一种PA6/PP合金及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种PA6/PP合金，按重量份计，包括以下组分：PA610‑40份；双酚A型环氧树脂接枝PA6 5‑40份；聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯6‑15份；均聚聚丙烯10‑30份；其中，以双酚A型环氧树脂接枝PA6的总重量计，双酚A型环氧树脂链段的占比为5‑16.5wt%；以聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯的总重量计，聚醚胺链段的占比为13‑41.5wt%。本发明的PA6/PP合金具有优秀的耐老化性，尤其是老化前后跟冲击相关的缺口冲击和无缺口冲击性能得到了显著提升，完全可以满足电动工具和电子电器行业对于PA6/PP合金的需求。

权利要求

1.一种PA6/PP合金，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：PA6 10‑40份；

双酚A型环氧树脂接枝PA6 5‑40份；

聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯 6‑15份；

均聚聚丙烯 10‑30份；

其中，以双酚A型环氧树脂接枝PA6的总重量计，双酚A型环氧树脂链段的占比为5‑

16.5wt%；

以聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯的总重量计，聚醚胺链段的占比为13‑41.5wt%；

所述的聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯中，聚醚胺链段的数均分子量为5000‑10000，所述的聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯中，极性单体接枝聚丙烯链段为马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的PA6/PP合金，其特征在于，所述的聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯中，极性单体接枝聚丙烯链段为甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯。

3.根据权利要求1所述的PA6/PP合金，其特征在于，所述的聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯中，聚醚胺链段的数均分子量为7000‑8000。

4.根据权利要求1所述的PA6/PP合金，其特征在于，所述的PA6的相对粘度为2.0‑4.0；

所述的均聚聚丙烯熔融指数为3‑60g/10min。

5.根据权利要求1所述的PA6/PP合金，其特征在于，以双酚A型环氧树脂接枝PA6的总重量计，双酚A型环氧树脂链段的占比为8‑13wt%；以聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯的总重量计，聚醚胺链段的占比为20‑30wt%。

6.根据权利要求1所述的PA6/PP合金，其特征在于，按重量份计，还包括0‑60份玻璃纤维。

7.根据权利要求1所述的PA6/PP合金，其特征在于，按重量份计，还包括0‑0.5份的热稳定剂；所述热稳定剂选自受阻酚类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂、硫代酯类热稳定剂中的至少一种。

8.权利要求1‑7任一项所述PA6/PP合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按照配比，将除玻璃纤维之外各组分混合均匀再通过主喂料口喂入双螺杆挤出机中挤出造粒，如有玻璃纤维则通过侧喂方式喂料，螺筒温度范围是210‑260℃，螺杆转速300‑600rpm，得到PA6/PP合金。

9.权利要求1‑7任一项所述PA6/PP合金的应用，其特征在于，用于电动工具或电子电器领域。

说明书

一种PA6/PP合金及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，特别是涉及一种PA6/PP合金及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 尼龙6是一种用途非常广泛的工程塑料，由己内酰胺聚合制得，其熔点为215～225℃，使用温度范围在‑40℃～150℃，由于普通尼龙6受温度和环境的影响，性能会出现大幅度的变化，所以其应用受到了极大的限制。因此，可以通过对其进行填充增强改性，使其综合性能得到明显提升。

[0003] 改性尼龙6材料可广泛用于电动工具和电子电气接插件等行业。但是尼龙6材料由于分子链中酰胺基团的存在，因此非常容易吸水导致尺寸稳定性变差，为抑制尼龙6材料吸水，通常的改性方法是加入非极性的聚丙烯，而为解决尼龙6和聚丙烯的相容性难题，通常加入聚丙烯接枝极性单体，例如聚丙烯接枝马来酸酐、聚丙烯接枝丙烯酸以及聚丙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯等，来提高尼龙6和聚丙烯的相容性，但是这些极性单体接枝聚丙烯与尼龙6中的酰胺基团会发生化学交联反应，造成长时间使用后或者热老化测试后合金材料的冲击性能严重下降。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于，克服上述技术缺陷，提供一种耐老化性能好，尤其是老化后冲击强度保持率高的PA6/PP合金。

[0005] 本发明的另一目的在于，提供上述PA6/PP合金的制备方法和应用。

[0006] 本发明是通过以下技术方案实现的：

[0007]

[0008] 其中，以双酚A型环氧树脂接枝PA6的总重量计，双酚A型环氧树脂链段的占比为5‑16.5wt％；

[0009] 以聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯的总重量计，聚醚胺链段的占比为13‑41.5wt％。

