一种聚酚氧/聚酰胺共混材料的反应增容方法技术

本发明专利技术提供了一种聚酚氧/聚酰胺共混体系的反应增容方法，特指以具有直链烷烃和芳环有序排列结构的二异氰酸酯为增容剂，将聚酚氧、聚酰胺和增容剂按配比在双螺杆挤出机中进行反应性熔融共混，制备具有优良刚性和韧性的聚酚氧/聚酰胺共混材料。在聚酚氧与聚酰胺熔融共混过程中，通过二异氰酸酯增容剂在聚酚氧与聚酰胺相界面间引发的化学反应，在相界面间形成化学键结合，从而起到促进共混分散、提高相界面结合力的作用，得到的聚酚氧/聚酰胺反应增容共混物具有微观相分离形貌且相界面结合牢固，既保留了聚酚氧树脂优良的刚性，又大幅度提高了共混材料的韧性。该反应增容方法操作简单，生产成本低，制得的共混材料性能优良。

A reaction compatibilization method for polyphenoxy / polyamide blends

【技术实现步骤摘要】
一种聚酚氧/聚酰胺共混材料的反应增容方法
本专利技术属于高分子材料反应加工领域，具体涉及一种聚酚氧/聚酰胺共混材料的反应增容方法。
技术介绍
聚酚氧是由双酚A和环氧氯丙烷在碱性环境下发生缩聚反应制备出的一种具有线型大分子链结构的非晶聚合物，其结构单元上带有苯环、亚丙基和仲羟基，因此具有突出的刚性和硬度，较好的抗蠕变性和较低的制品成型收缩率，优良的电性能以及较宽的成型加工温度范围，广泛用于制造电子计算机零部件、电工仪表零部件、输气及输油管道、建筑装饰材料、各种生活用具和硬包装材料等；但是聚酚氧的冲击韧性较差，耐溶剂性能不佳。聚酰胺是一类机械强度高、韧性和耐磨性突出、耐溶剂和自润滑性好的结晶性工程塑料，适合于制造机械传动结构件、耐磨零部件、家用电器零部件、汽车零部件等；但是由于聚酰胺的吸水性较大，导致其制品的尺寸稳定性较差，而且聚酰胺的热变形温度偏低。将聚酚氧与聚酰胺进行共混制备聚酚氧/聚酰胺共混材料，既可以使共混物保留聚酚氧组份优良的刚性，又可以通过聚酰胺组份提高共混物的韧性和耐溶剂性能，由此实现共混物中两种组份在性能上的优势互补，获得一种综合性能优异的共混工程塑料，进而拓展聚酚氧的应用领域。聚酚氧与聚酰胺共混制备性能优异的共混塑料合金的前提条件是：二者共混后能够在共混物中形成具有微观相分离且相界面结合牢固的共混形貌。尽管聚酚氧分子链上的羟基与聚酰胺分子链中的酰胺基团可以通过氢键作用有利于二者共混相容，但是由于聚酚氧组份和聚酰胺组分在结晶性能上的巨大差异，二者简单熔融共混后共混物的相界面结合力比较差，导致共混物力学性能下降，共混组份的优良性能在共混物中无法充分表现出来，因而共混物不具有实际应用价值。为了制备出具有实际应用价值的高性能聚酚氧/聚酰胺共混材料，需要开发特定的增容技术来促进聚酚氧与聚酰胺的共混相容，提高共混物相界面的结合力，形成宏观均匀、微观相分离且相界面结合牢固的共混形貌。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种促进聚酚氧与聚酰胺共混相容的反应增容方法，该方法可以在促进二者共混分散的同时，大幅度提高相界面的结合力，从而制备出具有宏观均匀、微观相分离且相界面结合牢固的聚酚氧/聚酰胺共混工程塑料。