CN115850584A - 一种改善聚酰胺性能的聚合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物及其制备方法，聚合物的制备原料包括超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、引发剂、多官能团单体、抗氧剂；制备方法如下：将聚烯烃，引发剂，多官能团单体，抗氧剂，混合好后通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述聚合物。本发明制备得到的聚合物与聚酰胺在重量比为1：(10‑19)的比例下混合，既能提高聚合物的耐磨性，又能提高聚合物的韧性。
Description
技术领域
本发明涉及C08L23/06技术领域，具体涉及一种改善聚酰胺性能的聚合物及其制备方法。
背景技术
聚酰胺是常见的五大工程塑料之一，以聚酰胺为原料制备得到的器材和部件具有耐磨、耐腐蚀、耐热等多种优良性能。但是聚酰胺材料自身加工困难，并且聚酰胺材料的韧性不佳，限制了聚酰胺制品的应用。在实际生产加工过程中，为了提高聚酰胺的韧性，常加入增韧剂，例如橡胶、聚烯烃。
中国专利CN104177825A公开了一种聚酰胺增韧剂，制备原料包括乙烯-辛烯共聚物弹性体、聚丙烯、接枝单体、引发剂等物质，通过增韧的使用，提高了聚酰胺的抗冲击性能，提高了聚酰胺的韧性，但是该专利得到的增韧剂对于增加聚酰胺的耐磨性效果一般。中国专利CN106497055B公开了一种耐磨尼龙复合材料，制备原料包括聚酰胺树脂、聚酰亚胺、超细聚四氟乙烯微粉、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等，得到的尼龙复合材料耐磨性好。
基于此，本发明提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物及其制备方法。
发明内容
本发明第一个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物，制备原料按重量份计，包括20-120聚烯烃、0.1-1份引发剂、0.2-2份多官能团单体、0.1-1份抗氧剂。
在一种优选的实施方式中，所述聚烯烃通过聚合单体共聚得到，所述聚合单体选自乙烯、丙烯、丁烯、辛烯、戊烯、丁二烯、己烯中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述聚烯烃的聚合单体为乙烯。
在一种优选的实施方式中，所述聚烯烃为聚烯烃I和聚烯烃II的复配物质，其中聚烯烃I在190℃*10kg条件下的熔融指数为2-20g/10min，聚烯烃II在190℃*2.16kg条件下的熔融指数为5-10g/10min。
在一种优选的实施方式中，所述聚烯烃I和聚烯烃II的重量比为(8-10)：(0.01-2)。
在一种优选的实施方式中，所述聚烯烃I和聚烯烃II的重量比为(8-10)：(0.1-1)。更优选的，所述聚烯烃I和聚烯烃II的重量比为9:0.4。
在本申请中，聚烯烃I为超高分子量聚乙烯，密度为0.96-0.97g/cm3，聚烯烃II为高密度聚乙烯。高密度聚乙烯在优化超高分子量聚乙烯的加工性能的同时，会降低最终得到的聚合物的耐冲击性能和耐摩擦性能，为了保持最终得到的聚合物的各方性能，通常需要加入成核剂，但是成核剂在聚烯烃体系中相容性不佳，为了进一步改善成核剂的相容性，还需要再进行原料的添加。
然而申请人在实验过程中发现，以重量比为9:0.4的比例复配超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯，制备得到的聚合物耐磨性好、力学性能可以得到保持，申请人认为原因在于，超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯之间的相容性较好，并且在本申请中加入的高密度聚乙烯具有的高结晶度可以在一定程度上作为了超高分子量聚乙烯的成核剂，混合制备聚合物的过程中，改善了聚合物的加工性能，还保持了聚合物的耐磨性、韧性等力学性能。
在一种优选的实施方式中，所述引发剂选自过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述过氧化物引发剂选自二烷基过氧化物、酰类过氧化物、氢过氧化物、碳酸酯过氧化物中的至少一种。优选的，所述过氧化物引发剂为二烷基过氧化物。
在一种优选的实施方式中，所述二烷基过氧化物选自2,5-二甲基-2,5-(叔丁基过氧)乙烷、2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧)-3-乙炔、二(叔丁基过氧异丙基)苯、过氧化二异丙苯、过氧化二叔丁基中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述二烷基过氧化物为2,5-二甲基-2,5-(叔丁基过氧)乙烷和二(叔丁基过氧异丙基)苯的复配物质。在本申请中，2,5-二甲基-2,5-(叔丁基过氧)乙烷和二(叔丁基过氧异丙基)苯的重量比为1：(0.1-2)。
在一种优选的实施方式中，所述2,5-二甲基-2,5-(叔丁基过氧)乙烷和二(叔丁基过氧异丙基)苯的重量比为1：0.2。
