本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種協(xié)同增容增韌pp/pa6復(fù)合材料的方法的制備方法。
背景技術(shù)：
共混改性是一種簡單而有效的改性方法，將pp與其它塑料共混可制備兼具這些聚合物性質(zhì)的高分子合金。但是pa6是一種強(qiáng)極性的聚合物，而pp是一種弱極性的聚合物，兩者的溶解度參數(shù)相差較大，不具有熱力學(xué)相容性，因而pp和pa6的簡單共混物存在著相容性較差的缺點。
目前，常用的相容劑按主鏈結(jié)構(gòu)來分主要有三大類：第一類為橡膠(如乙丙橡膠)與極性單體(如馬來酸酐)的接枝共聚物；第二類為pp或其它樹脂與極性單體的接枝共聚物，包括(1)pp與馬來酸酐、衣糠酸或疊氮磺酰苯酸的接枝共聚物；(2)pp與丙烯酸丁酯或馬來酸二丁酯的接枝共聚物；(3)pp與n-羥甲基丙烯酰胺的接枝共聚物；(4)乙烯-醋酸乙烯酯共聚物與馬來酸酐的接枝共聚物；第三類為苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物(r-sma)，使用此類相容劑，可以改善pa6和pp的相容性，從而改善了材料的力學(xué)性能。
離子液體是由陰陽離子組成的低溫熔融鹽，具有高離子傳導(dǎo)性，強(qiáng)極性，蒸汽壓低，不易揮發(fā)，穩(wěn)定性好且酸性可調(diào)和電化學(xué)窗口大等優(yōu)點。另外，離子液體的陰、陽離子有多種類型可設(shè)計成為帶有特定功能或特定性質(zhì)的功能基團(tuán)而被稱為“可設(shè)計溶劑”。目前，離子液體在許多方面得到廣泛應(yīng)用，特別是在材料的加工方面。
氣相納米二氧化硅由于其粒徑很小，比表面積大，化學(xué)純度高、分散性能好、優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性等，使其在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)獨具特性，有著不可取代的作用。另外，氣相納米二氧化硅由于表面嚴(yán)重的配位不足、龐大的比表面積以及表面缺氧等特點，使它表現(xiàn)出極強(qiáng)的活性，很容易和pa6中的羰基上的氧起鍵合作用，提高了分子間的相互作用力，同時還有一部分納米二氧化硅顆粒分布在高分子鏈的空隙中，由于體積小表現(xiàn)出很高的流動性，從而使得氣相納米二氧化硅可以大幅度提高pp/pa6復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性、延展性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對pp和pa6的簡單共混物存在著相容性較差的缺點，提供一種抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料的制備方法，通過向pp和pa6體系中添加協(xié)同增容增韌劑離子液體和氣相納米二氧化硅獲得一種抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：向pp/pa6復(fù)合材料中加入?yún)f(xié)同增容增韌劑，采用熔融共混注塑得到抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料，其中pp和pa6占復(fù)合材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80-95%，協(xié)同增容增韌劑占復(fù)合材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-20%。
所述的pa6與pp的質(zhì)量比為1:9-2:3，所述的協(xié)同增容增韌劑為離子液體和氣相納米二氧化硅的混合物，其中離子液體占復(fù)合材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.9-15%，氣相納米二氧化硅占復(fù)合材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1-5%。
所述協(xié)同增容增韌劑中離子液體的陽離子為咪唑類、吡啶類，陰離子為氯離子，氣相納米二氧化硅粒徑為7-12nm，比表面積為200-400m2/g。
所述熔融共混時螺桿轉(zhuǎn)速為25r/min，進(jìn)料段溫度設(shè)為160-170oc，塑化段溫度為190-210oc，熔融段溫度為200-220oc，然后采用微型注射機(jī)注塑成型，其中注塑頭溫度200-220oc，注塑壓力為0.5mpa，注塑時間為5s，合膜時間為15s，合膜冷卻溫度40-50oc。
利用所述的抗靜電高韌性pp/pa復(fù)合材料的制備方法制得的抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料的的斷裂伸長率為250%-800%，表面電阻為105-108ω。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用離子液體和氣相納米二氧化硅作為協(xié)同增容增韌劑，通過熔融共混注塑制備pp/pa6復(fù)合材料。離子液體的加入一方面其取代基可以與pp相容，另一方面其陽離子與pa6中的c=o中的氧相互作用，所以，離子液體的加入可以作為相容劑提高pp和pa6的相容性，而氣相納米二氧化硅由于表面嚴(yán)重的配位不足、龐大的比表面積以及表面缺氧等特點，使它表現(xiàn)出極強(qiáng)的活性，很容易和pa6中的羰基上的氧起鍵合作用，提高了分子間的相互作用力，同時還有一部分納米二氧化硅顆粒分布在pa6和pp分子鏈的空隙中，由于體積小表現(xiàn)出很高的流動性，所以，離子液體和氣相納米二氧化硅協(xié)同作用可以大幅度提高pp/pa6復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性、延展性。同時，離子液體由于具有高的離子傳導(dǎo)性，所以，離子液體的加入使得pp/pa6復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的抗靜電性。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，以下實施例僅用于說明本發(fā)明而非用于限制本發(fā)明的范圍，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員可以根據(jù)上述發(fā)明的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。
