一种聚丙烯/尼龙6合金材料及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地，涉及一种聚丙烯/尼龙6合金材料及其制备方法及其在制备塑料铰链中的应用和塑料铰链。


背景技术：

2.聚丙烯(pp)具有加工性能优良且吸水率极低的优点，可广泛应用于汽车内外饰零部件中，但聚丙烯的刚韧平衡性差。
3.尼龙6(pa6)为典型的工程塑料之一，具有强度高、韧性好等优点。但是尼龙6的吸水率很高，且吸水后材料的力学性能下降明显。
4.现有技术通过将聚丙烯和尼龙6共混，并采用聚丙烯接枝马来酸酐提高聚丙烯和尼龙6的相容性，使得材料具有良好的拉伸、弯曲和冲击性能，还具有较低的吸水率。然而，聚丙烯接枝马来酸酐作为相容剂，只是因为其具有一定的极性，因此和尼龙6有着一定的相容性，但对于聚丙烯和尼龙6的相容性的提高程度有限，无法进一步提高聚丙烯/尼龙6合金材料的力学性能，并且降低合金材料的吸水率。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是克服现有聚丙烯/尼龙6合金材料中相容剂对聚丙烯和尼龙6的相容性的提高程度有待于进一步提高的缺陷和不足，提供一种聚丙烯/尼龙6合金材料，通过提高聚丙烯与尼龙6的相容性，提高了合金材料的力学性能，同时还降低了合金材料的吸水率。
6.本发明的还一目的在于提供一种聚丙烯/尼龙6合金材料的制备方法。
7.本发明的另一目的在于提供一种聚丙烯/尼龙6合金材料在制备汽车装饰件或电动车装饰件中的应用。
8.本发明上述目的通过以下技术方案实现：
9.一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0010][0011]
其中，所述相容剂为聚丙烯-聚酰胺嵌段共聚物，所述聚丙烯-聚酰胺嵌段共聚物由聚酰胺和粘度为1800～5500cps的聚丙烯通过交联反应制备得到，粘度的测试标准为gb/t 265-1988，测试条件为170℃。
[0012]
其中需要说明的是：
[0013]
本发明的聚丙烯/尼龙6合金材料通过特定的相容剂即可提高合金材料内部聚丙烯树脂和尼龙6树脂两个组分的相容性，从而提高合金材料的力学性能，同时还降低了合金
材料的吸水率。
[0014]
本发明的聚丙烯/尼龙6合金材料各组分的作用机理具体如下：
[0015]
本发明中聚丙烯-聚酰胺嵌段共聚物是由聚酰胺和聚丙烯通过交联反应制备得到，由于聚丙烯-聚酰胺嵌段共聚物同时含有与尼龙6树脂链段相同的酰胺链段和与聚丙烯树脂链段相同的丙烯链段，因此聚丙烯-聚酰胺嵌段共聚物能够提高聚丙烯树脂和尼龙6树脂的相容性。
[0016]
本发明中通过控制相容剂中聚丙烯的粘度为1800～5500cps，聚丙烯粘度较高，聚丙烯的分子量较大，与合金材料中聚丙烯树脂缠绕地更加紧密，因此能够防止相容剂析出到合金材料的表面。
[0017]
相容剂中聚丙烯的粘度过小，相容剂的分子量较低，迁移性较强，因此相容剂容易迁移至合金材料的表面，留在合金材料内部的聚丙烯较少，因此会降低合金材料中聚丙烯树脂和尼龙6的相容性。
[0018]
相容剂中聚丙烯的粘度大于过大，聚丙烯分子量过大，相容剂中，聚丙烯与低分子量聚酰胺的比例失衡，相容剂的相容作用变弱，会造成合金材料的力学性能显著下降。
[0019]
相容剂的用量过少，难以提高合金材料内部聚丙烯树脂和尼龙6树脂的相容性。
[0020]
相容剂的用量过多，虽然能够提高合金材料内部聚丙烯树脂和尼龙6树脂的相容性，但是因为相容剂的分子量较低，会大幅提高体系中低分子量成分的占比，因此反而会大幅提高合金材料的吸水性，同时也会降低合金材料的力学性能。
[0021]
优选地，为了进一步提高合金材料内部聚丙烯树脂和尼龙6树脂的相容性，聚丙烯/尼龙6合金材料按重量份数计，包括以下组分：
[0022][0023][0024]
为了进一步提高合金材料内部聚丙烯树脂和尼龙6树脂的相容性，进而提高合金材料的力学性能，并降低吸水率，优选地，所述相容剂中，聚丙烯的粘度为2000～3000cps。
[0025]
为了进一步提高复合材料的力学性能，优选地，尼龙6树脂的相对粘度为1.8～3.0，测试标准为iso 307-2007。
[0026]
优选地，尼龙6树脂的相对粘度为2.0～2.4。
[0027]
为了进一步提高合金材料内部聚丙烯树脂和尼龙6树脂的相容性，从而提高力学性能并且降低吸水率，优选地，所述相容剂中，聚酰胺的粘度为20～60pa.s，粘度的测试标准为gb/t 265-1988。
[0028]
优选地，所述助剂为抗氧剂和/或润滑剂。
[0029]
在实际应用中，根据实际性能需要，抗氧剂0～0.4份和润滑剂0～0.2份。
[0030]
抗氧剂可选自受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂、酚类或胺类中的一种或几种的混合物。
[0031]
抗氧剂可提升聚丙烯/尼龙6合金材料的抗氧化效果，润滑剂可提升聚丙烯/尼龙6合金材料的润滑效果。
[0032]
优选地，所述润滑剂包括酰胺类、硬脂酸类、脂肪酸类或酯类润滑剂中的一种或几种的混合物。
[0033]
优选地，所述相容剂的制备方法包括如下步骤：
[0034]
s1.制备双端羧基聚丙烯；
[0035]
s2.将双端羧基聚丙烯与聚酰胺加入到甲苯溶液中反应，反应温度为100～120℃，即得所述相容剂。
[0036]
本发明还保护聚丙烯/尼龙6合金材料的制备方法，具体包括如下步骤：将各组分混合均匀，通过双螺杆挤出机在180～230℃熔融挤出、造粒，干燥后即得所述聚丙烯/尼龙6合金材料；
[0037]
本发明制备得到的聚丙烯/尼龙6合金材料具有很好的力学性能，还具有较低的吸水率，可以广泛应用于塑料制品的制备，本发明尤其保护所述聚丙烯/尼龙6合金材料可应用于汽车或低速出行电动车有喷漆要求的饰件上，如汽车保险杠，低速出行电动车饰板等。
[0038]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0039]
