專利名稱：一種聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及聚酰胺復(fù)合材料及其制備的領(lǐng)域，具體涉及一種高韌高阻隔性聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在包裝領(lǐng)域中，高分子材料與金屬、玻璃等包裝材料相比，具有質(zhì)量輕、易成型加工、不易破損等優(yōu)點(diǎn)。但是高分子材料對氣體和有機(jī)溶劑的阻隔性能較差，這極大限制了高分子包裝材料的應(yīng)用領(lǐng)域。近年來，對改進(jìn)高分子材料阻隔性能的研究日益引起人們的重視。聚酰胺具有較好的氣體阻隔性，可以用作汽車燃油箱、蓄電池、藥品瓶等要求高阻隔性能的材料；但是聚酰胺本身存在著熔體粘度小、強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，而且低溫沖擊韌性差， 這與其優(yōu)良的綜合性能不相匹配，限制了聚酰胺在阻隔材料領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，將聚酰胺與其它樹脂共混，在保持聚酰胺優(yōu)良阻隔性能的基礎(chǔ)上，提高聚酰胺干態(tài)和低溫下的沖擊強(qiáng)度，改善可吹塑性已成為人們關(guān)注的問題。目前已有的文獻(xiàn)和專利對聚乙烯/聚酰胺合金的制備及其阻隔性能的研究較多， 也有部分研究聚丙烯/聚酰胺等混合物的制備及阻隔性能。但是從上述文獻(xiàn)和專利來看， 復(fù)合材料的韌性和阻隔性均不是很理想。如，公開號(hào)為CN 1648165A的中國專利申請公開了一種聚酰胺復(fù)合材料，包括重量比44 % 94. 7 %的部分結(jié)晶的聚酰胺、重量比5 % 50 %的增強(qiáng)材料、重量比0. I % 2%的超高分子量甲基硅氧烷聚合物、重量比0. 1% 2%的苯基硅氧烷聚合物和重量比
0.I 5%的加工助劑。該復(fù)合材料具有高流動(dòng)性、高耐候性的特點(diǎn)，熱性能和機(jī)械性能強(qiáng)， 但是，其韌性和阻隔性的性能仍不理想，存在著技術(shù)缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種聚酰胺復(fù)合材料，具有韌性高、阻隔性高和機(jī)械性能優(yōu)異等特點(diǎn)?！N聚酰胺復(fù)合材料，由以下重量百分比的原料制成聚酰胺15% 70%;聚烯烴5% 30%;彈性體15% 45%;增容劑5% 20%;加工改性劑0. 2 % 5 %。為了得到更好的發(fā)明效果，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)選所述的聚酰胺選用聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺1010或者聚酰胺46， 均可采用市售產(chǎn)品。所述的聚烯烴選用高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯無規(guī)共聚物、均聚聚丙烯中的一種。通過加入聚烯烴，從而提高聚酰胺復(fù)合材料的阻隔性能。所述的彈性體選用丁苯橡膠、三元乙丙橡膠、硅橡膠、熱塑性聚烯烴彈性體、熱塑性聚苯乙烯彈性體或者乙烯共聚物彈性體。通過加入彈性體，從而提高聚酰胺復(fù)合材料的韌性。所述的增容劑為功能化彈性體，所述的功能化彈性體選用接枝有酸酐、酰氯、羧酸、異氰酸酯、酯基中的一個(gè)或幾個(gè)基團(tuán)的彈性體；例如當(dāng)彈性體選擇為丁苯橡膠時(shí)，選擇的功能化彈性體為接枝有酸酐、酰氯、羧酸、異氰酸酯、酯基中的一個(gè)或幾個(gè)基團(tuán)的丁苯橡膠，存在對應(yīng)關(guān)系。進(jìn)一步優(yōu)選，所述的增容劑為接枝有馬來酸酐、琥珀酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種的彈性體。功能化彈性體具體可選擇馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠、丙烯酸接枝的熱塑性聚烯烴彈性體、馬來酸酐接枝的乙烯共聚物彈性體等中的一種。通過加入增容劑，提高了聚酰胺復(fù)合材料中各組分的界面相容性。所述的加工改性劑選用二異氰酸酯、對羥基苯甲酸酯、鄰羥基苯甲酸苯酯、乙撐雙硬酯酰胺、乙撐雙油酸酰胺、硬脂酸鋅、硬脂酸鈣中的一種或兩種。通過加工改性劑，促使聚烯烴和彈性體在聚酰胺中的均勻分散。本發(fā)明還提供了一種聚酰胺復(fù)合材料的制備方法，其制備方法簡單、可控性好、重現(xiàn)性好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，具有較好的生產(chǎn)效益。所述的聚酰胺復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟I)將起始原料聚酰胺、聚烯烴、彈性體、增容劑和加工改性劑混合均勻后用同向雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到粒狀共混物；2)將步驟I)中得到的粒狀共混物注塑成型，得到聚酰胺復(fù)合材料。所述的同向雙螺桿擠出機(jī)第一段至第四段溫度分別為260°C 270°C、275°C 285°C、275°C 285°C、265°C 285°C，機(jī)頭溫度為 245°C 265°C。