CN115011110B - 一种pa6载体增韧母粒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PA6载体增韧母粒，由以下重量百分比的原料制成：PA6聚合物60%~70%，马来酸酐接枝的PE树脂30%~40%。两种聚合物经过双螺杆挤出的粒子经过30 kGy‑60kGy的电子束辐照后，得到最终的PA6载体增韧母粒，该母粒可用于制备增韧、增强增韧尼龙，相比于直接马来酸酐接枝PE增韧剂，能有效提高尼龙材料的冲击强度，具有优良的性价比。本发明还公开了一种尼龙增韧剂的制备方法，其制备方法简单，操作性强，可控性好，重现性好，易于工业化生产，具有较好的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种PA6载体增韧母粒及其制备方法和应用。
背景技术
尼龙是五大通用工程塑料之首，具有优异的机械强度，耐热、耐油、耐弱酸、耐碱和一般溶剂，无毒，无臭，电绝缘性好。缺点是缺口冲击性能一般，尤其是其低温冲击性能太低，如需使用在韧性要求高或低温环境下，则需要对其进行增韧改性。
尼龙的增韧以弹性体增韧的效果最佳，即通过接枝的化学改性方法在柔软的聚烯烃弹性体分子上接枝可与尼龙分子发生化学反应的极性单体，使聚烯烃弹性体以微小颗粒均匀的分散在尼龙基体中并与尼龙形成牢固的界面层，当受到外界冲击时，柔软的聚烯烃弹性体首先吸收能量，产生空洞化和屈服，进而通过界面传递引发银纹和剪切带，大量消耗能量，宏观上起到提高材料冲击强度的效果。在这一理论方法中，弹性体在体系中的分散尺寸、弹性体与尼龙基体的界面结合力、弹性体本身的低温性能是整个材料冲击性能优劣的关键，弹性体在体系中的粒径越小，界面界面力越高，增韧剂越软，冲击强度也就越高。
目前最通用的尼龙增韧剂均为马来酸酐接枝的聚烯烃弹性体，即马来酸酐接枝的POE和EPDM，而马来酸酐接枝的PE由于其低温韧性远差于聚烯烃弹性体，因此增韧效果大打折扣。
CN104292821A、CN108623893A公开了一种尼龙增韧母粒及其制备方法。该发明先将聚烯烃弹性体、稀释剂、引发剂、接枝单体和粘附剂混合均匀加入到挤出机中，然后将尼龙、抗氧剂和增塑剂加入到挤出机的第九区中，挤出机各段温度设定为80～235℃；熔融塑化，反应，共混挤出，造粒，冷却、干燥，即得尼龙增韧增塑母粒。CN106893318A公开了一种超细全硫化粉末橡胶增韧耐高温尼龙材料及其制备方法，该方法先将超细全硫化丁苯橡胶、超细全硫化羧基丁苯橡胶、超细全硫化丙烯酸酯橡胶、超细全硫化丁腈橡胶、超细全硫化羧基丁腈橡胶和超细全硫化硅橡胶中的任意一种或几种制备增韧母粒，然后将各原料按照配比混合后，经挤出、牵条和切粒后得到超细全硫化粉末橡胶增韧耐高温尼龙复合材料。CN110655785A公开了一种适用于低温尼龙扎带的尼龙母粒及其制备方法和应用。该方法尼龙6 58-85%；增韧剂10-30%；抗氧化剂0 .1-2 .5%；润滑剂2-7 .5%；成核剂0 .1-2%；尼龙6的相对硫酸粘度为2 .3-3 .2；制备方法：按配方称取各原料，混合，挤压造粒，干燥，制成；在注塑时将少量的尼龙母粒与尼龙基料混合注塑即可制成尼龙扎带，避免了大部分的尼龙基料需要经过两次热加工的缺陷。
发明内容
本发明提供了一种PA6载体增韧母粒，能够明显提高马来酸酐接枝PE对尼龙的增韧效果，具有优良的性价比。
本发明还提供了一种PA6载体增韧母粒的制备方法，其制备工艺简单，可操作性强、重现性好，易于工业化生产。
一种PA6载体增韧母粒，由以下重量百分比的原料制成：
PA6聚合物 60%~70%；
马来酸酐接枝的PE树脂 30%~40%；
为了得到更好的发明效果，对本发明进行进一步的优选：
所述的PA6聚合物为黏度2.4-2.8之间，且端氨基含量大于45 mmol/kg。优选黏度为2.8黏，端氨基含量为50 mmol/kg。
所述的马来酸酐接枝PE聚合物为HDPE、LLDPE、LDPE中的一种或两种，且马来酸酐接枝率在0.5-1.0%之间。优选LLDPE，且马来酸酐接枝率在1.0%