實施例1
本實施例的抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
向pp與pa6復(fù)合材料中加入?yún)f(xié)同增容增韌劑，采用熔融共混注塑得到pp/pa6復(fù)合材料，其中混合體系中pp和pa6的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，協(xié)同增容增韌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，pa6與pp的重量比為1:3，所述的協(xié)同增容增韌劑為離子液體和氣相納米二氧化硅，該離子液體為氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.9%，氣相納米二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%，熔融共混注塑工藝條件如下：螺桿轉(zhuǎn)速為25r/min，進(jìn)料段溫度設(shè)為170oc，塑化段溫度為210oc，熔融段溫度為220oc，然后采用微型注射機(jī)注塑成型，其中注塑頭溫度220oc，注塑壓力為0.5mpa，注塑時間為5s，合膜時間為15s，合膜冷卻溫度50oc。
本實施例的pp/pa6復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為30.5mpa，斷裂伸長率為250%，表面電阻為1.0×108ω。
實施例2
本實施例的抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
向pp與pa6復(fù)合材料中加入?yún)f(xié)同增容增韌劑，采用熔融共混注塑得到pp/pa6復(fù)合材料，其中混合體系中pp和pa6的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%，協(xié)同增容增韌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，pa6與pp的重量比為1:9，所述的協(xié)同增容增韌劑為離子液體和氣相納米二氧化硅，該離子液體為氯化1-丁基-3-甲基咪唑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，氣相納米二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%；熔融共混注塑工藝條件如下：螺桿轉(zhuǎn)速為25r/min，進(jìn)料段溫度設(shè)為165oc，塑化段溫度為200oc，熔融段溫度為210oc，然后采用微型注射機(jī)注塑成型，其中注塑頭溫度210oc，注塑壓力為0.5mpa，注塑時間為5s，合膜時間為15s，合膜冷卻溫度50oc。
本實施例的pp/pa6復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為60.4mpa，斷裂伸長率為620.5%，表面電阻為1.4×106ω。
實施例3
本實施例的抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
向pp與pa6復(fù)合材料中加入?yún)f(xié)同增容增韌劑，采用熔融共混注塑得到pp/pa6復(fù)合材料，其中混合體系中pp和pa6的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，協(xié)同增容增韌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，pa6與pp的重量比為2:3，所述的協(xié)同增容增韌劑為離子液體和氣相納米二氧化硅，該離子液體為氯化1-十二烷基-3-甲基咪唑，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，氣相納米二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%；熔融共混注塑工藝條件如下：螺桿轉(zhuǎn)速為25r/min，進(jìn)料段溫度設(shè)為160oc，塑化段溫度為190oc，熔融段溫度為200oc，然后采用微型注射機(jī)注塑成型，其中注塑頭溫度200oc，注塑壓力為0.5mpa，注塑時間為5s，合膜時間為15s，合膜冷卻溫度40oc。
本實施例的pp/pa6復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為56.6mpa，斷裂伸長率為800%，表面電阻為1.0×105ω。
實施例4
本實施例的抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