[0010] 所述的聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯中，极性单体接枝聚丙烯链段为马来酸酐接枝聚丙烯、丙烯酸接枝聚丙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯中的至少一种；优选甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯。

[0011] 所述的聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯中，聚醚胺是以聚丙二醇为主链的二元胺，其数均分子量为5000‑10000，优选7000‑8000。

[0012] 聚醚胺的结构式为：

[0013]

[0014] 聚醚胺是聚丙醇氨化制得。聚醚胺的制备工艺为：以聚丙二醇为原料，以铜、镍、铬、铝等的金属混合物为催化剂，反应温度250‑300℃，压力12‑20MPa，进行催化氨化氢化反应，通过控制反应时间，生产不同分子量的聚醚胺。

[0015] 本发明所采用的聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯可以是自制原料，工艺为：按照配比，将聚醚胺、极性单体接枝聚丙烯在混炼机中混炼，温度为180‑220℃，转速40‑100rpm，也可以通过双螺杆挤出机制备，螺杆温度为180‑220℃，转速300‑600rpm。

[0016] 双酚A型环氧树脂的结构式为：

[0017]

[0018] 其中，n＝2～4。

[0019] 本发明对于PA6的相对粘度没有特别的限定，通过实验发现所述PA6的0.01g/mL浓度浓硫酸溶液在25℃下测试的相对粘度为2.0～4.0都能够实现本发明的目的。PA6粘度检测方法：称取0.5g PA6树脂，转移到50ml容量瓶中，加入约40ml 96％质量分数的浓硫酸，超声波振荡直至PA6完全溶解，将溶液冷却至25℃，用浓硫酸稀释至刻度，并混合均匀，测试25℃时0.01g/mL的PA6溶液经过乌氏粘度计的流经时间，记为t1，用同一粘度计测试溶剂浓硫酸的流经时间，记为t2，t1/t2即为相对粘度。

[0020] 本发明的双酚A型环氧树脂接枝PA6可以是自制原料，工艺为：先将PA6树脂与双酚A型环氧树脂在混炼机中进行混炼，温度为210‑260℃，转速40‑100rpm，也可以通过双螺杆挤出机制备，螺杆温度为210‑260℃，转速300‑600rpm。

[0021] 所述均聚聚丙烯在230℃、2.16kg条件下(ISO 1133)熔融指数为3‑60g/10min。

[0022] 优选的，以双酚A型环氧树脂接枝PA6的总重量计，双酚A型环氧树脂链段的占比为8‑13wt％；以聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯的总重量计，聚醚胺链段的占比为20‑
30wt％。

[0023] 为了提升PA6/PP合金的力学性能，按重量份计，还可以包括0‑60份玻璃纤维。

[0024] 按重量份计，还包括0‑0.5份的热稳定剂；所述热稳定剂选自受阻酚类热稳定剂、亚磷酸酯类热稳定剂、硫代酯类热稳定剂中的至少一种。

[0025] 本发明的PA6/PP合金的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将除玻璃纤维之外各组分混合均匀再通过主喂料口喂入双螺杆挤出机中挤出造粒，如有玻璃纤维则通过侧喂方式喂料，螺筒温度范围是210‑260℃，螺杆转速300‑600rpm，得到PA6/PP合金。

[0026] 本发明的PA6/PP合金的应用，用于电动工具或电子电器领域。

[0027] 本发明具有如下有益效果

[0028] 本发明通过在PA6、PP合金中引入双酚A型环氧树脂接枝PA6以及聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯，在两个组分的协同下，能够提升合金的综合力学性能，尤其是老化后的冲击性能得到了显著提升。

[0029] 第一，采用聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯，一方面能够改善极性单体与PA6的端氨基进行反应，另一方面聚醚胺的引入可以进一步提升韧性。

[0030] 第二，采用双酚A型环氧树脂对部分PA6树脂进行改性，减少PA6树脂的端氨基含量，也能够进一步提升韧性的同时降低极性单体接枝聚丙烯与PA6的反应，提升耐老化性。