所述的一种PA6载体增韧母粒的制备方法，包括以下步骤：
1）将马来酸酐接枝的PE聚合物与PA6聚合物混合均匀后，加入高剪切的双螺杆挤出机中挤出，后经过水冷、切粒和干燥，得到PA6载体增韧粒子，优选颗粒直径3mm±0.5mm；
2）将步骤1）中的PA6载体增韧粒子经过30 kGy -60kGy的电子束辐照，得到最终的PA6载体增韧母粒。优选辐照剂量50 kGy。
5、根据权利要求4所述的尼龙增韧剂的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述的双螺杆挤出机从进料段到机头的第一温度段至第八温度段的温度控制范围分别为：220℃，210℃，200℃，190℃，180℃，170℃，160℃，160℃，模头的温度为220℃。螺杆转速700-800RPM。
所述的PA6载体增韧母粒可用于制备增韧、增强增韧尼龙，相比于马来酸酐接枝PE增韧剂，能有效提高尼龙材料的冲击强度。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明PA6载体增韧母粒，相比于马来酸酐接枝PE增韧剂，能有效提高尼龙的冲击强度，具有优良的性价比。
本发明尼龙增韧剂的制备方法，操作简单，可操作性强，可控性好，重现性好，易于工业化生产，具有较好的经济效益。
具体实施方式
实施例1
将马来酸酐接枝LLDPE(合城HS3-210x)与PA6(集盛4407)按质量比40：60加入混合机中混合1min后加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机从进料段到机头的第一温度段至第八温度段的温度分别为：220℃，210℃，200℃，190℃，180℃，170℃，160℃，160℃，模头的温度为220℃。螺杆转速700-800RPM。挤出后经过常温水冷、切粒（粒子直径为3mm±0.5mm），然后干燥（90℃，2h），得到PA6载体增韧粒子。
将得到的PA6载体增韧粒子经过30 kGy的电子束辐照，得到最终的PA6载体增韧母粒。
将最终得到的PA6载体增韧母粒与PA6（新会美达2800）按40：60混合，通过双螺杆挤出机，双螺杆挤出机从进料段到机头的第一温度段至第八温度段的温度分别为：220℃，230℃，230℃，220℃，220℃，210℃，210℃，210℃，模头的温度为230℃。螺杆转速400RPM。挤出后经过常温水冷、切粒，然后干燥（90℃，2h），通过注塑机注塑样条进行力学性能测试。
实施例2
将马来酸酐接枝LLDPE(合城HS3-210x)与PA6(集盛4407)按质量比40：60加入混合机中混合1min后加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机从进料段到机头的第一温度段至第八温度段的温度分别为：220℃，210℃，200℃，190℃，180℃，170℃，160℃，160℃，模头的温度为220℃。螺杆转速700-800RPM。挤出后经过常温水冷、切粒（粒子直径为3mm±0.5mm），然后干燥（90℃，2h），得到PA6载体增韧粒子。
将得到的PA6载体增韧粒子经过50 kGy的电子束辐照，得到最终的PA6载体增韧母粒。
将最终得到的PA6载体增韧母粒与PA6（新会美达2800）按40：60混合，通过双螺杆挤出机，双螺杆挤出机从进料段到机头的第一温度段至第八温度段的温度分别为：220℃，230℃，230℃，220℃，220℃，210℃，210℃，210℃，模头的温度为230℃。螺杆转速400RPM。挤出后经过常温水冷、切粒，然后干燥（90℃，2h），通过注塑机注塑样条进行力学性能测试。
实施例3
将马来酸酐接枝HDPE(合城HS3-008)与PA6(集盛4407)按质量比40：60加入混合机中混合1min后加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机从进料段到机头的第一温度段至第八温度段的温度分别为：220℃，210℃，200℃，190℃，180℃，170℃，160℃，160℃，模头的温度为220℃。螺杆转速700-800RPM。挤出后经过常温水冷、切粒（粒子直径为3mm±0.5mm），然后干燥（90℃，2h），得到PA6载体增韧粒子。
