一种低气味增强增韧阻燃PA6复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料加工领域，具体是涉及一种低气味增强增韧阻燃PA6复合材料及其制备方法。
背景技术
随着汽车工业的不断发展，节能与环保成为了汽车工业的两大课题。工程塑料因其重量轻、设计空间大、制造成本低、性能优异、功能广泛等特性使汽车在轻量化、安全性和制造成本方面获得了更多的突破。但工程塑料难免会有令人厌恶的气味，直接影响着消费者对其所制造产品的喜好。因此，很多汽车厂家均以汽车零部件气味的好坏作为评价汽车是否会令顾客反感的指标，现在各大厂家也均有自己的气味检测方法和标准。
由于聚酰胺主要应用于汽车内饰领域，降低其气味的需求较其他汽车零部件更高，有较多现有技术公开了可降低PA6(聚酰胺-6)气味的材料组成。例如，中国发明专利CN102108205A公开了一种低气味增韧PA6材料，所述材料组成成分为：尼龙6树脂60～95份，聚烯烃5～40份，马来酸酐0.5～5份，过氧化物0.1～0.5份，其他添加剂0.2～5份；又如中国发明专利CN106479162A公开了一种低气味、低散发、无卤阻燃PA6/PP合金及其制备方法，所述合金组成成分包括10～75份尼龙6，聚丙烯10～75份，阻燃剂10～30份，增韧剂1～5份，疏水型气味吸附母粒0.5～5份，抗氧剂0.1～1.0份，润滑剂0.2～1.0份，该专利所述合金材料在保1证材料低气味特性的同时，材料的各项物理力学性能、成型加工性能也不受影响，同时保持了较低的吸水率。然而，已有的发明专利中均没有尼龙弹性体增韧体系对复合材料物性变化，以及硫酸钙晶须对复合材料表面细腻度、颜色分散性能的研究，也没有涉及蓖麻醇酸锌类气味吸收剂对降低材料气味的研究。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种低气味增强增韧阻燃PA6复合材料及其制备方法。该复合材料以尼龙6(PA6)为基料，选用玻璃纤维对材料进行增强，加入嵌段聚酰胺弹性体改善材料韧性，同时加入蓖麻醇酸锌类气味吸收剂降低材料的气味强度，添加硫酸钡晶须使复配色粉后色粉有很好的分散力，制件表面外观细腻。
为达到本发明的目的，按重量份计，本发明低气味增强增韧阻燃PA6复合材料包含PA6树脂60-70份，玻璃纤维15-30份，阻燃剂4-8份，尼龙弹性体3-7份，硫酸钙晶须3-7份，气味吸收剂0.5-2份，抗氧剂0.1-0.5份，润滑剂0.1-0.5份。
进一步地，所述PA6树脂是一种半透明或不透明乳白色PA6树脂粒子，粘度在2.0-2.4之间。
进一步地，所述玻璃纤维是一种E级短切玻璃纤维。
进一步地，所述阻燃剂是溴化聚苯乙烯和三氧化二锑的复配物。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述阻燃剂中溴化聚苯乙烯和三氧化二锑的比例是2-4：1。
进一步地，所述尼龙弹性体是一种以PA12为硬段，聚四氢呋喃为软段的聚酰胺热塑性弹性体。
进一步地，所述硫酸钙晶须是一种无水硫酸钙的纤维状单晶体，白色疏松针状物，其平均长径为20-50微米。
进一步地，所述气味吸收剂是蓖麻醇酸锌颗粒。
进一步地，所述抗氧剂是受阻酚和亚磷酸酯的复配体系。
优选地，在本发明的一些实施例中，所述抗氧剂中受阻酚和亚磷酸酯的质量比为1：1-3。
进一步地，所述润滑剂是季戊四醇硬脂酸酯。
另一方面，本发明还提供了一种前述低气味增强增韧阻燃PA6复合材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)按重量份计，称取PA6树脂60-70份，阻燃剂4-8份，尼龙弹性体3-7份，硫酸钙晶须3-7份，气味吸收剂0.5-2份，抗氧剂0.1-0.5份，润滑剂0.1-0.5份；
(2)将PA6树脂加入到搅拌机中，再加入尼龙弹性体、硫酸钙晶须、气味吸收剂、抗氧剂和润滑剂，然后在常温下搅拌均匀；
(3)将经步骤(2)搅拌均匀的物料置于同向双螺杆挤出机中，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒，得到PA6复合材料，其中，玻璃纤维在挤出段工艺中以侧喂料形式加入。
