一种高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料及其制备原料和制备方法与应用技术

本发明专利技术属于复合材料领域，公开了一种高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料及其制备原料和制备方法与应用。所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备方法包括：S1、将氢键抑制剂与任选的润滑剂和抗氧剂预先混合均匀，得到粉料包；将半结晶性聚酰胺、非晶聚酰胺和粉料包混合均匀，得到主料；S2、所述主料从双螺杆挤出机的主喂料口通过失重称计量进料，所述玻矿纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口通过失重称计量进料，各物料在双螺杆挤出机中经熔融挤出、过水冷却、切粒后即得所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料。采用本发明专利技术提供的方法所得聚酰胺材料同时具有高机械强度和高光泽度，非常适合用作对光泽度目视感官效果要求高的外壳类结构部件。

A Polyamide Material with High Glass Fiber Content and High Gloss and Its Raw Material, Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料及其制备原料和制备方法与应用
本专利技术属于复合材料领域，特别涉及一种高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料及其制备原料和制备方法与应用。
技术介绍
聚酰胺(尼龙，PA)是一种综合性能优良的工程塑料。尼龙具有很高的机械强度、耐热性、耐磨损性、耐化学性能和电绝缘性。尼龙材料在汽车行业、电子电气行业、交通运输、机械、航空航天等各领域都有广泛的应用。高光泽尼龙可以通过直接注塑获得产品优良的外观效果，如高光泽和金属效果等。尼龙基材通过改性获得高机械强度和高光泽效果，可以取代部分金属部件、玩具部件和家庭厨卫部件等具有良好光泽度要求的外壳类产品应用。目前，工业用量最大的聚酰胺材料为半结晶性聚酰胺材料，如PA6和PA66。PA6和PA66通过采用玻璃纤维、针状或晶须矿物等玻矿纤维进行增强填充改性，能够显著提高其改性材料的刚性、耐热性和机械强度。然而，在现有技术中，改性材料为了获得更高的刚性、耐热性和机械强度，通常需要加入大量的玻矿纤维。然而，加入大量玻矿纤维尤其是当加入的玻矿纤维含量超过50wt％以上时，不仅会导致聚酰胺材料的表面外观效果严重恶化，出现如浮纤等不良现象，并且还会使得聚酰胺材料光泽度大幅度降低。现有改善浮纤提升光泽度效果的方法有如下几种：1)使用低粘度聚酰胺或断链剂或支化树脂减粘剂等提高材料流动性，可以较大程度避免因流动性不足导致的浮纤现象；2)使用低熔点共聚聚酰胺或非晶聚酰胺降低半结晶性聚酰胺的熔点来改善外观；3)使用扁平玻璃纤维也能在一定程度上改善产品外观。但是，采用上述方法得到的改性聚酰胺材料均存在无法同时兼顾高机械强度(如高拉伸强度和高缺口冲击强度)和高光泽性的缺陷。例如，CN1329448C公开了一种用于高光泽和刚性聚酰胺材料，其含有半结晶线性聚酰胺、特殊的支化接枝聚酰胺、无定形聚酰胺、增强材料以及常规添加剂组成的聚酰胺混合物。然而，虽然采用该方法获得的聚酰胺材料的光泽度较好，但是其混合物中需要加入超过9％或更多的支化接枝聚酰胺或无定性聚酰胺材料，加入这类材料会对材料干态拉伸强度和缺口冲击强度有较明显的降低。例如，CN105419315A公开了一种高玻纤维含量增强尼龙材料，该尼龙材料含有质量分数为5～10％尼龙共聚物和0.05～1％星型支化剂等。然而，虽然采用该方法获得的聚酰胺材料具有较好流动性和低浮纤效果，但是星型支化剂在显著降低尼龙粘度的同时，也对聚酰胺材料的干态拉伸强度和缺口冲击强度有负面影响，而且制备材料的光泽度也较低。例如，CN108676355A公开了一种低浮纤高光泽玻纤增强聚酰胺组合物，该聚酰胺组合物含有质量分数为0.1～10％的纳米填料和0.08％～5.0％的流变调节剂等。虽然采用该方法获得的聚酰胺材料具有高流动性和低浮纤，但是所采用的流变调节剂也是采用超支化树脂减粘聚酰胺来达到提高聚酰胺材料流动性的目的，而通过超支化树脂对聚酰胺材料进行减粘，实际也会对聚酰胺材料干态下缺口冲击强度产生负面影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的高玻矿纤维含量聚酰胺材料无法同时获得高拉伸强度、高缺口冲击强度和高光泽度的缺陷，而提供一种兼具有高拉伸强度、高缺口冲击强度和高光泽度的高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料及其制备原料和制备方法与应用。高玻矿纤维含量的纤维增强聚酰胺因具有高机械强度、刚性和耐热性，可以将其用于取代部分金属部件。例如，当玻矿纤维的添加量达到50％甚至更高时，对应的玻矿纤维聚酰胺材料可以获得接近甚至超过部分金属的高刚性和抗拉强度。对于可视外观部件，对光泽度目视感官效果要求高的外壳类结构部件，需要同时满足高机械强度和高光泽度。然而，如上所述，当聚酰胺材料中玻矿纤维的添加量达到50％或更高时，采用现有的常用改性方法获得的聚酰胺材料的外观效果和光泽度效果都较差，或者要么通过牺牲机械强度来获得改善的外观效果和光泽度效果。本专利技术的专利技术人经过深入研究之后发现，使用能够抑制半结晶性聚酰胺分子链之间形成氢键的金属化合物对高纤维含量聚酰胺材料进行改性，可以同时获得高机械性能(如高拉伸强度和缺口冲击强度)、高刚性以及意想不到的良好外观和光泽度效果。基于此，完成了本专利技术。具体地，本专利技术提供了一种高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料，其中，所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料含有半结晶性聚酰胺15～85wt％、非晶聚酰胺0～10wt％、玻矿纤维10～80wt％和氢键抑制剂0.1～5wt％，所述氢键抑制剂为能够抑制半结晶性聚酰胺分子链之间形成氢键的金属化合物。进一步的，所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料由以下组分组成：半结晶性聚酰胺19.5～84wt％、非晶聚酰胺0～8wt％、玻矿纤维15～70wt％、氢键抑制剂0.5～1.5wt％、润滑剂0.3～0.5wt％和抗氧剂0.2～0.5wt％。进一步的，所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料由以下组分组成：半结晶性聚酰胺20～50wt％、非晶聚酰胺0.5～8wt％、玻矿纤维45～70wt％、氢键抑制剂0.5～1.5wt％、润滑剂0.3～0.5wt％和抗氧剂0.2～0.5wt％。进一步的，所述半结晶性聚酰胺选自PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA56、PA610、PA612和PA1010中的至少一种，优选为PA6。进一步的，所述非晶聚酰胺为PA6I和/或PAMACM12，优选为PA6I。进一步的，所述半结晶性聚酰胺和非晶聚酰胺的相对粘度R.V.各自独立地为2.4～2.8。进一步的，所述玻矿纤维选自玻璃纤维、针状硅灰石和硫酸钙晶须中的至少一种。进一步的，所述玻矿纤维的直径为7～13μm，长度为0.2～5mm。进一步的，所述玻矿纤维为直径7～13μm、长度3～5mm的短切玻璃纤维。进一步的，所述氢键抑制剂选自氯化锂、氯化钙、氯化锌和硫化锌中的至少一种，优选为氯化锌和硫化锌按照质量比1:(5～10)的复配物。进一步的，所述润滑剂选自硬脂酸盐、乙烯丙烯酸共聚物和酰胺类润滑剂中的至少一种。进一步的，所述抗氧剂选自1098、168、9228、1010和H161中的至少一种。本专利技术还提供了一种高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备方法，其中，该方法以上述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料作为原材料且包括以下步骤：S1、混料：将所述氢键抑制剂与任选的润滑剂和抗氧剂预先混合均匀，得到粉料包；将所述半结晶性聚酰胺、非晶聚酰胺和粉料包混合均匀，得到主料；S2、熔融挤出造粒：所述主料从双螺杆挤出机的主喂料口通过失重称计量进料，所述玻矿纤维从双螺杆挤出机的侧喂料口通过失重称计量进料，各物料在双螺杆挤出机中经熔融挤出、过水冷却、切粒后即得所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料。本专利技术还提供了由上述方法制备得到的高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料。此外，本专利技术还提供了所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料作为外壳类产品制备原料的应用。本专利技术的有益效果如下：本专利技术在聚酰胺材料中加入氢键抑制剂并合理控制各物料之间的比例，可以实现在不断裂聚酰胺分子链和降低分子量的情况下，充分保持增强聚酰胺材料的机械性能，同时由于聚酰胺分子链之间的氢键被部分抑制形成，聚酰胺结晶能力被降低，聚酰胺材料光泽度会得到大幅度提升。也即，本专利技术提供的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料，其特征在于，所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料含有半结晶性聚酰胺15～85wt％、非晶聚酰胺0～10wt％、玻矿纤维10～80wt％和氢键抑制剂0.1～5wt％，所述氢键抑制剂为能够抑制半结晶性聚酰胺分子链之间形成氢键的金属化合物。

