一种高流动性尼龙增韧剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子材料领域，公开了一种高流动性尼龙增韧剂及其制备方法。该尼龙增韧剂包括以下重量份的原料：丙烯基弹性体20~90份，乙烯基弹性体10~80份，第一接枝单体0.3~5份，第二接枝单体0.1~5份，引发剂0.01~0.5份，稀释剂0.1~2份。该尼龙增韧剂的制备方法包括以下步骤：将丙烯基弹性体、乙烯基弹性体、第一接枝单体、第二接枝单体、引发剂和稀释剂混合后，加入挤出机中，熔融塑化，反应挤出，造粒，冷却、干燥，即得高流动性尼龙增韧剂。本发明专利技术的尼龙增韧剂具有较好的增韧效果和较高的流动性，能在提高尼龙制品缺口冲击强度的同时，较大限度地保持其加工流动性，且制备方法简单，生产周期短，可控性强，适于工业生产。

A high flow nylon toughener and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种高流动性尼龙增韧剂及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料领域，尤其涉及一种用于尼龙增韧的高流动性增韧剂及其制备方法。
技术介绍
尼龙是五大通用工程塑料之一，尼龙产量大、用途广，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，耐候性好。尼龙的缺点是缺口冲击性能一般，其制品需要后期调湿处理以提高韧性，同时尼龙的吸水率较大，影响制品的尺寸稳定性，增加了生产成本，极大地限制了其应用。为了解决尼龙韧性不足问题，一般通过添加增韧剂进行改善。目前尼龙的增韧以弹性体增韧为主。由于非极性的弹性体分子与极性的尼龙分子之间相容性差，界面结合力低，材料的力学性能难以提高，因而需要利用接枝单体来改善两者的相容性，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或极性相当的功能单体，使聚烯烃弹性体以微小颗粒均匀地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抗冲击强度的效果。但是目前市场上的弹性体增韧剂粘度比较高，在提高尼龙韧性的同时大幅度降低了材料的加工流动性，不利于后续加工大型或者形状复杂的制件。中国专利文献(公开号：CN108129833A，公开日：2018年6月8日)公开了一种耐低温性尼龙用聚烯烃接枝马来酸酐的增韧剂及其制备方法，其原料按重量份数配比如下：聚烯烃弹性体100份、马来酸酐0.3～1.5份、离子型聚合物2～6份、聚丙烯粉末1.0～2.0份、接枝聚丙烯0.05～0.15份、润滑剂0.05～0.25份、增塑剂0.1～0.3份、引发剂0.05～0.2份、抗氧剂0.1～0.3份。其中，聚丙烯粉末的作用是：聚丙烯的熔融指数大，流动性好，加工过程会更方便，使各种反应原材料分散良好。该专利技术的尼龙增韧剂能有效改善尼龙材料的低温冲击性能，但增韧剂本身的流动性相较于普通增韧剂而言几乎没有改变，无法减小增韧剂对尼龙材料加工流动性的影响。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高流动性尼龙增韧剂及其制备方法。本专利技术的尼龙增韧剂具有较好的增韧效果和较高的流动性，能在提高尼龙制品缺口冲击强度的同时，较大限度地保持其加工流动性。本专利技术的具体技术方案为：一种高流动性尼龙增韧剂，包括以下重量份的原料：丙烯基弹性体20～90份，乙烯基弹性体10～80份，第一接枝单体0.3～5份，第二接枝单体0.1～5份，引发剂0.01～0.5份，稀释剂0.1～2份。制备增韧剂时，在引发剂的作用下，接枝单体接枝到弹性体上。用增韧剂处理尼龙材料时，接枝单体通过化学反应与尼龙分子相连，使弹性体均匀地分散到尼龙基体中，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，分散冲击能并大量消耗能量，宏观上起到提高材料抗冲击强度的效果。稀释剂的作用是溶解引发剂，使其均匀分散到弹性体和接枝单体中，从而保证接枝反应产物的化学结构均一。本专利技术创新性地采用了丙烯基弹性体和乙烯基弹性体复配作为增韧剂的基体材料。在双螺杆化学反应挤出过程中，在引发剂分解产生的自由基的攻击下，丙烯基弹性体会发生分子断链变成较短的链，分子量减小，流动性增大，因而能够得到流动性较好的尼龙增韧剂。而就增韧效果而言，乙烯基弹性体优于丙烯基弹性体，且丙烯基弹性体在低温环境下增韧效果明显下降，而乙烯基弹性体具有较好的耐低温能力。因此，将两者结合使用，可在保证增韧效果的同时，增大增韧剂的流动性，使改性后的尼龙材料保持较好的加工流动性。作为优选，所述丙烯基弹性体为茂金属催化生产的丙烯含量为84～96％的丙烯-乙烯共聚物或丙烯-辛烯共聚物。聚丙烯较硬，与乙烯共聚能够降低聚丙烯的结晶性，从而降低其硬度，使其增韧效果更好。作为优选，所述乙烯基弹性体为以乙烯为主的共聚弹性体。作为优选，所述乙烯基弹性体为乙烯-辛稀共聚物(POE)、乙烯-丁烯共聚物、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-丙烯酸酯共聚物(如乙烯-丙烯酸甲酯共聚物(EMA)、乙烯-甲基丙烯酸共聚物(EMAA)、乙烯-丙烯酸丁酯共聚物(EBA)等)中的至少一种。作为优选，所述第一接枝单体为马来酸酐、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丙烯酸、邻苯二甲酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种；所述第二接枝单体为苯乙烯、吡啶、己内酰胺中的至少一种。第一接枝单体的作用是与尼龙分子反应，改善弹性体分子与尼龙分子之间的相容性；第二接枝单体的作用是促进第一接枝单体与弹性体的反应，提高接枝速率和接枝率。作为优选，所述引发剂为2,5-二甲基-2,5-双(叔丁基过氧化)己烷、1,1-双(过氧化叔丁基)-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化二苯甲酰(BPO)、双(2-叔丁基过氧化异丙基)苯、过氧化叔丁基异丙苯、二叔丁基过氧化物、过苯甲酸叔戊酯、2,2-双(叔戊基过氧)-丁烷、二叔戊基过氧化物、叔丁基过氧化苯甲酸酯、叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯、叔丁基过氧化-3,5,5-三甲基己酸酯、二苯甲酰基过氧化物中的至少一种。选择引发剂的一个重要原则是，在加工温度范围内，引发剂具有与物料停留时间相匹配的半衰期。若半衰期过长，则会导致接枝率降低，而且引发剂不能被完全利用，会造成物料浪费，残留的引发剂还可能影响最后产物的性能；若半衰期过短，则引发剂一开始即分解产生较高浓度的自由基，增加了双基终止的可能性，且接枝率会被单体向反应位点的扩散速率所限制。作为优选，所述稀释剂为丙酮、丁酮、乙醇、乙酸乙酯中的至少一种。一种高流动性尼龙增韧剂的制备方法，包括以下步骤：将丙烯基弹性体、乙烯基弹性体、第一接枝单体、第二接枝单体、引发剂和稀释剂混合均匀后，加入挤出机中，熔融塑化，反应挤出，造粒，冷却、干燥，即得高流动性尼龙增韧剂。本专利技术通过反应挤出进行熔融接枝反应，其原理是，引发剂在高温下分解产生初级自由基，初级自由基与弹性体主链发生吸氢反应形成大分子自由基，进而发生接枝反应。相较于单体聚合法、溶液法、辐射法、固相法等其他接枝方法而言，熔融法接枝率高，且操作简单，生产成本低，可连续化作业，并有益于环保。作为优选，所述挤出机内温度为80～195℃。在反应挤出过程中，加工温度对最终产品的品质有着重要影响：挤出温度过低，会导致引发剂分解速率低，所产生的自由基浓度低，还会导致弹性体分子链的反应活性低，因而不利于接枝反应，同时低温也不利于材料的混合与加工；挤出温度过高，会导致引发剂分解产生的初级自由基发生双基终止、诱导分解等副反应的速率增大，因而导致接枝率下降。控制挤出机内的温度为80～195℃，可使得到的增韧剂有较高的接枝率。作为优选，所述挤出机为双螺杆挤出机，挤出机1区到14区温度设置为80±10℃、160±10℃、180±10℃、190±10℃、195±10℃、195±10℃、195±10℃、195±本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高流动性尼龙增韧剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：丙烯基弹性体20~90份，乙烯基弹性体10~80份，第一接枝单体0.3~5份，第二接枝单体0.1~5份，引发剂0.01~0.5份，稀释剂0.1~2份。/n