所述的粒狀共混物可選用注塑機(jī)注塑成型，所述的注塑機(jī)第一段至第五段溫度分別為 5(TC 7(TC，255°C 28(TC，255°C 285°C，25(TC 280 °C 和 250 °C 280 °C。所述的聚酰胺復(fù)合材料，具有高韌性、高阻隔性和優(yōu)異的機(jī)械性能，可用于制備高韌性高阻隔性構(gòu)件，具體地可用來制備汽車燃油箱、蓄電池、化學(xué)藥品瓶等阻隔性能要求高的容器，有著廣闊的應(yīng)用前景。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明制備的聚酰胺復(fù)合材料，通過聚酰胺、聚烯烴、彈性體、增容劑和加工改性劑相互之間的協(xié)同增強(qiáng)作用，使得本發(fā)明聚酰胺復(fù)合材料具有高韌性、高阻隔性(如低的二甲苯滲透率)和優(yōu)異的機(jī)械性能(如沖擊強(qiáng)度高)等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明聚酰胺復(fù)合材料的制備方法制備工藝簡單、操作簡便、重現(xiàn)性好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述內(nèi)容對本發(fā)明做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。實(shí)施例I
將聚酰胺66 (型號(hào)為101F，美國杜邦公司)15kg、高密度聚乙烯(5000S，揚(yáng)子石油化工股份有限公司)30kg、三元乙丙橡膠(Nordel IP 3745P，美國杜邦公司)45kg和馬來酸酐接枝三元乙丙橡膠(接枝率為I %，上海日之升新技術(shù)發(fā)展有限公司)9. 8kg，乙撐雙硬酯酰胺(上海維呈化工有限公司)0. 2kg，加入高速混合機(jī)混合均勻后用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)第一段至第四段各段溫度分別為2700C、285 0C、280°C、280°C，機(jī)頭溫度265°C， 得到粒狀共混物。粒狀共混物用注塑機(jī)注塑成型，注塑機(jī)第一段至第五段各段溫度分別為 700C，2750C，2800C，275°C和265°C，得到聚酰胺復(fù)合材料。實(shí)施例2將聚酰胺610(型號(hào)為1_2/3( 1(，荷蘭0510701^、低密度聚乙烯(7042，揚(yáng)子石油化工股份有限公司)5kg、熱塑性聚烯烴彈性體(SEBSj^. 1651，美國殼牌公司)15kg、琥珀酸酐接枝的熱塑性聚烯烴彈性體5kg (接枝率為1%，SEBS，科騰FG1924X，美國殼牌公司)和對羥基苯甲酸酯(武漢頂輝化工有限公司)5kg，加入高速混合機(jī)混合均勻后用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)第一段至第四段各段溫度分別為270°C、285°C、285°C、285°C，機(jī)頭溫度為265°C，得到粒狀共混物。粒狀共混物用注塑機(jī)注塑成型，注塑機(jī)第一段至第五段各段溫度分別為50°C，255°C，255°C，255°C和250°C，得到聚酰胺復(fù)合材料。實(shí)施例3將聚酰胺1010 (型號(hào)為LC1200，美國杜邦公司)45kg、聚丙烯無規(guī)共聚物 (RA7050-GN，北歐化工有限公司)25kg、乙烯共聚物彈性體(8150，美國杜邦公司)20kg、馬來酸酐接枝的乙烯共聚物彈性體(接枝率為1%，CMG9805，上海日之升新技術(shù)發(fā)展有限公司)20kg和硬脂酸鋅(湖州市菱湖新望化學(xué)有限公司)lkg，加入高速混合機(jī)混合均勻后用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)第一段至第四段各段溫度分別為260°C、275°C、275°C、 275°C，機(jī)頭溫度245°C，得到粒狀共混物。粒狀共混物用注塑機(jī)注塑成型，注塑機(jī)第一段至第五段各段溫度分別為60°C，255°C，255°C，255°C和250°C，得到聚酰胺復(fù)合材料。對比例I將聚酰胺66 (型號(hào)為101F，美國杜邦公司)100kg，加入高速混合機(jī)混合均勻后用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)第一段至第四段各段溫度分別為270°C、285°C、280°C、 280°C，機(jī)頭溫度265°C，得到粒狀物。粒狀物用注塑機(jī)注塑成型，注塑機(jī)第一段至第五段各段溫度分別為70°C，275°C，280°C，275°C和265°C，得到聚酰胺66材料。對比例2將聚酰胺66 (型號(hào)為101F，美國杜邦公司)85kg和高密度聚乙烯(5000S，揚(yáng)子石油化工股份有限公司)15kg，加入高速混合機(jī)混合均勻后用雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，擠出機(jī)第一段至第四段各段溫度分別為270°C、285°C、280°C、280°C，機(jī)頭溫度265°C，得到粒狀共混物。粒狀共混物用注塑機(jī)注塑成型，注塑機(jī)第一段至第五段各段溫度分別為70°C，275°C， 280°C，275°C和265°C，得到聚酰胺66/聚乙烯復(fù)合材料。將實(shí)施例1、2和3制備的聚酰胺復(fù)合材料及對比例I制備的聚酰胺66材料、對比例2制備的聚酰胺66/聚乙烯復(fù)合材料進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、斷裂伸長率、簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度、二甲苯滲透率的性能測試，其中，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率采用GB/1040標(biāo)準(zhǔn)測得，彎曲強(qiáng)度采用GB/9304標(biāo)準(zhǔn)測得，簡支梁缺口沖擊強(qiáng)度采用IS0179-1 :2000標(biāo)準(zhǔn)測得， 二甲苯滲透率在23°C滲透28天后測得，具體測試結(jié)果如表I所示。