【技术特征摘要】
1.一种高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料，其特征在于，所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料含有半结晶性聚酰胺15～85wt％、非晶聚酰胺0～10wt％、玻矿纤维10～80wt％和氢键抑制剂0.1～5wt％，所述氢键抑制剂为能够抑制半结晶性聚酰胺分子链之间形成氢键的金属化合物。2.根据权利要求1所述的高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料，其特征在于，所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料由以下组分组成：半结晶性聚酰胺：19.5～84wt％；非晶聚酰胺：0～8wt％；玻矿纤维：15～70wt％氢键抑制剂：0.5～1.5wt％；润滑剂：0.3～0.5wt％；抗氧剂：0.2～0.5wt％。3.根据权利要求2所述的高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料，其特征在于，所述高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料由以下组分组成：半结晶性聚酰胺：20～50wt％；非晶聚酰胺：0.5～8wt％；玻矿纤维：45～70wt％氢键抑制剂：0.5～1.5wt％；润滑剂：0.3～0.5wt％；抗氧剂：0.2～0.5wt％。4.根据权利要求1～3中任意一项所述的高玻矿纤维含量高光泽聚酰胺材料的制备原料，其特征在于，所述半结晶性聚酰胺选自PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA56、PA610、PA612和PA1010中的至少一种，优选为PA6；所述非晶聚酰胺为PA6I和/或PAMACM12，优选为PA6I；所述半结晶性聚酰胺和非晶聚酰胺的相对粘度R.V.各自独立地为2.4～2.8。5.根据权利要求1～3中任意一项所述的高...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳威猛，申应军，刘凯，
申请(专利权)人：金旸厦门新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35