本专利技术的专利技术人已进行了深入的研究以解决上述技术问题，并且发现在聚酚氧与聚酰胺熔融共混过程中，加入携带特定反应基团和具有特定化学结构的有机化合物作为增容剂，可以在熔融共混过程中诱发聚酚氧组分与聚酰胺组分之间的界面化学反应，从而在相界面间形成化学结合，起到促进共混分散、提高相界面结合力的作用，形成微观相分离且相界面牢固结合的共混形貌，制备的聚酚氧/聚酰胺共混材料具有优良的刚性和韧性。本专利技术提供的制备聚酚氧/聚酰胺共混材料的反应增容方法如下：将经过充分干燥的聚酚氧树脂、聚酰胺树脂按照一定配比混合，然后与具有直链烷烃与芳环有序排列结构的二异氰酸酯增容剂同时加入到共混设备中，在熔融状态下进行反应性熔融共混，由此制得聚酚氧/聚酰胺共混材料。上述方法中所述的增容剂为具有直链烷烃与芳环有序排列结构的二异氰酸酯，其合成路线为：以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和带有直链烷烃的二元醇HO-(-CH2)n-OH(n＝6～8)为反应原料，反应配比为2.1:1(MDI过量)。将MDI加入反应瓶中，反应瓶用氩气惰性气体保护。先将反应瓶加热到50℃，然后在搅拌下滴加直链烷烃二元醇，控制滴加速度以防止反应体系过热。滴加完毕后将反应混合液加热到140℃、压力为1.5Mpa下继续反应2小时。反应体系冷却后，过滤反应物，并对滤液进行精馏，得到具有直链烷烃与芳环有序排列结构的二异氰酸酯有机化合物。其化学结构如下式：其中，n在6～8之间，分子量在600～630之间。该化合物用代号MAG表示。反应增容共混的具体步骤为：(1)双螺杆挤出机加热到设定温度，将颗粒状态的聚酚氧树脂与聚酰胺树脂均匀混合后加入双螺杆挤出机的喂料机，喂料机螺杆以固定喂料频率将混合物料从喂料口送入双螺杆挤出机中进行熔融共混挤出。(2)使用高压计量泵将二异氰酸酯增容剂液体从双螺杆挤出机混炼段前端的液体注入口连续注入，双螺杆挤出机混炼段采用有利于低粘液体与高粘熔体混合的螺杆组合设计，一方面使液体物料与聚合物熔体在混炼段迅速混合，另一方面可以适当延长共混物料在双螺杆挤出机中的停留时间，从而获得较好反应增容效果。(3)通过双螺杆挤出机尾部的真空排气口抽去低分子挥发物，挤出熔体经冷却切粒即得到最终聚酚氧/聚酰胺共混物。上述方法中所述聚酚氧树脂的数均分子量范围为20000～60000，优选为35000～50000；玻璃化转变温度为90℃～105℃，优选为95℃～100℃。上述方法中所述聚酰胺树脂为脂肪族聚酰胺，可以是尼龙6、尼龙66、尼龙1010、尼龙610、尼龙612、尼龙9、尼龙10、尼龙11、尼龙12中的一种，优选为尼龙6、尼龙66或尼龙1010；聚酰胺的数均分子量范围为10000～50000，优选为20000～30000。上述方法中所述的共混设备为双螺杆挤出机，双螺杆挤出机的熔融挤出温度取决于反应增容共混体系中聚酰胺树脂的熔点。其中，反应熔融共混过程中加料段温度应比聚酰胺树脂熔点低20℃～25℃，混炼段温度应比聚酰胺树脂熔点高15℃～20℃；双螺杆挤出机螺杆转速为100rpm～200rpm，优选为130rpm～160rpm。上述方法制得的聚酚氧/聚酰胺共混材料中聚酚氧树脂与聚酰胺树脂的质量比为：60～90：10～40，所述增容剂的用量为聚酚氧树脂与聚酰胺树脂总质量的1～4％；优选为聚酚氧树脂与聚酰胺树脂的质量比为：70：30，所述增容剂的用量为聚酚氧树脂与聚酰胺树脂总质量的2～3％。