一种 PA6/ASA 合金材料及其制备方法 [ 技术领域 ]
本发明涉及高分子材料领域， 尤其涉及一种 PA6/ASA 合金材料及其制备方法。 [ 背景技术 ]
PA/ABS 合金的研发和生产已经有较久的历史， PA 属于结晶性、 高吸水性材料， 与 非结晶性材料做成的合金材料， 既避免了结晶性材料注塑成型过程中尺寸收缩所带来的尺 寸稳定性问题， 又降低了 PA 材料的高吸水性。但是现有技术中的 PA/ABS 合金中的 ABS 组 分含有不饱和结构 ： 丁二烯， 因而在耐候性方面显得不足。 [ 发明内容 ]
本发明提供了一种 PA6/ASA 合金材料及其制备方法， 该合金的耐候性好， 且 ASA 的 丙烯酸酯结构相对于丁二烯结构， 对 PA6 的相容性更加良好。
本发明的技术方案是 ： 一种 PA6/ASA 合金材料， 按重量份数， 由以下组分组成 ：一种 PA6/ASA 合金材料的制备方法， 包括以下步骤 ：
步骤一、 按上述所述的重量份数称取 PA6 和 ASA， 混合均匀 ；
步骤二、 按上述所述的重量份数称取相容剂和复合阻燃剂， 混合均匀 ；
步骤三、 按上述所述的重量份数称取润滑剂和抗氧剂， 混合均匀 ；
步骤四、 将上述步骤一、 步骤二、 步骤三混合好的物料一起加入到混合器中继续混 合直至均匀 ；
步骤五、 将步骤四混合后的物料投入到双螺杆挤出机的料斗中， 将玻璃纤维加入 侧喂料斗中， 经熔融反应， 挤出， 造粒 ； 双螺杆挤出机加工工艺如下 ： 双螺杆挤出机一区温 度 225-250 ℃、 二区温度 225-250 ℃、 三区温度 225-250 ℃、 四区温度 235-260 ℃、 五区温 度 235-260℃、 六区温度 225-250℃、 七区温度 215-240℃、 八区温度 235-260℃ ； 螺杆转速
350-450r/min， 停留时间 2-10min。
本发明制备的 PA6/ASA 合金材料， ASA 材料的结构为丙烯腈 - 丙烯酸酯 - 苯乙烯， 其相对于 ABS 材料的苯乙烯 - 丁二烯 - 丙烯腈， 没有不饱和的丁二烯结构， 因而具有非常优 异的耐候性 ； 同时， ASA 材料中的丙烯酸酯结构相对于丁二烯结构， 对 PA6 的相容性更加良 好， 因而 PA/ASA 材料相对于 PA/ABS 具有更加良好的应用前景， 可以替代 PA/ABS 材料。 [ 具体实施方式 ]
下面结合具体的实施例对本发明做一详细的阐述。
在下述各个实施例中， PA6 的相对粘度为 2.4-3.8P·S ； ASA 可以为丙烯腈 - 丙烯 酸酯 - 苯乙烯三元共聚物， 其丙烯酸酯含量为 15-70％ ； 相容剂可以由 ASA 接枝马来酸酐、 丙烯腈 - 苯乙烯 - 马来酸酐共聚物、 SEBS 接枝马来酸酐中的至少一种与 PMMA 按重量比例 2 ∶ 1 混合而成， 其中， 具体实施时， ASA 接枝马来酸酐、 SEBS 接枝马来酸酐中， 马来酸酐接 枝率为 0.2-3％ ； 丙烯腈 - 苯乙烯 - 马来酸酐共聚物中， 马来酸酐的重量百分比为 8-25％ ； PMMA 为注塑级别的聚甲基丙烯酸甲酯 ； 复合阻燃剂可以由含溴阻燃剂和三氧化二锑复配 而成， 可以按重量比 1 ∶ 1 复配， 其中含溴阻燃剂可以为多溴联苯醚、 十溴二苯乙烷、 溴化聚 苯乙烯、 聚溴化苯乙烯、 溴化环氧树脂、 溴化聚碳酸酯、 溴代三嗪的一种或几种的混合物 ； 玻 璃纤维可以为短切玻纤， 短切长度 3-24mm， 单丝直径 5-15um ； 润滑剂为超高分子量聚硅氧 烷； 抗氧剂由四 [3-(3， 5- 二叔丁基 -4- 羟基苯基 ) 丙酸 ] 季戊四醇酯主抗氧剂和亚磷酸三 (2， 4- 二叔丁基苯酯 ) 辅抗氧剂复配而成， 复配比例可以是 1 ∶ 1， 比如瑞士 ciba 公司的抗 氧剂 1010 和 168。