本发明的聚丙烯/尼龙6合金材料包括聚丙烯树脂、尼龙6树脂和相容剂，通过特定的相容剂即可提高合金材料中聚丙烯树脂和尼龙6树脂的相容性，从而提高合金材料的力学性能，同时还降低了合金材料的吸水率。
具体实施方式
[0040]
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
[0041]
本发明的原料如下所示：
[0042]
相容剂的原料如下：
[0043]
聚丙烯1为licocene pp 2502，粘度为2500cps，科莱恩；
[0044]
聚丙烯2为licocene pp 1502，粘度为1800cps，科莱恩；
[0045]
聚丙烯3为licocene pp 1602，粘度为5500cps，科莱恩；
[0046]
聚丙烯4为licocene pp 1302，粘度为200cps，科莱恩；
[0047]
聚丙烯5为licocene pp 2602，粘度为6300cps，科莱恩；
[0048]
聚酰胺1为sf-650-200，粘度为20pa.s，常州山峰化工；
[0049]
聚酰胺2为sf-140，粘度为5pa.s，常州山峰化工；
[0050]
聚酰胺3为sf-115，粘度为60pa.s，常州山峰化工；
[0051]
合金材料的原料如下：
[0052]
聚丙烯树脂为聚丙烯树脂z30s，熔体质量流动速率为25g/10min，测试标准为iso 1133-1-2011，测试条件为2.16kg，230℃；茂名石化；
[0053]
尼龙6树脂1为pa6 m2400，相对粘度2.4，广东新会美达锦纶股份有限公司；
[0054]
尼龙6树脂2为pa6 m2000，相对粘度为2.0，广东新会美达锦纶股份有限公司；
[0055]
尼龙6树脂3为pa6 m2800，相对粘度2.8，广东新会美达锦纶股份有限公司；
[0056]
尼龙6树脂4为pa6 m3400，相对粘度3.4，广东新会美达锦纶股份有限公司；
[0057]
聚丙烯接枝马来酸酐，市售可得；
[0058]
抗氧剂，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂，受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗
氧剂的质量比为1:1，市售且实施例和对比例用的是同一种；
[0059]
润滑剂，脂肪酸酯类润滑剂，市售可得且实施例和对比例用的是同一种；
[0060]
实施例1～5
[0061]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0062]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0063]
其中各组分的具体含量如下表1所示。
[0064]
表1各实施例的聚丙烯/尼龙6合金材料组成(以重量份数计)
[0065] 12345聚丙烯树脂6545905075尼龙6树脂13050104020相容剂410153抗氧剂0.4010.40.4润滑剂0.2010.20.2
[0066]
上述所述聚丙烯/尼龙6合金材料的制备方法包括如下步骤：
[0067]
s1.制备双端羧基聚丙烯：将聚丙烯和70％浓度的浓硝酸按照100g聚丙烯：500ml浓硝酸的比例置于容器中，加热至130℃，搅拌16h，反应产品先后用水和丙酮洗涤，然后在真空烘箱中干燥。
[0068]
s2.低分子量聚酰胺及双端羧基聚丙烯按照氨基和羧基之比为2.2:1计算重量，加入甲苯溶液中，通过加热回流进行反应，获得嵌段共聚物。该反应在氮气保护下进行，反应24h后将反应产物冷却，并在甲醇中沉淀，依次用甲醇和丙酮洗涤，然后置于真空烘箱中干燥，即得相容剂；
[0069]
s3.将相容剂和各组分混合均匀，通过双螺杆挤出机在180～230℃下熔融挤出、造粒，干燥后即得所述聚丙烯/尼龙6合金材料；
[0070]
其中，s1中，聚丙烯为聚丙烯1，聚丙烯的粘度为2500cps；
[0071]
s2中，低分子量聚酰胺为聚酰胺1。
[0072]
实施例6
[0073]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0074]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0075]
与实施例1不同的是，s1中，聚丙烯为聚丙烯2，聚丙烯的粘度为1800cps。
[0076]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0077]
实施例7
[0078]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0079]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0080]
与实施例1不同的是，s1中，聚丙烯为聚丙烯3，聚丙烯的粘度为5500cps。
[0081]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0082]
实施例8
[0083]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0084]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0085]
与实施例1不同的是，尼龙6树脂为尼龙6树脂2。
[0086]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0087]
实施例9
[0088]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0089]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0090]
与实施例1不同的是，尼龙6树脂为尼龙6树脂3。
[0091]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0092]
实施例10
