具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料及其制备方法，其在PA66纯树脂中添加特定的ABS树脂、片层状结构填料和相容剂来改善复合材料的吸水率、刚性和低温韧性，使用超低粒径的片层状结构填料尤其是使用超细滑石粉可以显著降低PA66复合材料的吸水率，提高材料干态和湿态下的刚性；在此基础上加入特定的ABS树脂和相容剂苯乙烯/N‑苯基马来酰亚胺/马来酸酐共聚物，由于改善了尼龙树脂、ABS树脂之间以及树脂与填料之间的相容性，因此可以进一步降低PA66复合材料的吸水率，同时大大改善了复合材料的低温韧性，尤其是‑40℃下的低温韧性，使该复合材料可用于特殊工况情况下，如高湿条件、低温极寒气候等，扩展了PA66的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料及其制备方法
本专利技术涉及一种改性PA66复合材料及其制备方法，尤其涉及一种具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料及其制备方法，属于尼龙改性

技术介绍
聚酰胺树脂具有优良的机械性能、优良的阻隔性能、高耐热性、高耐磨性、高耐化学腐蚀等优异的综合性能，广泛应用于机械制造业、电动工具、电子电器及交通运输等领域。但由于PA66大分子链中含有大量的酰胺键(-NH-CO-),这种极性化学键容易与水分子形成氢键，导致PA66具有较强的吸水性，其纯树脂的饱和吸水率可达8％以上，即使在常规室外环境下，PA66的平衡吸水率也可达2.5％以上。PA66制品吸水后容易导致尺寸增大，刚性(模量)大大降低，且随着外部环境(温度、湿度等)的变化而变化。实际使用过程中有些产品对尺寸要求比较高，尤其是对PA66材料吸湿后性能会有非常严格的要求，如吸湿后材料的强度、刚性、低温韧性(-40℃条件下)等。材料科研工作者及工程师们对降低尼龙材料吸水率做过大量研究，其中最主要的两思路是：1)分子结构设计，减少分子链中酰胺键密度，如开发出各种长碳链尼龙，如PA610、PA612、PA1012、PA1212等，这类材料具有较低吸水率，而且具有出色的韧性，但材料刚性较差，如拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量等均比普通PA66低；2)通过PA合金化降低PA材料的吸水率。现有技术中有以PA6为基体，加入以PA12为载体的滑石粉母粒、聚苯醚、相容剂、增韧剂等制备成PA6合金材料，此材料与纯PA6对比，吸水率降低达57.4％，同时材料收缩率也改善明显。现有技术还有先以聚酰胺10-90％、层状硅酸盐粘土3-10％、小于2％添加剂通过挤出造粒得到聚酰胺/层状硅酸卤母粒，再与苯乙烯树脂10-60％、相容剂2-10％、短切玻纤纤维5-20％共混后通过双螺杆挤出造粒，制备得到低吸水率的聚酰胺组合物。现有技术还有以蒙脱土改性尼龙复合物60-90％、玻纤纤维10-40％、抗氧剂及润滑剂，通过双螺杆挤出造料，制备高尺寸稳定性、较低吸水率的复合材料。此外还有包括PA650～60份、玻纤10～40份、PA6T5～10份、增韧剂0～5份的尼龙复合材料，其在常温条件下刚性超高，吸水率较低，在吸湿达到平衡后刚性保持率在90％以上。上述现有技术在降低聚酰胺材料吸水率及提升材料尺寸稳定性方面有较为有效的方案，但具体方案也只适用于特殊的应用领域，如添加玻纤或层状硅酸盐方案会导致材料的韧性大大降低，特别针对产品有90°或180°弯折要求时，此方案基本不可行。而仅通过添加ABS类低吸水率树脂，可获得较低吸水率的同时也可获得高韧性的合金材料，但ABS加入会导致材料变软，模量下降明显。而且目前改善方案主要集中在材料的常温特性对比，未对聚酰胺材料在低温条件下性能进行研究，尤其是低温韧性，但由于有些产品会用于极寒冷的北方，因此对材料有更苛刻的低温要求。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料及其制备方法，得到的PA66复合材料兼具优异的耐低温韧性、低吸水率和高刚性，且制备加工该方法简单，适合工业化生产。本专利技术的技术方案是：本专利技术公开了一种具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料，该PA66复合材料包括下述按重量份计的各组分：PA66树脂29-73份、ABS树脂10-30份、片层状结构填料10-30份、相容剂5-10份、抗氧剂0.2-0.4份和润滑剂0.2-0.6份。其中所述PA66树脂中端羧基与端氨基的摩尔比为(1.5-2.5):1，且PA66树脂的表观熔体粘度在280℃/100s-1测试条件下为300-700Pa·S，该表观熔体粘度是根据ISO11433以剪切速率100s-1和温度280℃条件测定所得。该PA66树脂为由包括六亚甲基二胺和己二酸(盐)的单体聚合制备而成，可以是至少由己二酸和六亚甲基二胺或其盐，如六亚甲基二胺己二酸盐制备得到的聚酰胺66；可以是任选包含其它聚酰胺的单体作为聚酰胺，尤其可使用通过在聚合时添加过量的六亚甲基二胺和乙酸而获得的PA66，或通过在聚合时添加乙酸而获得的PA66。优选PA66EP-158。其中所述ABS树脂中橡胶相聚丁二烯含量50-60wt.％，且聚苯乙烯含量为25-30wt.％，余量为丙烯腈含量。该ABS树脂优选ABSDG-MG94和POWHR181中的一种，更优选为ABSDG-MG94。其中所述片层状结构填料为超细滑石粉，且该片状层结构填料的目数不低于10000目，该超细滑石粉的目数优选不低于11000目，最优为11000-30000目，对应的平均粒径为0.5-1.5μm，优选超细滑石粉HTPUltra5L，该HTPUltra5L的粒径可达30000目，平均粒径为0.5μm。