一种抗静电高性能PA66复合材料及其制备方法 |
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| 申请号 | CN201611150796.4 | 申请日 | 2016-12-14 | 公开(公告)号 | CN107337924A | 公开(公告)日 | 2017-11-10 |
| 申请人 | 安徽江淮汽车集团股份有限公司; | 发明人 | 刘凯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种抗静电高性能PA66 复合材料 及其制备方法，按重量份由以下组分组成：PA66为50份-70份；改性纳米 二 氧 化 硅 接枝物为20份-30份；抗静电剂为6份-10份；抗氧剂为0.1份-0.5份； 润滑剂 为0.1份-0.3份。本技术方案通过硅烷 偶联剂 与纳米 二氧化硅 表面羟基进行了缩合，它阻止了纳米二氧化硅的团聚，能够使纳米二氧化硅均匀地分散于PA66基体中，提高PA66复合材料的 力 学性能。改性纳米SiO2接枝物是形成以KH550-g-SiO2为核心，壳体以PS组成的核壳型接枝物，与单纯的纳米SiO2相比，这种接枝物分散性更好，在受到外力时，能起到均匀分布负荷的作用，从而提高PA66复合材料的力学性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种抗静电高性能PA66复合材料，其特征在于：按重量份由以下组分组成： |
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| 说明书全文 | 一种抗静电高性能PA66复合材料及其制备方法技术领域[0001] 本发明属于高分子材料技术领域，特别是指一种抗静电高性能PA66复合材料及其制备方法。 背景技术[0002] 聚酰胺66(PA66)作为常见的热塑性塑料，应用十分广泛。但是随着科技的发展，在一些特定的领域，人们对PA66材料的性能要求，尤其是抗静电性能、力学性能要求越来越高，这大大限制了PA66复合材料在这些特殊领域上的应用。 发明内容[0003] 本发明的目的是提供一种抗静电高性能PA66复合材料及其制备方法，以解决PA66的抗静电性能及力学性能不能适应现技术的应用的问题。 [0004] 本发明是通过以下技术方案实现的： [0005] 一种抗静电高性能PA66复合材料，按重量份由以下组分组成： [0006] [0009] 2)称取一定量的步骤1)中的偶联剂-g-SiO2、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠、苯乙烯及过硫酸钾混合均匀后装入到三口烧瓶中，于80-120℃恒温反应8-12h，过滤干燥得产物改性纳米SiO2接枝物。 [0010] 所述无水乙醇、所述纳米SiO2、所述偶联剂的质量比为120-160：30-40：4-6。 [0011] 所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。 [0013] 所述抗静电剂为抗静电剂Atmer163或抗静电剂Atmer190。 [0014] 所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。 [0016] 上述任一项的抗静电高性能PA66复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0017] 1)称取50份-70份的PA66、20份-30份的改性纳米SiO2接枝物、6份-10份的抗静电剂、0.1份-0.5份的抗氧剂、0.1份-0.3份的润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料； [0018] 2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PA66复合材料。 [0019] 所述步骤2)具体为： [0020] 将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度240～270℃，二区温度260～290℃，三区温度260～290℃，四区温度260～290℃，五区温度260～290℃，六区温度260～290℃，机头温度260～290℃,螺杆转速200～280r/min。 [0021] 本发明的有益效果是： [0022] 本技术方案通过硅烷偶联剂与纳米二氧化硅表面羟基进行了缩合，它阻止了纳米二氧化硅的团聚，能够使纳米二氧化硅均匀地分散于PA66基体中，提高PA66复合材料的力学性能。 [0023] 改性纳米SiO2接枝物是形成以KH550-g-SiO2为核心，壳体以PS组成的核壳型接枝物，与单纯的纳米SiO2相比，这种接枝物分散性更好，在受到外力时，能起到均匀分布负荷的作用，从而提高PA66复合材料的力学性能。 [0024] 抗静电剂的加入使PA66复合材料的抗静电性能得到了很大的提高。 具体实施方式[0025] 以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。 [0026] 本发明的实施例中所用的原料如下： [0027] PA66(型号101L)，美国杜邦；抗静电剂(型号Atmer163、Atmer190)，英国禾大；纳米SiO2，南京天行新材料；KH550，上海迈坤化工有限公司；十二烷基苯磺酸钠，宜兴展望化工；碳酸氢钠，维联精细化工；苯乙烯，江苏万千化学品有限公司；过硫酸钾，国药集团化学试剂有限公司；硬脂酸钙，湖北中料化工；硬质酸钠，湖北兴银河化工；硬脂酸钾，郑州邦诺化工； 抗静电剂(型号Atmer163、Atmer190)，英国禾大；抗氧剂(型号Irganox168、Irganox1010、Irganox1330)，瑞士汽巴精化。 [0028] 本发明所用的测试仪器如下： [0029] ZSK30型双螺杆挤出机，德国W&P公司；JL-1000型拉力试验机，广州市广才实验仪器公司生产；HTL900-T-5B型注射成型机，海太塑料机械有限公司生产；XCJ-500型冲击测试机，承德试验机厂生产；QT-1196型拉伸测试仪，东莞市高泰检测仪器有限公司；QD-GJS-B12K型高速搅拌机，北京恒奥德仪器仪表有限公司。 [0030] 一种抗静电高性能PA66复合材料，按重量份由以下组分组成： [0031] [0032] 所述改性纳米二氧化硅接枝物，其制备方法为： [0033] 1)称取一定量的无水乙醇、纳米SiO2、偶联剂混合均匀后装入到三口烧瓶中，于70-90℃恒温反应3-5h，过滤干燥得产物偶联剂-g-SiO2； [0034] 2)称取一定量的步骤1)中的偶联剂-g-SiO2、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠、苯乙烯及过硫酸钾混合均匀后装入到三口烧瓶中，于80-120℃恒温反应8-12h，过滤干燥得产物改性纳米SiO2接枝物。 [0035] 所述无水乙醇、所述纳米SiO2、所述偶联剂的质量比为120-160：30-40：4-6。 [0036] 所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。 [0037] 所述偶联剂-g-SiO2、所述十二烷基硫酸钠、所述碳酸氢钠、所述苯乙烯及所述过硫酸钾的质量比为40-60：2-4：1-3：60-80：3-6。 [0038] 所述抗静电剂为抗静电剂Atmer163或抗静电剂Atmer190。 [0039] 所述抗氧剂为三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的一种或几种的混合。 [0040] 所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙及硬脂酸钾中的一种或一种以上的混合。 [0041] 上述任一项的抗静电高性能PA66复合材料的制备方法，包括以下步骤： [0042] 1)称取50份-70份的PA66、20份-30份的改性纳米SiO2接枝物、6份-10份的抗静电剂、0.1份-0.5份的抗氧剂、0.1份-0.3份的润滑剂混合并搅拌均匀，得到混合料； [0043] 2)将步骤1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PA66复合材料。 [0044] 所述步骤2)具体为： [0045] 将步骤1)中得到的混合料投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的六个温度区，一区温度240～270℃，二区温度260～290℃，三区温度260～290℃，四区温度260～290℃，五区温度260～290℃，六区温度260～290℃，机头温度260～290℃,螺杆转速200～280r/min。 [0046] 制备例1 [0047] 所述改性纳米二氧化硅接枝物，其制备方法为： [0048] 1)称取一定量的无水乙醇、纳米SiO2、KH550混合均匀后装入到三口烧瓶中，于70℃恒温反应3h，过滤干燥得产物KH550-g-SiO2；所述无水乙醇、所述纳米SiO2、所述KH550的质量比为120：30：4。 [0049] 2)称取一定量的步骤1)中的KH550-g-SiO2、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠、苯乙烯及过硫酸钾混合均匀后装入到三口烧瓶中，于80℃恒温反应8h，过滤干燥得产物改性纳米SiO2接枝物；所述KH550-g-SiO2、所述十二烷基硫酸钠、所述碳酸氢钠、所述苯乙烯及所述过硫酸钾的质量比为40：2：1：60：3。 [0050] 制备例2 [0051] 所述改性纳米二氧化硅接枝物，其制备方法为： [0052] 1)称取一定量的无水乙醇、纳米SiO2、KH550混合均匀后装入到三口烧瓶中，于90℃恒温反应5h，过滤干燥得产物KH550-g-SiO2；所述无水乙醇、所述纳米SiO2、所述KH550的质量比为160：40：6。 [0053] 2)称取一定量的步骤1)中的KH550-g-SiO2、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠、苯乙烯及过硫酸钾混合均匀后装入到三口烧瓶中，于120℃恒温反应12h，过滤干燥得产物改性纳米SiO2接枝物；所述KH550-g-SiO2、所述十二烷基硫酸钠、所述碳酸氢钠、所述苯乙烯及所述过硫酸钾的质量比为60：4：3：80：6。 [0054] 制备例3 [0055] 所述改性纳米二氧化硅接枝物，其制备方法为： [0056] 1)称取一定量的无水乙醇、纳米SiO2、KH550混合均匀后装入到三口烧瓶中，于80℃恒温反应4h，过滤干燥得产物KH550-g-SiO2；所述无水乙醇、所述纳米SiO2、所述KH550的质量比为130：35：5。 [0057] 2)称取一定量的步骤1)中的KH550-g-SiO2、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠、苯乙烯及过硫酸钾混合均匀后装入到三口烧瓶中，于100℃恒温反应10h，过滤干燥得产物改性纳米SiO2接枝物；所述KH550-g-SiO2、所述十二烷基硫酸钠、所述碳酸氢钠、所述苯乙烯及所述过硫酸钾的质量比为50：3：2：70：5。 [0058] 制备例4 [0059] 所述改性纳米二氧化硅接枝物，其制备方法为： [0060] 1)称取一定量的无水乙醇、纳米SiO2、KH550混合均匀后装入到三口烧瓶中，于85℃恒温反应3.5h，过滤干燥得产物KH550-g-SiO2；所述无水乙醇、所述纳米SiO2、所述KH550的质量比为141：33：5。 [0061] 2)称取一定量的步骤1)中的KH550-g-SiO2、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠、苯乙烯及过硫酸钾混合均匀后装入到三口烧瓶中，于110℃恒温反应9h，过滤干燥得产物改性纳米SiO2接枝物；所述KH550-g-SiO2、所述十二烷基硫酸钠、所述碳酸氢钠、所述苯乙烯及所述过硫酸钾的质量比为42：3.5：1.5：72：4。 [0062] 制备例5 [0063] 所述改性纳米二氧化硅接枝物，其制备方法为： [0064] 1)称取一定量的无水乙醇、纳米SiO2、KH550混合均匀后装入到三口烧瓶中，于73℃恒温反应4h，过滤干燥得产物KH550-g-SiO2；所述无水乙醇、所述纳米SiO2、所述KH550的质量比为151：36：5。 [0065] 2)称取一定量的步骤1)中的KH550-g-SiO2、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠、苯乙烯及过硫酸钾混合均匀后装入到三口烧瓶中，于95℃恒温反应10.5h，过滤干燥得产物改性纳米SiO2接枝物；所述KH550-g-SiO2、所述十二烷基硫酸钠、所述碳酸氢钠、所述苯乙烯及所述过硫酸钾的质量比为55：3：3：64：3。 [0066] 实施例1 [0067] (1)称取50份PA66、20份制备例1改性纳米SiO2接枝物、6份Atmer163、0.1份Irganox168、0.1份硬脂酸钙混合并搅拌均匀，得到混合料； [0068] (2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PA66复合材料P1。 [0069] 其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度240℃，二区温度260℃，三区温度260℃，四区温度260℃，五区温度260℃，六区温度260℃，机头温度260℃；螺杆转速200r/min。 [0070] 实施例2 [0071] (1)称取70份PA66、30份制备例2的改性纳米SiO2接枝物、10份Atmer190、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1330、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸钙、0.1份硬质酸钠、0.1份硬脂酸钾混合并搅拌均匀，得到混合料； [0072] (2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PA66复合材料P2。 [0073] 其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度270℃，二区温度290℃，三区温度290℃，四区温度290℃，五区温度290℃，六区温度290℃，机头温度290℃；螺杆转速280r/min。 [0074] 实施例3 [0075] (1)称取60份PA66、25份制备例3的改性纳米SiO2接枝物、4份Atmer163、4份Atmer190、0.1份Irganox168、0.2份Irganox1010、0.1份硬脂酸钙、0.1份硬脂酸钾混合并搅拌均匀，得到混合料； [0076] (2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PA66复合材料P3。 [0077] 其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度255℃，二区温度275℃，三区温度275℃，四区温度275℃，五区温度275℃，六区温度275℃，机头温度275℃；螺杆转速240r/min。 [0078] 实施例4 [0079] (1)称取65份PA66、23份制备例4的改性纳米SiO2接枝物、7份Atmer163、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox1330、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸钠混合并搅拌均匀，得到混合料； [0080] (2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PA66复合材料P4。 [0081] 其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度265℃，二区温度270℃，三区温度270℃，四区温度270℃，五区温度270℃，六区温度270℃，机头温度270℃；螺杆转速250r/min。 [0082] 实施例5 [0083] (1)称取70份PA66、21份制备例5的改性纳米SiO2接枝物、9份Atmer190、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料； [0084] (2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PA66复合材料P5。 [0085] 其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度265℃，二区温度285℃，三区温度285℃，四区温度285℃，五区温度285℃，六区温度285℃，机头温度285℃；螺杆转速255r/min。 [0086] 对比例1 [0087] (1)称取65份PA66、20份市售纳米SiO2、0.1份Irganox1010、0.2份Irganox168、0.1份硬脂酸钾、0.1份硬脂酸锌混合并搅拌均匀，得到混合料； [0088] (2)将步骤(1)中得到的混合料挤出造粒，即得到PA66复合材料D1。 [0089] 其中双螺杆挤出机各区温度及螺杆转速分别为：一区温度265℃，二区温度285℃，三区温度285℃，四区温度285℃，五区温度285℃，六区温度285℃，机头温度285℃；螺杆转速255r/min。 [0090] 性能测试： [0091] 将上述实施例1-5及对比例1制备的PA66复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表： [0092] [0093] 从上表可以看出，从表中还可以看出实施例1-5的力学性能、耐摩擦性能都要好于对比例1。这大大扩展了PA66复合材料的应用领域，具有非常重要的意义。 [0094] 以上仅是本发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 |
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