CN102964822A - 一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂及其制备方法，本发明所述硅橡胶增韧改性的尼龙树脂的制备方法增容与增韧同步进行，可以通过一次加工将硅橡胶在尼龙中均匀分散并将分散相的硅橡胶动态硫化，实现尼龙的增韧。本发明加工工艺简单，与其它类型的橡胶或弹性体增韧尼龙的方法相比，本发明所述方法制得的尼龙具有良好的耐热耐油性能和耐冲击等优异性能，可用于汽车、建筑和电子电气等领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种尼龙树脂及其制备方法，特别涉及一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂及其制备方法。
背景技术
聚酰胺（PA），俗称尼龙，是具有良好机械性能和耐磨、耐溶剂、耐油等优异性能的工程塑料，广泛运用于各个行业。但是尼龙的冲击强度却较低，限制了尼龙树脂在对材料性能要求更高领域的中的应用，特别是要求高冲击性的场合。因此，为适应工业发展的需要，提高尼龙的冲击性是非常重要的。目前，尼龙增韧改性方法主要集中在通过与其它内酰胺或者氨基酸共聚合，或者用橡胶或者弹性体等组分来增韧。共聚改性一般采用长碳链的内酰胺作为共聚单体，改变尼龙分子链的规整度，降低尼龙的结晶度，从而导致冲击强度增加。这种改性方法需要从聚合物单体开始反应，工艺条件比较复杂，而且剩余小分子单体很难脱除，从而影响尼龙的性能。因而，为了提高尼龙的韧性，最常用的改性方法是以橡胶或弹性体作为增韧剂，通过与尼龙共混，将橡胶或弹性体分散在尼龙基体中。当受到外界冲击时，橡胶或弹性体能够吸收能量，并产生孔洞化和屈服，进而通过界面传递引发银纹和剪切带，大量消耗能量，从而提高尼龙抗冲击性能。例如，乙烯-丙烯橡胶（EPR）、乙烯-丙烯-二烯烃共聚物（EPDM）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS）、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SEBS）、乙烯-乙酸乙烯共聚物（EVA）、乙烯-丙烯酸共聚物（EAA）等都已经被用来作为尼龙的增韧剂。但是，由于这些增韧剂与尼龙基体的相容性太差，因而需要添加相容剂或通过改性橡胶来提高橡胶和尼龙之间的相容性，促进橡胶或弹性体在尼龙中的分散。常用的是马来酸酐接枝的弹性体，如马来酸酐接枝聚乙烯（PE-g-MAH）、马来酸酐接枝乙烯-1-辛烯等。这些方法都是首先将低分子活性物质化学反应到橡胶或弹性体上得到含反应性基团的橡胶，然后再与尼龙共混的两步工序，特别是前道工序橡胶的挤出造粒，由于低分子活性物质所占比例比较低，反应性基团的接枝率比较难控制，因此这些方法都存在工艺复杂，能耗大，产品质量不稳定的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂及其制备方法，所述方法增容与增韧同步进行、方法操作简便，所制备出的尼龙树脂具有优良的力学性能和优良的耐热耐油性能。
本发明是通过以下技术方案予以实现的。
一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，所述尼龙树脂的组成成分按质量份计如下：
上述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其中，所述的尼龙的种类为尼龙6、尼龙11、尼龙12和尼龙66。
上述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其中，所述聚硅氧烷为每条硅氧烷链上平均至少含有2个乙烯基的聚硅氧烷。
上述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其中，所述的聚硅氧烷为甲基乙烯基聚硅氧烷。
上述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其中，所述的相容剂为氨基硅油。
上述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其中，所述的交联剂为每分子至少含有2个硅氢键的含氢硅油。
上述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其中，所述的催化剂为铂络合催化剂。
上述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其中，所述的催化剂为氯铂酸-异丙醇、氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷或氯铂酸-邻苯二甲酸二乙酯中的一种。
上述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂的制备方法，制备步骤如下：首先将尼龙、聚硅氧烷和相容剂加入到密炼机或挤出机中进行熔融混合，共混温度180－230℃，共混时间5－10分钟，然后再加入交联剂和催化剂使分散相的聚硅氧烷动态硫化，得到硫化的硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，动态硫化的温度为180－230℃。
聚硅氧烷与尼龙是热力学不相容的两类聚合物，为了获得满意的共混改性效果，本发明采用氨基硅油作为相容剂，当与尼龙熔融共混时，相容剂中的氨基官能团可与尼龙分子末端的羧基反应实现反应增容，减小两类聚合物之间的界面张力，促进聚硅氧烷在尼龙中的分散，使共混物性能得到改善。利用相容剂中的氨基与尼龙的羧基原位生成相容剂，提高聚硅氧烷在尼龙中的分散程度，然后再加入含氢硅油交联剂和铂络合物催化剂使尼龙基体中的分散相聚硅氧烷动态硫化，得到硫化的硅橡胶粒子填充的尼龙树脂，从而实现尼龙的硅橡胶增韧。
本发明硅橡胶增韧改性尼龙树脂的制备方法增容与增韧同步进行，可以通过一次加工将硅橡胶在尼龙中均匀分散并将分散相的硅橡胶动态硫化，实现尼龙的增韧。本发明的加工工艺简单，与其它类型的橡胶或弹性体增韧尼龙的方法相比，所制得的尼龙具有良好的耐热耐油性能和耐冲击等优异性能，可用于汽车、建筑和电子电气等领域。
具体实施方式
以下实施例中，熔融混合和动态硫化都是在密炼机中进行的。
所采用的测试方式：
