一种PA复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种PA复合材料及其制备方法，前者按重量份计包括如下组分：30‑68份PA；1‑20份ABS；20‑40份高胶粉；5‑15份流动性调节剂；3‑8份相容剂；0.1‑0.5份抗氧剂；0.2‑0.5份润滑剂；PA为PA6和PA610中的至少一种，PA6的相对粘度为1.8‑2.5Pa·S；ABS为乳液接枝法ABS和本体法ABS的混合物；高胶粉为丙烯腈‑丁二烯‑苯乙烯共聚物；流动性调节剂为丙烯腈‑苯乙烯共聚物。本公开的PA复合材料中的通过加入适量的相容剂可以改善PA和ABS之间的相容性；流动性调节剂为低分子量的苯乙烯‑丙烯腈共聚物，在不增加第三组分的前提下，有利于提高体系的流动性；高胶粉的橡胶粒径较大，在冲击断裂时，可以有效的吸收断裂能量，提高复合材料的冲击性能。

权利要求

1.一种PA复合材料，其特征在于，按重量份计由以下组分组成：PA                        34-42份；

ABS                       10-18份；

高胶粉                    30-35份；

流动性调节剂              10-14份；

相容剂                    4-6份；

抗氧剂                    0.3-0.4份；

润滑剂                    0.2份；其中，所述PA为PA6和PA610的混合物，PA6的相对粘度为1.8-2.5；

所述ABS为上海高桥的8391ABS；

所述高胶粉为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，丙烯腈的重量百分含量为11-13％，丁二烯的重量百分含量为50-70%，丁二烯的粒径为300-450nm，重均分子量为11.5万-13万；

所述流动性调节剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物，丙烯腈的重量百分含量为22%-26%，重均分子量为10万-11万。

2.根据权利要求1所述的PA复合材料，其特征在于，所述相容剂为苯乙烯-马来酰亚胺-马来酸酐共聚物，其中马来酰亚胺的重量百分含量为30-45％，马来酸酐的重量百分含量为

10-18％。

3.根据权利要求1所述的PA复合材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[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、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯和1，3，5-三甲基-2，4，6-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基）苯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的PA复合材料，其特征在于，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的至少一种。

5.一种权利要求1至4任一项中所述的PA复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将PA和相容剂在100℃-120℃下干燥3-6小时；

（2）称取定量的高胶粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂，在高混机中混合2-5min，转速为400-

800rpm，得到混合料A；

（3）称取定量的PA、ABS、流动性调节剂和混合料A放入混合机中搅拌4-8min，得到混合料B；

（4）将混合料B送入双螺杆挤出机，经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到PA复合材料。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）具体为：将步骤（3）中得到的混合料B投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PA复合材料，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的八个温度区，一区温度200-220℃，二区温度

240-260℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度230-250℃，六区温度240-

260℃，七区温度240-260℃，机头温度230-250℃，螺杆转速250-400r/min。

说明书

一种PA复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料领域，更具体地，涉及一种PA复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] PA(聚酰胺)具有优良的机械强度、耐磨性、自润滑性和耐腐蚀性，是一种重要的工程塑料。但PA存在吸水率高、尺寸稳定性、低温和干态冲击低等不足，大大限制了其在某些领域的应用。为了扩大PA的应用范围，可将ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物)和PA共混获得的PA/ABS复合材料，这种材料兼备了ABS与PA的优点。ABS的加入改善了PA的吸水性和缺口韧性，而PA的加入改善了ABS的耐化学药品性、耐热性和耐疲劳性，目前已逐步应用于汽车内饰件。

[0003] 但高韧性的PA/ABS复合材料通常流动性较差，成型较困难，而流动性好的PA/ABS复合材料的韧性却又难以满足高韧性的要求。

[0004] 因此，如何提供一种高流动性和高韧性的PA复合材料成为本领域亟需解决的技术难题。

发明内容

[0005] 本发明的一个目的是提供一种高流动性和高韧性的PA复合材料的新技术方案。

[0006] 根据本发明的第一方面，提供了一种PA复合材料。

[0007] 该PA复合材料按重量份计包括如下组分：

[0008]

[0009] 其中，

[0010] 所述PA为PA6和PA610中的至少一种，PA6的相对粘度为1.8-2.5Pa·S；

[0011] 所述ABS为乳液接枝法ABS和本体法ABS的混合物；

[0012] 所述高胶粉为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，丙烯腈的重量百分含量为11-13％，丁二烯的重量百分含量为50-70％，丁二烯的粒径为300-450nm，重均分子量为11.5万-13万；