向pp與pa6復(fù)合材料中加入?yún)f(xié)同增容增韌劑，采用熔融共混注塑得到pp/pa6復(fù)合材料，其中混合體系中pp和pa6的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%，協(xié)同增容增韌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%，pa6與pp的重量比為3:7，所述的協(xié)同增容增韌劑為離子液體和氣相納米二氧化硅，該離子液體為1-丙基吡啶鹽酸鹽，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%，氣相納米二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%；熔融共混注塑工藝條件如下：螺桿轉(zhuǎn)速為25r/min，進(jìn)料段溫度設(shè)為165oc，塑化段溫度為205oc，熔融段溫度為210oc，然后采用微型注射機(jī)注塑成型，其中注塑頭溫度210oc，注塑壓力為0.5mpa，注塑時間為5s，合膜時間為15s，合膜冷卻溫度45oc。
本實施例的pp/pa6復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為51.8mpa，斷裂伸長率為680%，表面電阻為4.2×106ω。
實施例6
本實施例的抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
向pp與pa6復(fù)合材料中加入?yún)f(xié)同增容增韌劑，采用熔融共混注塑得到pp/pa6復(fù)合材料，其中混合體系中pp和pa6的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%，協(xié)同增容增韌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，pa6與pp的重量比為1:4，所述的協(xié)同增容增韌劑為離子液體和氣相納米二氧化硅，該離子液體為1-庚基吡啶鹽酸鹽，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13%，氣相納米二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%；熔融共混注塑工藝條件如下：螺桿轉(zhuǎn)速為25r/min，進(jìn)料段溫度設(shè)為165oc，塑化段溫度為200oc，熔融段溫度為205oc，然后采用微型注射機(jī)注塑成型，其中注塑頭溫度205oc，注塑壓力為0.5mpa，注塑時間為5s，合膜時間為15s，合膜冷卻溫度45oc。
本實施例的pp/pa6復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為50.2mpa，斷裂伸長率為730%，表面電阻為1.2×106ω。
實施例7
本實施例的抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
向pp與pa6復(fù)合材料中加入?yún)f(xié)同增容增韌劑，采用熔融共混注塑得到pp/pa6復(fù)合材料，其中混合體系中pp和pa6的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，協(xié)同增容增韌劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，pa6與pp的重量比為1:5，所述的協(xié)同增容增韌劑為離子液體和氣相納米二氧化硅，該離子液體為1-辛基吡啶鹽酸鹽，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%，氣相納米二氧化硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%；熔融共混注塑工藝條件如下：螺桿轉(zhuǎn)速為25r/min，進(jìn)料段溫度設(shè)為160oc，塑化段溫度為190oc，熔融段溫度為200oc，然后采用微型注射機(jī)注塑成型，其中注塑頭溫度200oc，注塑壓力為0.5mpa，注塑時間為5s，合膜時間為15s，合膜冷卻溫度45oc。
本實施例的pp/pa6復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為62.4mpa，斷裂伸長率為780%，表面電阻為3.5×105ω。
對比例1
本實施例的抗靜電高韌性pp/pa6復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：
向pp與pa6復(fù)合材料中加入相容劑，采用熔融共混注塑得到pp/pa6復(fù)合材料，其中混合體系中pp和pa6的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，相容劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，pa6與pp的重量比為1:3，所述的相容劑為離子液體，該離子液體為氯化1-烯丙基-3-甲基咪唑；熔融共混注塑工藝條件如下：螺桿轉(zhuǎn)速為25r/min，進(jìn)料段溫度設(shè)為170oc，塑化段溫度為210oc，熔融段溫度為220oc，然后采用微型注射機(jī)注塑成型，其中注塑頭溫度220oc，注塑壓力為0.5mpa，注塑時間為5s，合膜時間為15s，合膜冷卻溫度50oc。
本實施例的pp/pa6復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為24.15mpa，斷裂伸長率為91.7%，表面電阻為7.8×107ω。
通過實施例和對比例可以看出，只通過離子液體作為相容劑，對pp/pa6復(fù)合材料相容性有一定的改善，但是對復(fù)合材料韌性的改善作用有限，而通過離子液體和氣相納米二氧化硅二者協(xié)同作為增容增韌劑則可以顯著改善pp/pa6復(fù)合材料的相容性，同時可以大幅度提高復(fù)合材料的韌性。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。