【技术特征摘要】
1.一种高流动性尼龙增韧剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：丙烯基弹性体20~90份，乙烯基弹性体10~80份，第一接枝单体0.3~5份，第二接枝单体0.1~5份，引发剂0.01~0.5份，稀释剂0.1~2份。


2.如权利要求1所述的一种高流动性尼龙增韧剂，其特征在于，所述丙烯基弹性体为茂金属催化生产的丙烯含量为84~96%的丙烯-乙烯共聚物或丙烯-辛烯共聚物。


3.如权利要求1所述的一种高流动性尼龙增韧剂，其特征在于，所述乙烯基弹性体为以乙烯为主的共聚弹性体。


4.如权利要求3所述的一种高流动性尼龙增韧剂，其特征在于，所述乙烯基弹性体为乙烯-辛稀共聚物、乙烯-丁烯共聚物、三元乙丙橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸酯共聚物中的至少一种。


5.如权利要求1所述的一种高流动性尼龙增韧剂，其特征在于，所述第一接枝单体为马来酸酐、顺丁烯二酸、反丁烯二酸、丙烯酸、邻苯二甲酸酐、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种；所述第二接枝单体为苯乙烯、吡啶、己内酰胺中的至少一种。


6.如权利要求1所述的一种高流动性尼龙增韧剂，其特征在于，所述引发剂为2,5-二甲基-2,5-双（叔丁基过氧化）己烷、1,1-双（过氧化叔丁基）-3,3,5-三甲基环己烷、过氧化二异丙苯、过氧化二苯甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵平，占建军，程斌君，张祥洲，高培，贾静璇，张发饶，
申请(专利权)人：宁波能之光新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33