其中， PA6 具有耐磨、 耐溶、 耐油、 使用温度广等优点， 是目前产量最大的工程塑料 ； PMMA 具有良好的耐光性， 且其中含有的丙烯酸酯组分对于 PA 和 ASA 起到较好的相容性， 因 此非常适于作为 PA/ASA 合金材料的相容剂。ASA 结合了苯乙烯具有的光泽性和成型性， 丙 烯腈具有刚性和耐药品性以及优异的机械性能、 丙烯酸酯具有的耐冲击性， 与尼龙共混可 以改善尼龙的尺寸稳定性、 冲击强度、 耐化学性以及加工性能。
在发明中， 所使用到的材料如 PA6、 ASA、 PMMA 均为具有良好耐候性的材料， 因此加 上加玻纤增强改性、 加阻燃剂防火改性之后所得的 PA6/ASA 合金材料同时兼具耐候、 防火、 高强度等特点， 对于应用于户外的电动工具手柄等领域， 具有非常积极的意义。
实施例 1 ：
该实施例的 PA6/ASA 合金材料， 按重量份数， 由以下组分组成 ： PA6 100 份、 ASA 10 份、 相容剂 5 份、 复合阻燃剂 ( 十溴二苯乙烷 7、 三氧化二锑 3 份 )、 润滑剂 0.1 份、 抗氧剂 1010 0.05 份、 168 0.05 份、 玻璃纤维 10 份 ；
其制备方法如下 ：
步骤一、 按上述所述的重量份数称取 PA6 和 ASA， 混合均匀 ；
步骤二、 按上述所述的重量份数称取相容剂和复合阻燃剂， 混合均匀 ；
步骤三、 按上述所述的重量份数称取润滑剂和抗氧剂， 混合均匀 ；
步骤四、 将上述步骤一、 步骤二、 步骤三混合好的物料一起加入到混合器中继续混 合直至均匀 ；
步骤五、 将步骤四混合后的物料投入到双螺杆挤出机的料斗中， 将玻璃纤维加入侧喂料斗中， 经熔融反应， 挤出， 造粒 ； 双螺杆挤出机加工工艺如下 ： 双螺杆挤出机一区温 度 225 ℃、 二区温度 225 ℃、 三区温度 225 ℃、 四区温度 235 ℃、 五区温度 235 ℃、 六区温度 225℃、 七区温度 215℃、 八区温度 235℃ ； 螺杆转速 350r/min， 停留时间 2min。
实施例 2 ：
该实施例的 PA6/ASA 合金材料， 按重量份数， 由以下组分组成 ： PA6 100 份、 ASA 15 份、 相容剂 12 份、 复合阻燃剂 ( 十溴二苯乙烷 11 份、 三氧化二锑 4 份 )、 润滑剂 0.2 份、 抗氧 剂 1010 0.1 份、 168 0.1 份、 玻璃纤维 10 份 ；
其制备方法如下 ：
步骤一、 按上述所述的重量份数称取 PA6 和 ASA， 混合均匀 ；
步骤二、 按上述所述的重量份数称取相容剂和复合阻燃剂， 混合均匀 ；
步骤三、 按上述所述的重量份数称取润滑剂和抗氧剂， 混合均匀 ；
步骤四、 将上述步骤一、 步骤二、 步骤三混合好的物料一起加入到混合器中继续混 合直至均匀 ；
步骤五、 将步骤四混合后的物料投入到双螺杆挤出机的料斗中， 将玻璃纤维加入 侧喂料斗中， 经熔融反应， 挤出， 造粒 ； 双螺杆挤出机加工工艺如下 ： 双螺杆挤出机一区温 度 250 ℃、 二区温度 250 ℃、 三区温度 250 ℃、 四区温度 260 ℃、 五区温度 260 ℃、 六区温度 250℃、 七区温度 240℃、 八区温度 260℃ ； 螺杆转速 450r/min， 停留时间 10min。 实施例 3 ：