表I
權(quán)利要求
1.一種聚酰胺復(fù)合材料，由以下重量百分比的原料制成聚酰胺聚烯烴彈性體增容劑5% 30% ； 15% 45% 5% 20% ； 0. 2% 5%15% 70% ；加工改性劑
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酰胺復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚酰胺為聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺1010或者聚酰胺46。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酰胺復(fù)合材料，其特征在于，所述的聚烯烴為高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、聚丙烯無規(guī)共聚物、均聚聚丙烯中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酰胺復(fù)合材料，其特征在于，所述的彈性體為丁苯橡膠、 三元乙丙橡膠、硅橡膠、熱塑性聚烯烴彈性體、熱塑性聚苯乙烯彈性體或者乙烯共聚物彈性體；所述的增容劑為接枝有酸酐、酰氯、羧酸、異氰酸酯、酯基中的一個(gè)或多個(gè)基團(tuán)的彈性體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚酰胺復(fù)合材料，其特征在于，所述的增容劑為接枝有馬來酸酐、琥珀酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的一種的彈性體。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚酰胺復(fù)合材料，其特征在于，所述的加工改性劑為二異氰酸酯、對羥基苯甲酸酯、鄰羥基苯甲酸苯酯、乙撐雙硬酯酰胺、乙撐雙油酸酰胺、硬脂酸鋅、 硬脂酸鈣中的一種或兩種。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的聚酰胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將起始原料聚酰胺、聚烯烴、彈性體、增容劑和加工改性劑混合均勻后用同向雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，得到粒狀共混物；2)將步驟I)中得到的粒狀共混物注塑成型，得到聚酰胺復(fù)合材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚酰胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的同向雙螺桿擠出機(jī)第一段至第四段溫度分別為260°C 270°C、275°C 285°C、275°C 285°C、 265°C 285°C，機(jī)頭溫度為 245°C 265°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的聚酰胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的粒狀共混物用注塑機(jī)注塑成型，所述的注塑機(jī)第一段至第五段溫度分別為50°C 70°C，255°C 280°C，255°C 285°C，250°C 280°C和 250°C 280°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求I 6任一項(xiàng)所述的聚酰胺復(fù)合材料在制備高韌性高阻隔性構(gòu)件中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚酰胺復(fù)合材料，由以下重量百分比的原料制成15％～70％聚酰胺；5％～30％聚烯烴；15％～45％彈性體；5％～20％增容劑；0.2％～5％加工改性劑，具有韌性高、阻隔性高和機(jī)械性能優(yōu)異等特點(diǎn)，可用來制備汽車燃油箱、蓄電池、化學(xué)藥品等阻隔性能要求高的容器，有著廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明還公開了一種聚酰胺復(fù)合材料的制備方法，將起始原料聚酰胺、聚烯烴、彈性體、增容劑和加工改性劑，加入高速混合機(jī)內(nèi)混合均勻后用同向雙螺桿擠出機(jī)造粒，用注塑機(jī)注塑成型，得到聚酰胺復(fù)合材料，其制備方法簡單、可控性好、重現(xiàn)性好，易于工業(yè)化生產(chǎn)，具有較好的生產(chǎn)效益。
文檔編號(hào)B29C45/78GK102532868SQ20111045642
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者蔡增坤 申請人:杭州臨安宏凱工程塑料有限公司, 蔡增坤