CN116376270B - 一种聚酰胺材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚酰胺材料及其制备方法和应用，所述聚酰胺材料按重量份计，包括聚酰胺树脂48.2‑93.2份；玻璃纤维5‑50份；助剂0.5‑3份；外观改善剂0.1‑0.5份；其中，所述外观改善剂为2‑萘基磷酸钙。本发明通过在玻纤增强聚酰胺中加入特定的外观改善剂，有效控制了材料的结晶速度、结晶温度和结晶度，在保证材料较好力学性能的同时，减少玻纤增强聚酰胺材料表面的浮纤现象，使得外观得到显著改善。
Description
技术领域
本发明涉及聚酰胺复合材料技术领域，具体涉及一种聚酰胺材料及其制备方法和应用。
背景技术
聚酰胺，又称尼龙，是四大工程材料之一。由于其优异的力学性能，广泛应用于汽车，电器，通讯，电子和机械等产业中。聚酰胺(PA)是由二元酸与二元胺或由氨基酸经缩聚而得，是分子链上含有重复酰胺基团的树脂总称，根据其结构可以分为三类：脂肪族聚酰胺、脂肪-芳香族聚酰胺以及芳香族聚酰胺。
玻纤增强聚酰胺材料具有良好的机械性能、耐热、耐磨损、耐化学性、阻燃性以及自润滑性，并且易于加工、摩擦系数较低，被广泛应用于电气电子零件、汽车、家具、建材以及薄膜等领域。然而，由于聚酰胺材料本身是结晶类材料，在注塑成型冷却过程中结晶温度较高，结晶速度较快，所以对高玻纤含量的玻纤增强聚酰胺材料而言，常常出现外观浮纤严重等现象，不但导致制品的外观差，而且还降低制品的强度。
因此，如何在保证玻纤增强聚酰胺材料强度的同时，实现其良外观，是亟需解决的技术问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提出了一种良外观高性能玻纤增强聚酰胺材料及其制备方法和应用。本发明提供的玻纤增强聚酰胺材料不但实现良外观功能，同时能够保持较高的力学性能。
具体通过以下技术方案实现：
一种良外观高性能玻纤增强聚酰胺材料，按重量份计，包括以下组分：
其中，所述外观改善剂为2-萘基磷酸钙。
本发明通过加入外观改善剂2-萘基磷酸钙，能够有效控制材料的结晶速度、结晶温度和结晶度，从而实现良外观和高性能。这是由于聚酰胺树脂的酰胺基团与2-萘基磷酸钙形成络合结构，一定程度上破坏了材料的结晶，同时由于其添加量较少，所以对材料基础性能的影响相比传统的氯化钙和硝酸钾要小，使得其在改善外观的同时材料的力学性能保持较好。
优选地，所述良外观高性能玻纤增强聚酰胺材料，按重量份计，包括以下组分：
进一步地，所述聚酰胺树脂为PA6、PA66中的至少一种。
进一步地，所述玻璃纤维是长度为3-5mm，直径为10-13μm的尼龙用短切玻璃纤维。例如，包含但不限于长度为3mm、直径为10μm或长度为4mm、直径为12μm，或长度为5mm、直径为13μm等的尼龙用短切玻璃纤维。
进一步地，所述助剂包含润滑剂和抗氧剂。
进一步地，所述润滑剂为硬脂酸/双硬脂酸及其金属盐类润滑剂、超支化聚酯类润滑剂中的至少一种。
优选的，所述润滑剂为硬脂酸锌、硬脂酸钙、乙撑双硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡中的至少一种。
进一步地，所述抗氧剂为受阻酚化合物、受阻胺化合物、磷化合物、含铜化合物中的一种或多种。
优选的，所述抗氧剂为二缩三乙二醇双[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸酯、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯中的至少一种。
本发明还提供一种良外观高性能玻纤增强聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：按照配比，将聚酰胺树脂、助剂和外观改善剂混合后得到混合料；
S2：将步骤S1的混合料投入到挤出设备的主喂料机中，玻璃纤维经侧喂料机加入，经过熔融共混、挤出造粒后，得到良外观高性能玻纤增强聚酰胺材料。
本发明还提供一种上述聚酰胺材料在塑料制件中的应用，如汽车后视镜支架，出风口叶片和雨刮臂等。
本发明还提供一种由上述聚酰胺材料制备的汽车塑料制件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过在玻纤增强聚酰胺中加入特定的外观改善剂，有效控制了材料的结晶速度、结晶温度和结晶度，从而减少玻纤增强聚酰胺材料表面的浮纤现象，使得外观得到显著改善，同时还保持了玻纤增强聚酰胺材料的拉伸强度等力学性能。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
<实施例和对比例的制备>
本发明实施例和对比例所用的原材料均来源于市购，但不限于这些材料：
聚酰胺树脂PA6，牌号HY-2500A，购自江苏海阳化纤公司；
聚酰胺树脂PA66，牌号EP-158，购自浙江华峰集团；
玻璃纤维A，直径10μm，短切长度3mm，牌号ECS301HP-3-H，购自重庆国际复合材料股份有限公司；
玻璃纤维B，直径10μm，短切长度3mm，牌号ECS10-03-568H，购自巨石玻纤；
抗氧剂，牌号RIANOX 1098，购自山东三丰基团；
润滑剂，牌号TAF，购自广州源雅化工；
外观改善剂，2-萘基磷酸钙，购自上海绿鸟科技发展有限公司；
本发明实施例和对比例的制备方法如下：
S1:按照表1、表2的配比称取各组分，然后将聚酰胺树脂、抗氧剂、润滑剂和外观改善剂加入高速混合机中混合，得到混合料；