该实施例的 PA6/ASA 合金材料， 按重量份数， 由以下组分组成 ： PA6 100 份、 ASA 20 份、 相容剂 18 份、 复合阻燃剂 ( 十溴二苯乙烷 15.5 份、 三氧化二锑 4.5 份 )、 润滑剂 0.1 份、 抗氧剂 1010 0.25 份、 168 0.25 份、 玻璃纤维 15 份 ；
其制备方法如下 ：
步骤一、 按上述所述的重量份数称取 PA6 和 ASA， 混合均匀 ；
步骤二、 按上述所述的重量份数称取相容剂和复合阻燃剂， 混合均匀 ；
步骤三、 按上述所述的重量份数称取润滑剂和抗氧剂， 混合均匀 ；
步骤四、 将上述步骤一、 步骤二、 步骤三混合好的物料一起加入到混合器中继续混 合直至均匀 ；
步骤五、 将步骤四混合后的物料投入到双螺杆挤出机的料斗中， 将玻璃纤维加入 侧喂料斗中， 经熔融反应， 挤出， 造粒 ； 双螺杆挤出机加工工艺如下 ： 双螺杆挤出机一区温 度 230 ℃、 二区温度 235 ℃、 三区温度 240 ℃、 四区温度 250 ℃、 五区温度 245 ℃、 六区温度 240℃、 七区温度 235℃、 八区温度 255℃ ； 螺杆转速 400r/min， 停留时间 5min。
实施例 4 ：
该实施例的 PA6/ASA 合金材料， 按重量份数， 由以下组分组成 ： PA6 100 份、 ASA 25 份、 相容剂 20 份、 复合阻燃剂 ( 十溴二苯乙烷 17 份、 三氧化二锑 5 份 )、 润滑剂 0.5 份、 抗氧 剂 1010 0.25 份、 168 0.25 份、 玻璃纤维 18 份 ；
其制备方法与实施例 2 相同。
实施例 5 ：
该实施例的 PA6/ASA 合金材料， 按重量份数， 由以下组分组成 ： PA6 100 份、 ASA 30 份、 相容剂 23 份、 复合阻燃剂 ( 十溴二苯乙烷 18 份、 三氧化二锑 7 份 )、 润滑剂 1 份、 抗氧剂
1010 0.5 份、 168 0.5 份、 玻璃纤维 25 份 ；
其制备方法与实施例 3 相同。
实施例 6 ：
该实施例的 PA6/ASA 合金材料， 按重量份数， 由以下组分组成 ： PA6 100 份、 ASA 40 份、 相容剂 25 份、 复合阻燃剂 ( 十溴二苯乙烷 22 份、 三氧化二锑 8 份 )、 润滑剂 2 份、 抗氧剂 1010 1 份、 168 1 份、 玻璃纤维 30 份 ；
其制备方法与实施例 3 相同。
对比例 7 ：
该实施例的 PA6/ASA 合金材料， 按重量份数， 由以下组分组成 ： PA6 100 份、 ASA 20 份、 复合阻燃剂 ( 十溴二苯乙烷 15.5 份、 三氧化二锑 4.5 份 )、 润滑剂 0.1 份、 抗氧剂 1010 0.25 份、 168 0.25 份、 玻璃纤维 15 份 ；
其制备方法如下 ：
将 PA6、 ASA、 十溴二苯乙烷、 三氧化二锑、 润滑剂、 抗氧剂 1010 和 168 在塑料容器 中混合均匀 ； 将混合好的原料投入到双螺杆挤出机的加料斗， 玻璃纤维通过侧喂料斗加入， 经熔融反应、 挤出， 造粒 ； 加工工艺如下 ： 双螺杆挤出机一区温度 235℃、 二区温度 240℃、 三 区温度 245℃、 四区温度 245℃、 五区温度 245℃、 六区温度 240℃、 七区温度 230℃、 八区温度 240℃ ； 螺杆转速控制在 420r/min ； 停留时间 5min。 对比例 8 ：