在一种优选的实施方式中，所述多官能团单体中的官能团选自环氧基、酸酐、碳碳双键、羧基、羟基、氨基中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述多官能团单体选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺、聚乙二醇丙基丙烯酸酯中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述多官能团单体选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐、丙烯酸中的至少一种。更优选的，所述多官能团单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯。
在一种优选的实施方式中，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的复配物质。
在一种优选的实施方式中，所述受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的重量比为(2-3)：(1-1.5)。更优选的，所述受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的重量比为2.5:1。
在一种优选的实施方式中，所述受阻酚类抗氧剂选自3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八烷醇酯、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、N，N’-双[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰]肼中的至少一种。更优选的，所述受阻酚类抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
在一种优选的实施方式中，所述亚磷酸酯抗氧剂选自三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、双(2,4-二叔丁基苯酚)季戊四醇二亚磷酸酯、四苯基二丙二醇二亚磷酸酯、亚磷酸三异辛酯中的至少一种。更优选的，所述亚磷酸酯抗氧剂为三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
在一种优选的实施方式中，所述制备原料按重量份计，包括90份聚烯烃I、4份聚烯烃II、0.8份引发剂、2份多官能团单体、0.8份抗氧剂。
本发明第二个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的制备方法，包括以下步骤：将聚烯烃，引发剂，多官能团单体，抗氧剂，混合好后通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述聚合物。
在一种优选的实施方式中，所述双螺杆挤出机的挤出温度为190-210℃，所述双螺杆挤出机的径长比为(40-60)：1。
本发明第三个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的应用，应用于聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯，提高材料的耐磨性和韧性。
在一种优选的实施方式中，所述聚合物与聚酰胺材料的重量比为1：(10-19)。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1.本发明制备得到的聚合物，制备原料简单，加入重量比为(8-10)：(0.01-2)的超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯，通过高密度聚乙烯的高结晶度与相对较低的分子量，可以在聚合物中作为成核剂，在改善聚合物的加工性能的同时，还保持了聚合物的耐磨性、韧性等力学性能。
2.本发明得到的聚合物，相比于常规的耐磨剂如聚四氟乙烯，作为聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯等聚合物中添加剂，既能提高聚合物的耐磨性，又能提高聚合物的韧性。
3.本发明得到的聚合物，在作为添加剂加入聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯等材料中，使用量为5-10％即可对韧性、耐磨性能有较大的提升。
具体实施方式
实施例1
本实施例第一个方面提出来的一种改善聚酰胺性能的聚合物，制备原料按重量份计，包括90份超高分子量聚乙烯、4份高密度聚乙烯、0.8份引发剂、2份甲基丙烯酸缩水甘油酯、0.8份抗氧剂。
超高分子量聚乙烯的熔融指数为2-20g/10min(190℃*10kg)，密度为0.96-0.97g/cm3，购买于日本三井公司，型号为L3000。
高密度聚乙烯的熔融指数为5-10g/10min(190℃*2.16kg)，购买于辽宁盘锦公司，型号为5070。
引发剂为重量比为1:0.2的2,5-二甲基-2,5-(叔丁基过氧)乙烷和二(叔丁基过氧异丙基)苯。2,5-二甲基-2,5-(叔丁基过氧)乙烷的CAS号78-63-7。
抗氧剂为重量比为2.5:1的四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和亚磷酸酯抗氧剂为三(2.4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。
本实施例第二个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的制备方法，包括以下步骤：将超高分子量聚乙烯，高密度聚乙烯，引发剂，甲基丙烯酸缩水甘油酯，抗氧剂，混合好后通过双螺杆挤出机在210℃下挤出造粒，双螺杆挤出机的径长比为48:1。