S2：将步骤S1得到的混合料投入到双螺杆挤出机的主喂料机中，玻璃纤维经侧喂料机加入，经过熔融共混、挤出造粒后，得到聚酰胺材料。其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40：1，螺筒温度为200-280℃，螺杆转速为350r/mi n。
关于本说明书中“份”，除非特别说明，表示“重量份”。
<测试标准>
本发明各实施例和对比例的性能测试方法如下：
拉伸强度：按照I SO 527标准测试，拉伸速率为：5mm/mi n；
结晶温度：按照I SO 11357-3-2018标准测试；
外观等级：注塑100mm*100mm方板，观察表面浮纤状态，按照5个等级打分，其中1级为最好，5级为最差。
外观等级划分标准如下：
1级为样板表面的浮纤面积为0％-10％；
2级为样板表面的浮纤面积为10％-30％；
3级为样板表面的浮纤面积为30％-60％；
4级为样板表面的浮纤面积为60％-90％；
5级为样板表面的浮纤面积为90％-100％；
其中PA66材料注塑温度按照280℃注塑，PA6材料按照250℃注塑。
表1.实施例原料配方(以重量份计)
表2.对比例原料配方(以重量份计)
表3.实施例的性能测试结果
表4对比例的性能测试结果
本发明通过添加外观改善剂2-萘基磷酸钙，能够有效降低材料的结晶温度，由于材料结晶温度的降低，所以材料在从高温向下降温时，相比高结晶温度的材料，可以在更低的温度下依然有一定的流动性，从而遮盖浮纤，达到良外观的效果。
通常，外观改善剂的引入虽然使得外观较好，但是对材料性能影响较大，与对比例1相比，实施例2添加了外观改善剂2-萘基磷酸钙，虽然拉伸强度略有下降，但仍能够在拉伸强度保持较高的前提下(＞175MPa)，其外观得到明显改善。对比例4和实施例7相比达到了同样的技术效果。
对比例2、对比例3与实施例2相比，添加传统的氯化钙和硝酸钾，在与外观改善剂同等比例时，对外观的改善幅度有效。对比例5、对比例6和实施例7相比，同样说明了添加传统的氯化钙和硝酸钾对外观的改善效果不及2-萘基磷酸钙。
对比例7与实施例2相比，添加过量的外观改善剂，虽能得到良外观，但是材料性能下降较大。
对比例8与实施例2相比，外观改善剂的添加量过低，材料性能与常规的相当，但是对于外观浮纤几乎无改善。
综上所述，本发明通过添加外观改善剂2-萘基磷酸钙，并控制添加量，实现了在保持材料拉伸强度较高的前提下，降低了材料的结晶温度，实现产品的良外观特性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种聚酰胺材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
聚酰胺树脂48.2-93.2份
玻璃纤维5-50份
助剂0.5-3份
外观改善剂0.1-0.5份
其中，所述外观改善剂为2-萘基磷酸钙；
所述聚酰胺树脂为PA6、PA66中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：
聚酰胺树脂58.4-68.4份
玻璃纤维30-40份
助剂1-2份
外观改善剂0.3-0.4份。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺材料，其特征在于，所述玻璃纤维是长度为3-5mm，直径为10-13μm的尼龙用短切玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的聚酰胺材料，其特征在于，所述助剂包含润滑剂和抗氧剂。
5.根据权利要求4所述的聚酰胺材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸/双硬脂酸及其金属盐类润滑剂、超支化聚酯类润滑剂中的至少一种。
6.根据权利要求4所述的聚酰胺材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚化合物、受阻胺化合物、磷化合物、含铜化合物中的一种或多种。
7.一种根据权利要求1-6任一项所述的聚酰胺材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：按照配比，将聚酰胺树脂、助剂和外观改善剂混合后得到混合料；
S2：将步骤S1的混合料投入到挤出设备的主喂料机中，玻璃纤维经侧喂料机加入，经过熔融共混、挤出造粒后，得到所述聚酰胺材料。
8.根据权利要求1-6任一项所述聚酰胺材料在塑料制件中的应用。
9.一种汽车塑料制件，其特征在于，所述汽车塑料制件由权利要求1-6任一项所述聚酰胺材料制备得到。
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| US5872175A (en) * | 1997-07-08 | 1999-02-16 | Hyundai Mortor Company | Polyamide resin composition |
| CN1556146A (zh) * | 2004-01-12 | 2004-12-22 | 四川大学 | 一种用于熔融调控尼龙材料结晶度的方法 |
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| CN116376270A (zh) | 2023-07-04 |
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