[0093]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0094]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0095]
与实施例1不同的是，尼龙6树脂为尼龙6树脂4。
[0096]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0097]
实施例11
[0098]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0099]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0100]
与实施例1不同的是，s2中，聚酰胺为聚酰胺2。
[0101]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0102]
实施例12
[0103]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0104]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0105]
与实施例1不同的是，s2中，聚酰胺为聚酰胺3。
[0106]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0107]
对比例1
[0108]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0109]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；抗氧剂和润滑剂；
[0110]
与实施例1不同的是，不加相容剂。
[0111]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0112]
对比例2
[0113]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0114]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0115]
与实施例1不同的是，相容剂的用量为0.1份。
[0116]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0117]
对比例3
[0118]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0119]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0120]
与实施例1不同的是，相容剂的用量为15份。
[0121]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0122]
对比例4
[0123]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0124]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0125]
与实施例1不同的是，s1中，聚丙烯为聚丙烯4，聚丙烯的粘度为200cps。
[0126]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0127]
对比例5
[0128]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0129]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0130]
与实施例1不同的是，s1中，聚丙烯为聚丙烯5，聚丙烯的粘度为6300cps。
[0131]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0132]
对比例6
[0133]
一种聚丙烯/尼龙6合金材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0134]
聚丙烯树脂；尼龙6树脂；相容剂；抗氧剂和润滑剂；
[0135]
与实施例1不同的是，相容剂为聚丙烯接枝马来酸酐。
[0136]
其余与实施例1相同，这里不再赘述。
[0137]
结果检测
[0138]
弯曲模量：测试标准为iso 178-2010，测试方法为2mm/min。
[0139]
简支梁缺口冲击强度：测试标准为iso 179-1-2010，测试条件为1ea，23℃；
[0140]
吸水率：测试标准为iso 62-2016，测试条件为23℃。
[0141]
各实施例和对比例的具体检测结果如下表2所述：
[0142]
序号弯曲模量(mpa)简支梁缺口冲击强度(kj/m2)吸水率(％)实施例119808.81.47实施例220608.91.51实施例315807.51.22实施例420308.51.51实施例517207.31.26实施例619408.51.47实施例719208.21.51实施例819208.51.48实施例919108.51.49实施例1018307.41.52实施例1117607.11.53实施例1219108.31.49对比例116305.71.68对比例216606.11.65对比例317506.71.74对比例417307.21.62对比例517106.81.55对比例616506.21.58
[0143]
从上述数据可以看出，本发明的聚丙烯/尼龙6合金材料的力学性能优异且具有较低的吸水率，可应用于汽车或低速出行电动车有喷漆要求的饰件上。
[0144]
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对
本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。