一种制备阻燃高韧PA66/PPO塑料合金的方法
技术领域
本发明涉及一种塑料合金，具体涉及一种制备阻燃高韧尼龙66/聚苯醚合金的方法，属高分子材料领域。
背景技术
尼龙66（PA66）和聚苯醚（PPO）都属于用途非常广泛的工程塑料。PA66具有许多优良的性能，如熔体流动性好、尺寸稳定性好、强度大、耐溶剂性好等特点，被广泛应用于汽车、机械制造、电子电器等领域。但其吸水率高，限制了应用。PPO刚性大、耐热性高、难燃，强度较高、电性能优良等。另外，聚苯醚还具有耐磨、无毒、耐污染等优点。PPO的介电常数和介电损耗在工程塑料中是最小的品种之一，几乎不受温度、湿度的影响。但是其熔体流动性不好，难以加工。鉴于PA66和PPO具有的上述性能优点和缺陷，可以将两者进行共混制备塑料合金，使两种塑料在性能方面实现优势互补，扬长避短，拓宽应用范围。
随着科学技术进步和经济发展，对塑料性能的要求越来越严苛，在许多工业应用领域及日常制品中都要求塑料具有阻燃性。纯的PA66的极限氧指数为22-23，属于可燃材料；PPO为28-29，属于难燃材料。PA66/PPO合金的极限氧指数介于两者之间，通常低于27，属于可燃材料。为了提高PA66/PPO合金的耐燃性，通常向合金中加入阻燃剂。
阻燃型的PA66/PPO合金需要首先解决PA66和PPO相容性不好的问题。PA66与PPO相容性不好，微观处于相分离状态，界面处结合能力差，导致合金的力学性能不好，强度、刚性低，尤其是韧性差。目前需要寻找更好的方法提高合金的综合性能。
发明内容
为提高PA66/PPO塑料合金的相容性，本发明提供了一种制备阻燃高韧PA66/PPO塑料合金的方法。
具体技术方案如下:该方法包括四个步骤：
步骤一，将马来酸酐（MAH）、聚苯乙烯（HIPS）熔融混合在一起，挤出造粒，其中MAH和HIPS的重量比是1:2～20；
步骤二，将步骤一中制备的粒料置于伽马射线辐射场中进行辐照处理，其中吸收剂量1kGy～100kGy；
步骤三，将辐照后的粒料与PA66、PPO、阻燃剂及其他助剂混合在一起，其中PA66、PPO、粒料、阻燃剂及其他助剂的重量比是100:50～900:10～200:2～100:2～50。所述其他助剂是防老剂、润滑剂中的一种或两种。
步骤四，将上述混合物在挤出机上挤出造粒，得到高抗冲PA66/PPO塑料合金。
本发明原理：步骤二中，在伽马射线作用下被辐照的物料产生自由基等活性点，活性点会引发MAH聚合。活性点位于HIPS分子链上，形成聚马来酸酐接枝链，接枝物标记为HIPS-g-MAH；活性点位于马来酸酐等其他成分时，形成非接枝的聚马来酸酐。HIPS-g-MAH中的PS与聚苯醚的相容性好，而聚马来酸酐接枝链与尼龙66的相容性好，由此，HIPS-g-MAH在界面处可以把尼龙66和聚苯醚两者连接起来，提高两者的相容性，使得合金的力学性能更好。
本发明技术优点与现有技术相比主要体现在如下方面：
HIPS-g-MAH有很多制备方法，大体可以归为化学法和辐射法。化学法使用有机溶剂，对环境不友好，而且MAH接枝率低。辐射法是一种物理方法，通常采用高能射线照射，在聚合物分子链上形成活性点。辐射法大致有两种途径，一是预辐射法，另一种是共辐射法。预辐射法先单独辐照聚合物，然后再与单体接触。其特点在于MAH的均聚物链很少，绝大多数都是接枝链，但缺点也很明显，就是大部分单体没有聚合，MAH转化率低。相对来说，共辐射法可以一步完成，操作简单、易行。实现共辐射接枝可以有三种形式，一是聚合物和单体在溶液中混合均匀后，除去溶剂，再进行射线辐照；二是聚合物粉体和单体粉体简单掺混在一起，再进行射线辐照；三是聚合物和单体熔融共混在一起，再进行射线辐照。这三种形式比较起来，第一种形式的缺点是使用了有机溶剂，不环保；第二种形式聚合物和单体的接触不紧密，接枝率很低。第三种形式则克服了其他两种形式的缺点，不使用有机溶剂，聚合物与单体的接触比较紧密。本发明采用第三种形式，即先将MAH与HIPS进行熔融共混，然后进行伽马射线辐照，得到HIPS-g-MAH接枝物。HIPS-g-MAH既起到对尼龙66进行增韧的目的，又能作为相容剂增进尼龙66和聚苯醚的相容性，充分发挥聚苯醚刚性大的优点，在显著提高尼龙66韧性的同时不降低其强度，由此制备方法得到的尼龙66/聚苯醚塑料合金，提高了物料的相容性，使得到的合金的力学性能更好。