[0013] 所述流动性调节剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物，丙烯腈的重量百分含量为22％-26％，重均分子量为10万-11万。

[0014] 可选的，所述相容剂为苯乙烯-马来酰亚胺-马来酸酐共聚物，其中马来酰亚胺的重量百分含量为30-45％，马来酸酐的重量百分含量为10-18％。

[0015] 可选的，所述抗氧剂为四[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、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯和1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯中的至少一种。

[0016] 可选的，所述润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的至少一种。

[0017] 根据本发明的第二方面，提供了一种PA复合材料的制备方法。

[0018] 该PA复合材料的制备方法包括以下步骤：

[0019] (1)将PA和相容剂在100℃-120℃下干燥3-6小时；

[0020] (2)称取定量的高胶粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂，在高混机中混合2-5min，转速为400-800rpm，得到混合料A；

[0021] (3)称取定量的PA、ABS、流动性调节剂和混合料A放入混合机中搅拌4-8min，得到混合料B；

[0022] (4)将混合料B送入双螺杆挤出机，经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到PA复合材料。

[0023] 可选的，所述步骤(4)具体为：

[0024] 将步骤(3)中得到的混合料B投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PA复合材料，其中，所述双螺杆挤出机包括顺次排布的八个温度区，一区温度200-220℃，二区温度240-260℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度230-250℃，六区温度240-260℃，七区温度240-260℃，机头温度230-250℃，螺杆转速250-400r/min。

[0025] 本公开的PA复合材料中的通过加入适量的相容剂可以改善PA和ABS之间的相容性；流动性调节剂为低分子量的苯乙烯-丙烯腈共聚物，在不增加第三组分的前提下，有利于提高体系的流动性；高胶粉的橡胶粒径较大，在冲击断裂时，可以有效的吸收断裂能量，提高复合材料的冲击性能。

具体实施方式

[0026] 现在将详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

[0027] 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

[0028] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

[0029] 在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

[0030] 本公开的PA复合材料按重量份计包括如下组分：

[0031] 30-68份PA。PA为PA6和PA610中的至少一种，PA6的相对粘度为1.8-2.5Pa·S。

[0032] 1-20份ABS。ABS为乳液接枝法ABS和本体法ABS的混合物。

[0033] 20-40份高胶粉。高胶粉为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，丙烯腈的重量百分含量为11-13％，丁二烯的重量百分含量为50-70％，丁二烯的粒径为300-450nm，重均分子量为11.5万-13万。

[0034] 5-15份流动性调节剂。流动性调节剂为丙烯腈-苯乙烯共聚物，丙烯腈的重量百分含量为22％-26％，重均分子量为10万-11万。

[0035] 3-8份相容剂。具体实施时，相容剂为苯乙烯-马来酰亚胺-马来酸酐共聚物，其中马来酰亚胺的重量百分含量为30-45％，马来酸酐的重量百分含量为10-18％。

[0036] 0.1-0.5份抗氧剂。具体实施时，抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(简称抗氧剂1010)、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(简称抗氧剂1098)、三(2,4-二叔丁基)亚磷酸苯酯(简称抗氧剂168)和1，3，5-三甲基-2，4，6-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲基)苯(简称抗氧剂1330)中的至少一种。

[0037] 0.2-0.5份润滑剂。具体实施时，润滑剂为乙撑双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的至少一种。

[0038] 本公开的PA复合材料中的通过加入适量的相容剂可以改善PA和ABS之间的相容性；流动性调节剂为低分子量的苯乙烯-丙烯腈共聚物，在不增加第三组分的前提下，有利于提高体系的流动性；高胶粉的橡胶粒径较大，在冲击断裂时，可以有效的吸收断裂能量，提高复合材料的冲击性能。

[0039] 本公开的PA复合材料的制备方法包括以下步骤：

[0040] 步骤(1)：将PA和相容剂在100℃-120℃下干燥3-6小时。

[0041] 步骤(2)：称取定量的高胶粉、相容剂、抗氧剂、润滑剂，在高混机中混合2-5min，转速为400-800rpm，得到混合料A。

[0042] 步骤(3)：称取定量的PA、ABS、流动性调节剂和混合料A放入混合机中搅拌4-8min，得到混合料B。

[0043] 步骤(4)：将混合料B送入双螺杆挤出机，经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到PA复合材料。