将得到的PA6载体增韧粒子经过50 kGy的电子束辐照，得到最终的PA6载体增韧母粒。
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对比例1
将马来酸酐接枝LLDPE(合城HS3-210x)与PA6(新会美达2800) 和PA6(集盛4407)按质量比16：60：24加入混合机中混合1min后加入双螺杆挤出机中挤出，双螺杆挤出机从进料段到机头的第一温度段至第八温度段的温度分别为：220℃，210℃，200℃，190℃，180℃，170℃，160℃，160℃，模头的温度为220℃。螺杆转速700-800RPM。挤出后经过常温水冷、切粒，通过注塑机注塑样条进行力学性能测试。
将应用例1、应用例2、应用例3和对比例1制备的增韧PA6合金进行性能检测，其测试方法和测试结果列于表1。
表1
| 性能 | 单位 | 测试方法 | 应用例1 | 应用例2 | 应用例3 | 对比例1 |
| 密度 | g/cm3 | GB/T 1033.1 | 1.08 | 1.08 | 1.08 | 1.08 |
| 弯曲强度 | MPa | GB/T9341 | 76 | 75 | 75 | 81 |
| 弯曲模量 | MPa | GB/T9341 | 1932 | 1918 | 1950 | 2012 |
| 拉伸强度 | MPa | GB/T1040.2 | 51 | 52 | 52 | 57 |
| 简支梁缺口冲击强度(23℃) | kJ/m2 | GB/T1043.1 | 32 | 37 | 30 | 16 |
从以上数据对比可以看到，采用实施例1、实施例2、实施例3制备的PA6增韧母粒增韧改性后的PA6材料与直接采用马来酸酐接枝PE增韧剂改性材料相比，冲击强度有明显提高。
Claims (3)
1.一种PA6载体增韧母粒，由以下重量百分比的原料制成：
PA6聚合物 60%~70%；
马来酸酐接枝PE树脂 30%~40%；
其特征在于所述的PA6载体增韧母粒由以下制备方法制得，制备方法包括以下步骤：
1）将马来酸酐接枝PE树脂与PA6聚合物混合均匀后，加入双螺杆挤出机中挤出，后经过水冷、切粒和干燥，得到PA6载体增韧粒子；
2）将步骤1）中的PA6载体增韧粒子经过30kGy -60kGy的电子束辐照，得到最终的PA6载体增韧母粒；
所述的PA6聚合物黏度为2.4-2.8之间，且端氨基含量大于45mmol/kg；
所述的马来酸酐接枝PE树脂中的PE为HDPE、LLDPE、LDPE中的一种或三种；且马来酸酐接枝率在0.5-1.0%之间。
2.根据权利要求1所述的PA6载体增韧母粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将马来酸酐接枝PE树脂与PA6聚合物混合均匀后，加入双螺杆挤出机中挤出，后经过水冷、切粒和干燥，得到PA6载体增韧粒子；
2）将步骤1）中的PA6载体增韧粒子经过30kGy -60kGy的电子束辐照，得到最终的PA6载体增韧母粒。
3.根据权利要求2所述的PA6载体增韧母粒的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述的双螺杆挤出机从进料段到机头的第一温度段至第八温度段的温度控制范围分别为：220℃，210℃，200℃，190℃，180℃，170℃，160℃，160℃，模头的温度为220℃，螺杆转速700-800RPM。
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| 彭治汉 等.《塑料工业手册 聚酰胺》.化学工业出版社,2001,(第1版),第287-288页. * |
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