其中所述相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐(SMA)、丁二烯接枝马来酸酐(PB-g-MA)、丙烯腈接枝马来酸酐(SAN-g-MA)和苯乙烯/N-苯基马来酰亚胺/马来酸酐共聚物(MS-NB)中的至少一种，优选苯乙烯/N-苯基马来酰亚胺/马来酸酐共聚物MS-NB。其中所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、胺类抗氧剂和磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。其中所述润滑剂为硬脂酸酰胺类润滑剂、硬脂酸醇酯类润滑剂、硬脂酸盐类润滑剂和长链饱和线性羧酸盐类润滑剂中的至少一种。本专利技术具体公开了一种具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料，其包括下述按重量份计的各组分：PA66树脂29-73份、ABS树脂ABSDG-MG9410-30份、超细滑石粉HTPUltra5L10-30份、相容剂MS-NB5-10份、抗氧剂0.2-0.4份和润滑剂0.2-0.6份。本专利技术还公开了一种上述PA66复合材料的制备方法，该制备方法包括下述步骤：(1)准确称取PA66树脂29-73份、ABS树脂10-30份、片层状结构填料10-30份、相容剂5-10份、抗氧剂0.2-0.4份和润滑剂0.2-0.6份，并将上述各组分投入混合机中进行共混直至均匀，得到预混物；(2)将步骤(1)中所得预混物投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，并挤出造粒，得到PA66复合材料；其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为(40-48):1，螺筒温度为250-270℃，螺杆转速为300-450rpm。本专利技术的有益技术效果是：本申请中的PA66复合材料在PA66纯树脂中添加特定的ABS树脂、片层状结构填料和相容剂来改善复合材料的吸水率、刚性和低温韧性，使用超低粒径的片层状结构填料尤其是使用超细滑石粉可以显著降低PA66复合材料的吸水率，提高材料干态和湿态下的刚性；在此基础上加入特定的ABS树脂和相容剂苯乙烯/N-苯基马来酰亚胺/马来酸酐共聚物，由于改善了尼龙树脂、ABS树脂之间以及树脂与填料之间的相容性，因此可以进一步降低PA66复合材料的吸水率，同时大大改善了复合材料的低温韧性，尤其是-40℃下的低温韧性，使该复合材料可用于特殊工况情况下，如高湿条件、低温极寒气候等，扩展了PA66的应用领域。具体实施方式为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合具体实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述，以下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料，其特征在于：包括下述按重量份计的各组分：PA66树脂29‑73份、ABS树脂10‑30份、片层状结构填料10‑30份、相容剂5‑10份、抗氧剂0.2‑0.4份和润滑剂0.2‑0.6份；其中所述ABS树脂中橡胶相聚丁二烯含量50‑60wt.％，且聚苯乙烯含量为25‑30wt.％，余量为丙烯腈含量；其中所述片层状结构填料为超细滑石粉，且该片状层结构填料的目数不低于10000目；其中所述相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐、丁二烯接枝马来酸酐、丙烯腈接枝马来酸酐和苯乙烯/N‑苯基马来酰亚胺/马来酸酐共聚物中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料，其特征在于：包括下述按重量份计的各组分：PA66树脂29-73份、ABS树脂10-30份、片层状结构填料10-30份、相容剂5-10份、抗氧剂0.2-0.4份和润滑剂0.2-0.6份；其中所述ABS树脂中橡胶相聚丁二烯含量50-60wt.％，且聚苯乙烯含量为25-30wt.％，余量为丙烯腈含量；其中所述片层状结构填料为超细滑石粉，且该片状层结构填料的目数不低于10000目；其中所述相容剂为苯乙烯接枝马来酸酐、丁二烯接枝马来酸酐、丙烯腈接枝马来酸酐和苯乙烯/N-苯基马来酰亚胺/马来酸酐共聚物中的至少一种。2.根据权利要求1所述的具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料，其特征在于：所述PA66树脂中端羧基与端氨基的摩尔比为(1.5-2.5):1，且PA66树脂的表观熔体粘度在280℃/100s-1测试条件下为300-700Pa·S。3.根据权利要求2所述的具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料，其特征在于：所述PA66树脂为由包括六亚甲基二胺和己二酸(盐)的单体聚合制备而成。4.根据权利要求1所述的具有优异低温韧性、低吸水率和高刚性的PA66复合材料，其特征在于：所述ABS树脂为ABSDG-MG94和POWHR181中的一种。5.根据权利要求1所述的具有优异低温韧性、低吸水...

【专利技术属性】
技术研发人员：易新，张永，夏建盟，吴长波，王丰，郑一泉，
申请(专利权)人：江苏金发科技新材料有限公司，上海金发科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32