进一步地，所述双螺杆挤出机，螺杆直径40-65mm，螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为：第一段220℃-240℃，第二段220℃-240℃，第三段220℃-240℃，第四段210℃-230℃，第五段220℃-225℃，第六段220℃-225℃，第七段220℃-225℃，第八段220℃-225℃，第九段220℃-225℃，第十段220℃-230℃，熔体温度230℃-250℃，机头温度240℃-250℃。
与现有技术相比，本发明的低气味增强增韧阻燃PA6复合材料具有以下优点：
(1)在玻纤增强PA6体系中加入嵌段聚酰胺弹性体改善了材料韧性，使材料具备杰出的弯曲抗疲劳强度，同时与PA6基材有极好的相容性，在配色后不会出现颜色不均匀导致色差现象；
(2)材料中添加硫酸钡晶须，增加了材料的颜色附着力，复配颜色粉后具有更好的颜色均匀性和稳定性；
(3)配方中加入蓖麻醇酸锌类气味吸收剂，并且在加工过程中使用本发明所述挤出工艺，降低材料的气味强度。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
此外，下面所描述的术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例。而且，本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种低气味增强增韧阻燃PA6复合材料，按重量份计，包括以下组分：
按下面制备方法制备实施例1-4与对比例1-5的材料：
(1)将PA6树脂加入到高速搅拌机中，然后加入尼龙弹性体、硫酸钙晶须、气味吸收剂、抗氧剂、润滑剂，常温下在高混机中搅拌均匀；
(2)将混和好的物料置于同向双螺杆挤出机中，玻璃纤维在挤出段工艺中的侧喂料形式加入，经熔融塑化、挤出、冷却、切粒,得到PA6复合材料；所用的双螺杆挤出机，螺杆直径40-65mm，螺杆的长径比为40：1，混合熔融温度设定为第一段220℃-240℃、第二段220℃-240℃、第三段220℃-240℃、第四段210℃-230℃、第五段220℃-225℃，第六段220℃-225℃，第七段220℃-225℃，第八段220℃-225℃，第九段220℃-225℃，第十段220℃-230℃,熔体温度230℃-250℃，机头温度240℃-250℃。
所述步骤(1)中具体加入的材料以表1为准。其中，PA6树脂是一种半透明或不透明乳白色PA6树脂粒子，粘度在2.0-2.4之间；玻璃纤维是一种E级短切玻璃纤维；阻燃剂是溴化聚苯乙烯和三氧化二锑的复配物，比例3：1；尼龙弹性体是一种以PA12为硬段，聚四氢呋喃为软段的聚酰胺热塑性弹性体；硫酸钙晶须是一种无水硫酸钙的纤维状单晶体，白色疏松针状物，其平均长径为20-50微米；气味吸收剂是蓖麻醇酸锌颗粒；抗氧剂是受阻酚和亚磷酸酯复配体系，质量比为1：2；润滑剂是季戊四醇硬脂酸酯。
表1实施例1-4和对比例1-3的材料具体配方(单位为公斤)
将实施例和对比例中得到的低气味增强增韧阻燃PA6复合材料在烘箱中120℃烘箱内干燥后进行注塑，注塑样条为样条，注塑温度如下：
下料段：240℃；第二段：245℃；第三段：245℃；喷嘴：250℃；
最后将注塑样条放于干燥器中进行状态调节：调节温度为23℃,调节时间：24h；各实施例和对比例材料性能测试结果如下表2所示。
表2各实施例和对比例材料性能测试结果
由上述实施例1-4的测试结果可看出：
1.随着玻纤含量的提高，产品的物理性能和外观细腻度有所变化，当玻纤含量在27％的时候材料的刚性模量和冲击强度均达到一个高值；
2.尼龙弹性体的加入有效提高材料冲击性能。
由实施例1-4与对比例1-3的测试结果可看出：
1.气味吸收剂的加入能有效的降低材料的气味；
2.硫酸钙晶须的加入对材料性能有正面影响，同时对材料外观细腻度有较大的提升作用。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