本实施例第三个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的应用，应用于聚酰胺、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯，提高材料的耐磨性和韧性。
实施例2
本实施例第一个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物，第二个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的制备方法，第三个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的应用。具体所用原料和实施方式同实施例1，不同之处在于，高密度聚乙烯的重量份为15份。
实施例3
本实施例第一个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物，第二个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的制备方法，第三个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的应用。具体所用原料和实施方式同实施例1，不同之处在于，高密度聚乙烯的重量份为25份。
实施例4
本实施例第一个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物，第二个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的制备方法，第三个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的应用。具体所用原料和实施方式同实施例1，不同之处在于，甲基丙烯酸缩水甘油酯替换成马来酸酐。
实施例5
本实施例第一个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物，第二个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的制备方法，第三个方面提出了一种改善聚酰胺性能的聚合物的应用。具体所用原料和实施方式同实施例1，不同之处在于，甲基丙烯酸缩水甘油酯替换成丙烯酸。
性能测试
1.将实施例制备得到的聚合物与PA6混合，得到混合物，参考GB/T 1303标准，进行拉伸强度、断裂伸长率、缺口冲击强度、体积损失率的性能测试，数据记录在表1中。测试标准参考ASTM相关标准。对比例为不加入本发明实施例聚合物的PA6。
体积损失率的检测方法参考GB/T 5478-2008，测试条件(1)如下：砂轮类型：CS-17；转速：60rpm；负载：1000g；耐磨次数：200r；实验室环境条件：(23±2)℃，(50±5)％RH(湿度)。
表1
2.将实施例1制备得到的聚合物与PA66混合，得到混合物，与PA66、加入聚四氟乙烯的PA66进行摩擦系数、磨损量、缺口冲击强度的性能测试，数据记录在表2中。
测试条件(2)如下：无水干燥的混合物；试验条件：23℃；接触材质：S45C；负重：0.75MPa；速度：30m/min；滑动距离：3km。
表2
Claims (10)
1.一种改善聚酰胺性能的聚合物，其特征在于，制备原料按重量份计，包括：包括20-120聚烯烃、0.1-1份引发剂、0.2-2份多官能团单体、0.1-1份抗氧剂。
2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚烯烃通过聚合单体共聚得到，所述聚合单体选自乙烯、丙烯、丁烯、辛烯、戊烯、丁二烯、己烯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚烯烃为聚烯烃I和聚烯烃II的复配物质，其中聚烯烃I在190℃*10kg条件下的熔融指数为2-20g/10min，聚烯烃II在190℃*2.16kg条件下的熔融指数为5-10g/10min。
4.根据权利要求3所述的聚合物，其特征在于，所述聚烯烃I和聚烯烃II的重量比为(8-10)：(0.01-2)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的聚合物，其特征在于，所述多官能团单体中的官能团选自环氧基、酸酐、碳碳双键、羧基、羟基、氨基中的至少一种。
6.根据权利要求1-4任一项所述的聚合物，其特征在于，所述引发剂选自过氧化物引发剂、偶氮类引发剂、氧化还原引发剂中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的聚合物，其特征在于，所述过氧化物引发剂选自二烷基过氧化物、酰类过氧化物、氢过氧化物、碳酸酯过氧化物中的至少一种。
8.根据权利要求1-4任一项所述的聚合物，其特征在于，所述抗氧剂是受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的复配物质。
9.根据权利要求8所述的聚合物，其特征在于，所述受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂的重量比为(2-3)：(1-1.5)。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将聚烯烃，引发剂，多官能团单体，抗氧剂，混合好后通过双螺杆挤出机挤出造粒，得到所述聚合物。
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