拉伸测试：按GB1040-2006方法测试，拉伸速率为5mm/min。
缺口冲击强度：按GB1843-2008方法测试悬臂梁缺口冲击强度，选用1J摆锤。
邵氏硬度：按ASTM D1415方法测试。
实施例1
将100份的尼龙6，25份的甲基乙烯基聚硅氧烷和6份的相容剂氨基硅油加入到密炼机中进行熔融混合，在230℃下混合10分钟后，再加入1.2份交联剂含氢硅油和0.012份铂络合物催化剂氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷，在230 ℃下进行动态硫化后，取出样品，注塑成样条测试产品性能。
比较例1：将25份的甲基乙烯基聚硅氧烷，1.2份的含氢硅油和0.012份的氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷混合后加入到密炼机中，在230℃下动态硫化，得到硫化的硅橡胶；然后将25份该硫化的硅橡胶、100份尼龙6与6份氨基硅油加入到密炼机中，在230℃下进行混合10 分钟，取出样品，注塑成样条测试产品性能。
比较例2：将100份的尼龙6，25份的甲基乙烯基聚硅氧烷加入到密炼机中，在230℃下混合10分钟后，再加入1.2份的含氢硅油和0.012份的氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷，在230℃下进行动态硫化后，取出样品，注塑成样条测试产品性能。
表1 实施例1与比较例1、比较例2对比试验结果
从表1可看出，将聚硅氧烷先动态硫化再与尼龙混合（比较例1）得到的尼龙树脂力学性能较差，将聚硅氧烷与尼龙混合后再动态硫化（实施例1）能明显改善尼龙树脂的力学性能。在没有添加相容剂的条件下（比较例2），分散相聚硅氧烷在尼龙6基体中分散较差，导致尼龙树脂的力学性能较差。
实施例2
将100份的尼龙6，25份的甲基乙烯基聚硅氧烷和2.5份的氨基硅油加入到密炼机中进行熔融混合，在230 ℃下混合5分钟后，再加入0.8份的含氢硅油和0.008份的氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷，在230℃下进行动态硫化后，取出样品，注塑成样条测试产品性能。
实施例3
将100份的尼龙6，25份的甲基乙烯基聚硅氧烷和2.5份的氨基硅油加入到密炼机中进行熔融混合，在220℃下混合10分钟后，再加入5份的含氢硅油和0.1份的氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷，在220℃下进行动态硫化后，取出样品，注塑成样条测试产品性能。与实施例1和实施例2对比，可以看出，交联剂虽然可以提高硅橡胶的交联度而提高冲击韧性，但是过量加入却会引起冲击强度的下降。
实施例4
将100份的尼龙6，10份的甲基乙烯基聚硅氧烷和1份的氨基硅油加入到密炼机中进行熔融混合，在230℃下混合10分钟后，再加入0.5份的含氢硅油和0.005份的氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷，在230℃下进行动态硫化后，取出样品，注塑成样条测试产品性能。
实施例5
将100份的尼龙6，55份的甲基乙烯基聚硅氧烷和8份的氨基硅油加入到密炼机中进行熔融混合，在225℃下混合8分钟后，再加入1.5份的含氢硅油和0.015份的氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷，在225℃下进行动态硫化后，取出样品，注塑成样条测试产品性能。
实施例6
将100份的尼龙12，25份的甲基乙烯基聚硅氧烷和5份的氨基硅油加入到密炼机中进行熔融混合，在180 ℃下混合10分钟后，再加入1份的含氢硅油和0.01份的氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷，在180℃下进行动态硫化后，取出样品，注塑成样条测试产品性能。
表2 实施例2－6试验性能数据
Claims (9)
1.一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其特征在于，所述尼龙树脂的组成成分按质量份计如下：
2.如权利要求1所述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其特征在于，所述的尼龙的种类为尼龙6、尼龙11、尼龙12和尼龙66。
3.如权利要求1所述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其特征在于，所述聚硅氧烷为每条硅氧烷链上平均至少含有2个乙烯基的聚硅氧烷。
4.如权利要求3所述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其特征在于，所述的聚硅氧烷为甲基乙烯基聚硅氧烷。
5.如权利要求1所述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其特征在于，所述的相容剂为氨基硅油。
6.如权利要求1所述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其特征在于，所述的交联剂为每分子至少含有2个硅氢键的含氢硅油。
7.如权利要求1所述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其特征在于，所述的催化剂为铂络合催化剂。
8.如权利要求7所述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，其特征在于，所述的催化剂为氯铂酸-异丙醇、氯铂酸-四甲基二乙烯基二硅氧烷或氯铂酸-邻苯二甲酸二乙酯中的一种。
9.如权利要求1所述的一种硅橡胶增韧改性的尼龙树脂的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：首先将尼龙、聚硅氧烷和相容剂加入到密炼机或挤出机中进行熔融混合，共混温度180－230℃，共混时间5－10分钟，然后再加入交联剂和催化剂使分散相的聚硅氧烷动态硫化，得到硫化的硅橡胶增韧改性的尼龙树脂，动态硫化的温度为180－230℃。
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