采用了上述技术方案后，本专利技术可以实现的有益效果是：在聚酚氧与聚酰胺熔融共混过程中，加入了具有直链烷烃与芳环有序排列结构的二异氰酸酯化合物作为增容剂，该二异氰酸酯化合物的特定化学结构使其在熔融共混过程中既不容易溶解于共混体系的聚酚氧相，也不容易溶解于共混体系的聚酰胺相，而主要分散聚集在聚酚氧相与聚酰胺相的相界面间，通过其携带的-NCO基团与聚酚氧分子链上仲羟基的化学反应以及与聚酰胺分子链上胺基和亚胺基的化学反应，在聚酚氧相与聚酰胺相之间形成化学结合，从而起到促进共混分散、提高相界面结合力的作用，形成的共混物具有微观相分离形貌，并且相界面结合牢固。制备的聚酚氧/聚酰胺共混材料既保留了聚酚氧树脂优良的刚性，且悬臂梁缺口冲击强度较聚酚氧树脂提高三倍以上。由本专利技术提供的反应增容方法操作简单，制备成本低，得到的聚酚氧/聚酰胺共混材料性能优异，较聚酚氧树脂有明显的应用优势。附图说明图1为实施例1PHE/PA6反应增容共混体系的扫描电镜图；图2为实施例1PHE/PA66反应增容共混体系的扫描电镜图；图3为实施例1PHE/PA1010反应增容共混体系的扫描电镜图；图4为对比实施例1PHE/PA6/MAG反应增容共混体系的扫描电镜图；图5为对比实施例1PHE/PA66/MAG反应增容共混体系的扫描电镜图；图6为对比实施例1PHE/PA1010/MAG反应增容共混体系的扫描电镜图；具体实施方式以下用具体实施例对本专利技术进行进一步说明，所述的实施例仅对本专利技术做出说明，并非对本专利技术做出限制。本专利技术实施例中所示的各项本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备聚酚氧/聚酰胺共混材料的增容剂，其特征在于：所述增容剂为具有直链烷烃与芳环有序排列结构的二异氰酸酯有机化合物，其结构为：

【技术特征摘要】
1.一种用于制备聚酚氧/聚酰胺共混材料的增容剂，其特征在于：所述增容剂为具有直链烷烃与芳环有序排列结构的二异氰酸酯有机化合物，其结构为：其中，n为6～8之间，分子量范围为600～630。2.根据权利要求1所述的用于制备聚酚氧/聚酰胺共混材料的增容剂，其特征在于：所述增容剂的合成方法为：以质量比为2.1:1的二苯基甲烷二异氰酸酯和带有直链烷烃的二元醇HO-(-CH2)n-OH(n＝6～8)为反应原料，将二苯基甲烷二异氰酸酯加入反应瓶中，反应瓶用氩气保护，先将反应瓶加热到50℃，然后在搅拌下滴加直链烷烃二元醇，滴加完毕后将反应混合液加热到140℃、压力为1.5Mpa下继续反应2小时，反应体系冷却后过滤反应物，并对滤液进行精馏，得到具有直链烷烃与芳环有序排列结构的二异氰酸酯有机化合物。3.一种根据权利要求1所述的增容剂用于制备聚酚氧/聚酰胺共混材料的反应增容方法，其特征在于：所述反应增容方法的具体步骤为：(1)将粒状的聚酚氧树脂与粒状聚酰胺树脂均匀混合后加入双螺杆挤出机的喂料机；(2)使用高压计量泵将带有直链烷烃和芳环有序排列结构的二异氰酸酯液体增容剂从双螺杆挤出机混炼段前端的液体注入口连续注入，使液体物料与树脂聚合物熔体进行熔融挤出共混；(3)通过双螺杆挤出机尾部的真空排气口抽去低分子挥发物，挤出熔体经冷却切粒即得到聚酚氧/聚酰胺共混材料。4.根据权利要求3所述的用于制备聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞强，谭珏，蒋姗，丁永红，张洪文，王克敏，刘晶如，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32