具体实施方式
为对本发明进行更好地说明，举实施例如下：
实施例1
称取1000gHIPS和100gMAH，用密炼机进行熔融共混。取出共混物，装入聚乙烯袋中，密封，放入伽马射线辐射场中进行辐照。吸收剂量30kGy，剂量率1kGy/小时。取出，粉碎，得到粉状的HIPS-g-MAH。
分别称取2000gPA66、2000gPPO、1000g HIPS-g-MAH、500g磷硅阻燃剂、100g尼龙加工润滑剂，然后掺混在一起。用双螺杆挤出机挤出造粒，得到阻燃高韧尼龙66/聚苯醚塑料合金。
对其做力学性能测定：拉伸强度75.0MPa，弯曲强度98.6MPa，弹性模量5.68GPa，断裂伸长率6.24%，断裂强度76.08，冲击强度（缺口）8.68KJ/mm2，极限氧指数31.8。
实施例2
称取2000gHIPS和400gMAH，用密炼机进行熔融共混。取出共混物，装入聚乙烯袋中，密封，放入伽马射线辐射场中进行辐照。吸收剂量10kGy，剂量率1kGy/小时。取出，粉碎，得到粉状的HIPS-g-MAH。
分别称取1000gPA66、2000gPPO、2000g HIPS-g-MAH、500g磷硅阻燃剂、100g尼龙加工润滑剂，然后掺混在一起。用双螺杆挤出机挤出造粒，得到阻燃高韧尼龙66/聚苯醚塑料合金。
对其做力学性能测定：拉伸强度78.6MPa，弯曲强度102.4MPa，弹性模量5.25GPa，断裂伸长率7.84%，断裂强度85.7，冲击强度（缺口）11.4KJ/mm2，极限氧指数30.2。
对比例1
称取1000gHIPS，进行粉碎；称取100gMAH，用50g丙酮溶解均匀。将粉状的HIPS加入到MAH的丙酮溶液中，掺混均匀。放置12小时后，室温抽真空除去残余丙酮。取出，装入聚乙烯袋中，密封，放入伽马射线辐射场中进行辐照。吸收剂量30kGy，剂量率1kGy/小时。取出，粉碎，得到粉状的HIPS-g-MAH。
分别称取2000gPA66、2000gPPO、1000g HIPS-g-MAH、500g磷硅阻燃剂、100g尼龙加工润滑剂，然后掺混在一起。用双螺杆挤出机挤出造粒，得到PA66/PPO塑料合金。
对其做力学性能测定：拉伸强度60.1MPa，弯曲强度68.11MPa，弹性模量4.25GPa，断裂伸长率4.43%，断裂强度60.45，冲击强度5.94KJ/mm2，极限氧指数28.2。
在实施例1中，HIPS与MAH熔融混合，然后再辐照，得到HIPS-g-MAH。与实施例1相比，对比例1中HIPS与MAH简单混合在一起后进行辐照，得到HIPS-g-MAH。制备工艺不一样，增容效果也就不一样，实施例1中PA66/PPO合金的韧性和阻燃性好。
对比例2
称取2000gHIPS和80gMAH，用密炼机进行熔融共混。取出共混物，装入聚乙烯袋中，密封，放入伽马射线辐射场中进行辐照。吸收剂量10kGy，剂量率1kGy/小时。取出，粉碎，得到粉状的HIPS-g-MAH。
分别称取1000gPA66、2000gPPO、2000g HIPS-g-MAH、500g磷硅阻燃剂、100g尼龙加工润滑剂，然后掺混在一起。用双螺杆挤出机挤出造粒，得到阻燃高韧PA66/PPO合金。
对其做力学性能测定：拉伸强度75.3MPa，弯曲强度82.6MPa，弹性模量4.78GPa，断裂伸长率4.84%，断裂强度65.7，冲击强度（缺口）6.14KJ/mm2。极限氧指数29.2.
在实施例2中，MAH与HIPS的比例为1:5。而在对比例2中，MAH与HIPS的比例为1:25。实施例2中合金的力学性能及阻燃性都比对比例2中要高，说明HIPS-g-MAH中MAH的量对合金的性能有影响，其含量低时增容效果不好。