该实施例的 PA6/ASA 合金材料， 按重量份数， 由以下组分组成 ： PA6 100 份、 复合阻 燃剂 ( 十溴二苯乙烷 15.5 份、 三氧化二锑 4.5 份 )、 润滑剂 0.1 份、 抗氧剂 1010 0.25 份、 168 0.25 份、 玻璃纤维 15 份 ；
其制备方法和对比例 7 相同。
对比例 9 ：
该实施例的 PA6/ASA 合金材料， 按重量份数， 由以下组分组成 ： PA6 100 份、 ASA 20 份、 相容剂 18 份、 复合阻燃剂 ( 十溴二苯乙烷 15.5 份、 三氧化二锑 4.5 份 )、 润滑剂 0.1 份、 抗氧剂 1010 0.25 份、 168 0.25 份 ；
其制备方法与对比例 7 相同。
性能测试 ：
拉 伸 强 度 按 GB/T 1040 标 准 进 行 检 验。 试 样 类 型 为 I 型， 样 条 尺 寸 (mm) ： 170( 长 )×(20±0.2)( 端部宽度 )×(4±0.2)( 厚度 )， 拉伸速度为 50mm/min ；
弯曲强度和弯曲模量按 GB 9341/T 标准进行检验。试样类型为试样尺寸 (mm) ： (80±2)×(10±0.2)×(4±0.2)， 弯曲速度为 20mm/min ；
缺口冲击强度按 GB/T 1043 标准进行检验。试样类型为 I 型， 试样尺寸 (mm) ： (80±2)×(10±0.2)×(4±0.2) ； 缺口类型为 A 类， 缺口剩余厚度为 3.2mm。阻燃性能按 UL-94 标准测试 ：
实施例 1-6、 对比例 7-9 配方及材料性能见下表 1 ：
表1
从实施例 1 ～ 6 看， 随着玻璃纤维含量的增加， 所得到的 PA6/ASA 合金材料的弯曲 强度和弯曲模量不断上升， 即加入玻璃纤维后所得材料的强度是不断增加的， 这对于实际 应用中的 PA6/ASA 合金材料来说将提升其尺寸稳定性， 可以在更高负荷强度下使用。将实 施例 3 与对比例 7、 8、 9 对比， 可以发现， 加入了相容剂之后对于表征材料韧性的冲击强度和 断裂伸长率是提升的， 这是由于相容剂增加了 PA6 和 ASA 的相容性、 从而在受力破坏过程中 可以吸收更多的能量。而且本发明制备的 PA6/ASA 合金材料在阻燃性能、 拉伸强度、 弯曲强 度、 弯曲模量、 冲击强度和断裂伸长率等方面的性能都能优于 PA/ABS 合金材料， 完全可以 替代 PA/ABS 材料。
由此可见， 本发明制备的 PA6/ASA 合金材料， ASA 材料的结构为丙烯腈 - 丙烯酸 酯 - 苯乙烯， 其相对于 ABS 材料的苯乙烯 - 丁二烯 - 丙烯腈， 没有不饱和的丁二烯结构， 因 而具有非常优异的耐候性 ； 同时， ASA 材料中的丙烯酸酯结构相对于丁二烯结构， 对 PA6 的 相容性更加良好， 因而 PA/ASA 材料相对于 PA/ABS 具有更加良好的应用前景， 可以替代 PA/ ABS 材料。
以上对本发明所提供的一种 PA6/ASA 合金材料及其制备方法进行了详细介绍， 本 文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于 帮助理解本发明的方法及其核心思想 ； 同时， 对于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思 想， 在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对 本发明的限制。
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