的原料制备而成：
[0056][0057][0058]
其中，聚苯醚为ppo 045；聚酰胺为pa6；引发剂为bipb；聚烯烃类弹性体选用星型sebs弹性体，所述sebs弹性体采用白油(sebs弹性体与白油的质量比为1:1)进行充油处理；不饱和有机酸单体为衣康酸；溶剂为苯乙烯。
[0059]
本实施例ppo
‑
pa增韧相容剂的制备方法，包括以下步骤：
[0060]
先将引发剂和不饱和有机酸单体溶解于溶剂中，再与聚苯醚一起倒入混料机，在250rpm的搅拌速度下搅拌混合10min，加入聚酰胺和聚烯烃弹性体，在86℃的温度下1400rpm搅拌35min进行预接枝；
[0061]
然后出料喂入50型双螺杆挤出机中，挤出机从下料口到机头的各段温度设置为200
‑
280℃，螺杆转速为250
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300rpm，混合物料经熔融塑化、机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到ppo
‑
pa增韧相容剂cb04。
[0062]
实施例5
[0063]
一种ppo
‑
pa增韧相容剂，由以下重量的原料制备而成：
[0064][0065]
其中，聚苯醚为ppo 045；聚酰胺为pa6；引发剂为dcp；聚烯烃类弹性体选用poe弹性体；不饱和有机酸单体为马来酸酐；溶剂为苯乙烯。
[0066]
本实施例ppo
‑
pa增韧相容剂的制备方法，包括以下步骤：
[0067]
先将引发剂和不饱和有机酸单体溶解于溶剂中，再与聚苯醚一起倒入混料机，在220rpm的搅拌速度下搅拌混合10min，加入聚酰胺和聚烯烃弹性体，在90℃的温度下1200rpm搅拌18min进行预接枝；
[0068]
然后出料喂入50型双螺杆挤出机中，挤出机从下料口到机头的各段温度设置为200
‑
280℃，螺杆转速为200
‑
450rpm，混合物料经熔融塑化、机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到ppo
‑
pa增韧相容剂cb05。
[0069]
实施例6
[0070]
一种ppo
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pa增韧相容剂，由以下重量的原料制备而成：
[0071][0072]
其中，聚苯醚为ppo 045；聚酰胺为pa6；引发剂为dcp；聚烯烃类弹性体选用星型sebs弹性体，所述sebs弹性体采用白油(sebs弹性体与白油的质量比为1:1)进行充油处理；不饱和有机酸单体为马来酸酐；溶剂为苯乙烯。
[0073]
本实施例ppo
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pa增韧相容剂的制备方法，包括以下步骤：
[0074]
先将引发剂和不饱和有机酸单体溶解于溶剂中，再与聚苯醚一起倒入混料机，在180rpm的搅拌速度下搅拌混合10min，加入聚酰胺和聚烯烃弹性体，在72℃的温度下1500rpm搅拌32min进行预接枝；
[0075]
然后出料喂入50型双螺杆挤出机中，挤出机从下料口到机头的各段温度设置为200
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280℃，螺杆转速为250
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300rpm，混合物料经熔融塑化、机头挤出、拉条、冷却、切粒、干燥，得到ppo
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pa增韧相容剂cb06。
[0076]
测试例
[0077]
按照如下的方法对实施例1
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6制备所得的ppo
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pa增韧相容剂进行性能测试。接枝
率采用酸碱滴定法进行测试；气味按照vda270气味性测试方法进行分级，级数越小代表气味越大；通过目测观察所得ppo
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pa增韧相容剂的外观。实施例1
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6ppo
‑
pa增韧相容剂的原料组分重量以及材料性能如表1所示。
[0078]
表1
[0079][0080][0081]
通过上表中可以看出，本发明各实施例的ppo
‑
pa增韧相容剂各有所长，由表1可发现选用星型结构的sebs弹性体，对所得ppo
‑
pa增韧相容剂的接枝率有明显的提高，但在处理过程中相对于采用poe弹性体会带来轻微的气味；加入poe弹性体以增韧，其刺激性气味较小，但由于其结构属于共聚物，导致接枝率相对于采用sebs弹性体较低；如引发剂选用bipb，相对于现有技术产品，能够提高所得增韧相容剂的接枝率，但会产生少量亮晶点，最终相容剂产品稍有外观缺陷；如不饱和有机酸单体选用马来酸酐，由于其活性低于衣康酸，导致接枝率低，且气味相对较大。
[0082]
以上所述实施方式，只是本发明的若干实施方式，并非来限制本发明实施范围，故凡依本发明申请专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明专利申请保护范围内。