具体实施方式

[0031] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

[0032] 本发明所用原材料来源如下：

[0033] PA6‑A：相对粘度2.0，牌号PA6 M2000，新会美达；

[0034] PA6‑B：相对粘度4.0，牌号PA6 BL40H，巴陵石化；

[0035] 均聚聚丙烯A：熔融指数3g/10min，牌号PP K1003，燕山石化；

[0036] 均聚聚丙烯B：熔融指数60g/10min，牌号PP M60T，镇海炼化；

[0037] 共聚聚丙烯：熔融指数20g/10min，牌号PP K9020，燕山石化；

[0038] 双酚A型环氧树脂A：牌号KD‑211G，国都化学。

[0039] 双酚A型环氧树脂B：牌号CYD‑012，巴陵石化。

[0040] 双酚A型环氧树脂C：牌号DER 671，陶氏化学。

[0041] 缩水甘油酯型环氧树脂：TDE‑85，兴东诚化工。

[0042] 聚醚胺A：数均分子量5000，参照发明内容部分方法自制；

[0043] 聚醚胺B：数均分子量7000，参照发明内容部分方法自制；

[0044] 聚醚胺C：数均分子量8000，参照发明内容部分方法自制；

[0045] 聚醚胺D：数均分子量10000，参照发明内容部分方法自制；

[0046] 马来酸酐接枝聚丙烯A：牌号Polybond 3200，科聚亚；

[0047] 马来酸酐接枝聚丙烯B：牌号LEP‑1A，沈阳科通；

[0048] 马来酸酐接枝聚丙烯C：牌号CA100，阿科玛；

[0049] 丙烯酸接枝聚丙烯A：牌号KT‑A1，沈阳科通；

[0050] 丙烯酸接枝聚丙烯B：牌号BA306，杜邦；

[0051] 甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯A：牌号KT‑G1，沈阳科通。

[0052] 甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯B：牌号Bondyram 1006，普力朗。

[0053] 玻璃纤维：直径11微米，ECS11‑4.5‑560A，巨石集团；

[0054] 实施例和对比例双酚A型环氧树脂接枝PA6的制备：将PA6树脂与双酚A型环氧树脂进行混炼，温度为210‑260℃，转速80rpm(PA6与双酚A型环氧树脂的用量见表格)。

[0055] 实施例和对比例聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯的制备：将聚醚胺、极性单体接枝聚丙烯在混炼机中混炼，温度为180‑220℃，转速80rpm(聚醚胺、极性单体接枝聚丙烯的用量见表格)。

[0056] 实施例和对比例PA6/PP合金的制备方法：将PA6、均聚聚丙烯、聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯、双酚A型环氧树脂接枝PA6混合均匀再通过主喂料口喂入双螺杆挤出机中挤出造粒，如有玻璃纤维则通过侧喂方式喂料，螺筒温度分别为一区210℃，二区230℃，三区220℃，四区220℃，五区210℃，六区210℃，七区210℃，八区220℃，九区220℃，模头260℃。
螺杆转速350rpm，得到PA6/PP合金。

[0057] 各项测试方法：

[0058] (1)耐老化性：采用注塑机将样料注塑成标准ISO拉伸样条与冲击样条，然后根据ISO 527‑2 2012测试拉伸强度，根据ISO 180/1A 2019测试缺口冲击强度；将上述样条分为两批，第一批测试拉伸强度与缺口冲击强度，第二批在150℃条件下老化1000小时，再测试拉伸强度与缺口冲击强度，计算拉伸强度保持率与缺口冲击强度保持率。

[0059] 表1：实施例1‑7PA6/PP合金各组分含量(重量份)及测试结果

[0060]

[0061]

[0062] 由实施例1/3/4/5可知，优选聚醚胺的数均分子量为7000‑8000，不仅拉伸强度、缺口冲击强度更高，而且保持率也更好。

[0063] 表2：实施例8‑13PA6/PP合金各组分含量(重量份)及测试结果

[0064]

[0065] 由实施例1/8/9/10/11可知，聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯中优选甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯链段。

[0066] 表3：实施例14‑20PA6/PP合金各组分含量(重量份)及测试结果

[0067]

[0068]

[0069] 由实施例17‑20可知，优选双酚A型环氧树脂接枝PA6中双酚A型环氧树脂链段的占比为8‑13wt％，聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯中聚醚胺链段的占比为20‑30wt％时保持率更高。

[0070] 表4：对比例PA6/PP合金各组分含量(重量份)及测试结果

[0071]

[0072] 由对比例1‑4可知，当聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯、环氧树脂接枝PA6、PA6、均聚聚丙烯的加入量过低，无法实现高的力学性能保持率。

[0073] 由对比例5可知，环氧树脂接枝PA6中双酚A型环氧树脂A链段含量过低，无法实现高的力学性能保持率。

[0074] 由对比例6可知，聚醚胺取代极性单体接枝聚丙烯中聚醚胺链段含量过低，也无法实现高的力学性能保持率。

[0075] 由对比例7可知，缩水甘油酯型环氧树脂无法代替双酚A型环氧树脂。

[0076] 由对比例8可知，共聚聚丙烯代替均聚聚丙烯无法实现本发明的目的。