[0044] 具体实施时，步骤(4)具体为：

[0045] 将步骤(3)中得到的混合料B投入到双螺杆挤出机的料斗中挤出造粒，即得到PA复合材料，其中，双螺杆挤出机包括顺次排布的八个温度区，一区温度200-220℃，二区温度240-260℃，三区温度240-260℃，四区温度240-260℃，五区温度230-250℃，六区温度240-
260℃，七区温度240-260℃，机头温度230-250℃，螺杆转速250-400r/min。

[0046] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所使用的材料和试剂，如无特殊说明，均可从商业途径得到，实验中使用的设备如无特殊说明，均为本领域技术人员熟知的设备。

[0047] 下述实施例中所用的原料如下：

[0048] PA6，牌号1013B，日本UMG；PA610，牌号PA610，德国BADA；ABS，牌号8391，上海高桥；ABS，牌号HF380，韩国LG化学；高胶粉，牌号HR150，韩国锦湖；流动性调节剂，牌号SAN320，韩国锦湖。

[0049] 实施例1

[0050] (1)称取30份HR150、4份苯乙烯-马来酰亚胺-马来酸酐共聚物、0.1份抗氧剂1098、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂PETS，在高混机中混合4min，转速为600rpm，得到混合料A；

[0051] (2)称取20份1013B、14份PA610、18份8391ABS、14份SAN320，和混合料A放入混合机中搅拌6min，得到混合料B；

[0052] (3)将混合料B送入双螺杆挤出机，经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到PA复合材料A1。

[0053] 实施例2

[0054] (1)称取35份HR150、6份苯乙烯-马来酰亚胺-马来酸酐共聚物、0.2份抗氧剂1098、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂PETS，在高混机中混合4min，转速为600rpm，得到混合料A；

[0055] (2)称取25份1013B、9份PA610、15份8391ABS、10份SAN320，和混合料A放入混合机中搅拌6min，得到混合料B；

[0056] (3)将混合料B送入双螺杆挤出机，经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到PA复合材料A2。

[0057] 实施例3

[0058] (1)称取28份HR150、4份苯乙烯-马来酰亚胺-马来酸酐共聚物、0.2份抗氧剂1098、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂PETS，在高混机中混合4min，转速为600rpm，得到混合料A；

[0059] (2)称取40份1013B、10份PA610、10份8391ABS、8份SAN320，和混合料A放入混合机中搅拌6min，得到混合料B；

[0060] (3)将混合料B送入双螺杆挤出机，经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到PA复合材料A3。

[0061] 实施例4

[0062] (1)称取33份HR150、5份苯乙烯-马来酰亚胺-马来酸酐共聚物、0.2份抗氧剂1098、0.2份抗氧剂168、0.2份润滑剂PETS，在高混机中混合4min，转速为600rpm，得到混合料A；

[0063] (2)称取30份1013B、12份PA610、10份8391ABS、10份SAN320，和混合料A放入混合机中搅拌6min，得到混合料B；

[0064] (3)将混合料B送入双螺杆挤出机，经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到PA复合材料A4。

[0065] 对比例1

[0066] (1)称取30份HR150、50份1013B、10份PA610、10份8391ABS，搅拌均匀后得到混合料；

[0067] (2)将混合料送入双螺杆挤出机，经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到PA复合材料B1。

[0068] 对比例2

[0069] (1)称取30份HR150、5份苯乙烯-马来酰亚胺-马来酸酐共聚物、40份1013B、10份PA610、15份SAN320，搅拌均匀后得到混合料；

[0070] (2)将混合料送入双螺杆挤出机，经过熔融、挤出、水冷、风干、切粒后即得到PA复合材料B2。

[0071] 性能测试：

[0072] 将上述PA复合材料A1-A4及PA复合材料B1、B2制备的PA复合材料用注塑机制成样条测试，测试数据如下表：

[0073] 测试项目 测试标准 单位 A1 A2 PA3 PA4 B1 B2悬臂梁缺口冲击强度 ISO 180 kJ/m2 55.3 60.9 45.5 54.1 13.2 36.8
熔融指数 ISO 1133 g/10min 40.2 38.9 35.8 41.2 32.1 28.4

[0074] 从上表可以看出，PA复合材料A1-A4在流动性和韧性上做到了很高的平衡，且明显好于PA复合材料B1、B2。这大大扩展了PA复合材料的应用领域，具有非常重要的意义。

[0075] 虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。