本發(fā)明屬于化學材料領域，具體涉及一種PP-PA高分子合金材料及其制造方法。

背景技術：

聚丙烯是由丙烯聚合而制得的一種熱塑性樹脂。有等規(guī)物、無規(guī)物和間規(guī)物三種構型，工業(yè)產(chǎn)品以等規(guī)物為主要成分。聚丙烯無毒、無味，密度小(0.90g/cm3,是最輕的通用塑料，耐腐蝕，強度高(30MPa)，剛度、硬度、耐熱性均優(yōu)于低壓聚乙烯,有較高的抗彎曲疲勞強度，可在100度左右使用.具有良好的電性能和高頻絕緣性不受濕度影響, 常見的酸、堿有機溶劑對它幾乎不起作用，可用于食具。

聚酰胺(PA，俗稱尼龍)是美國DuPont公司最先開發(fā)用于纖維的樹脂，于1939年實現(xiàn)工業(yè)化。最初用作制造合成纖維的原料，后來由于PA具有無毒、質輕、優(yōu)良的機械強度、高強韌度、耐磨、自潤滑、使用溫度范圍寬(高溫強度好、低溫韌度好)、耐油和耐腐蝕等優(yōu)良綜合性能，為了取代金屬滿足下游工業(yè)制品輕量化、降低成本的要求，成為開發(fā)最早的工程塑料品種。并獲得廣泛的應用，其產(chǎn)量約占工程塑料總產(chǎn)量的三分之。

聚酰胺主鏈上含有許多重復的酰胺基，用作塑料時稱尼龍，用作合成纖維時我們稱為錦綸，聚酰胺可由二元胺和二元酸制取，也可以用ω-氨基酸或環(huán)內酰胺來合成。根據(jù)二元胺和二元酸或氨基酸中含有碳原子數(shù)的不同，可制得多種不同的聚酰胺，聚酰胺品種多達幾十種，其中以聚酰胺-6、聚酰胺-66和聚酰胺-610的應用最廣泛。該類樹脂具有堅韌性、柔軟性、自潤滑、結合力強，使用溫度范圍寬(高溫強度好、低溫韌度好)、耐磨,耐油,耐水,抗酶菌，和耐腐蝕等優(yōu)良綜合性能。

由于聚酰胺具有無毒、質輕、沖擊強度高，優(yōu)良的耐磨性及較好的耐腐蝕性（其中尤以尼龍66彈性好，沖擊強度高，耐磨性好），得以在現(xiàn)代工業(yè)里被廣泛應用，主要用于代替銅等金屬在機械、化工、儀表、汽車等工業(yè)中制造軸承、齒輪、泵葉及其他零件。

現(xiàn)有技術中，能夠用于注射成型的聚酰胺或聚丙烯高分子材料由于改性差、聚合物分子取向度高，形成的材料機械強度不足，力學性能差使得現(xiàn)有的注射成型高分子材料易開裂變形。

技術實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有注射成型高分子材料所存在的技術缺陷，本發(fā)明公開了一種PP-PA高分子合金材料及其制造方法。

本發(fā)明所述一種PP-PA高分子合金材料制造方法，包括如下步驟 ：

步驟1.將聚丙烯70-80份、聚酰胺8-15份、碳酸鈣微粒5-10份及鋁

酸酯偶聯(lián)劑0.5-1.5份，預混3-5分鐘，預混溫度為65-80℃；

步驟2.將相容劑3-8份加入步驟1得到的混合物中，繼續(xù)混合；以上份數(shù)均為重量份；

步驟3.混合均勻后熔融加熱形成合金材料。

優(yōu)選的，所述步驟2中還加入以下成分中的一種或多種:抗氧化劑0.3-0.5份，紫外線屏蔽劑0.4-0.6份，成核劑0.05-0.2份，穩(wěn)定劑0.1-0.5份，步驟2的溫度為105-115℃。

進一步的，所述抗氧化劑為GK-1010和GK-106的混合物，所述紫外線屏蔽劑為UV326，所述穩(wěn)定劑為ZnSt,所述成核劑為聚丙烯成核劑。

優(yōu)選的，所述粉末狀碳酸鈣大于3000目。

優(yōu)選的，所述相容劑為SEBS-g-MA。

優(yōu)選的，所述步驟1之前包括對聚酰胺和碳酸鈣微粒的預加熱，加熱溫度75-90℃，時間1-2小時。

優(yōu)選的，所述步驟3中還包括熔融后的擠出定型，定型時使用雙螺桿造粒機，溫度控制從機頭起依次為：255℃、245℃、220℃、215℃、200℃、200℃、190℃、170℃、165℃共九區(qū)，在四至五區(qū)之間抽取真空、主機轉速控制在200-230轉/min之間，加料速度控制在10-30轉/min之間。

本發(fā)明還公開了一種PP-PA高分子合金材料，其組分重量份數(shù)比為：聚

丙烯70-80份、聚酰胺8-15份、粉末狀碳酸鈣5-10份、鋁酸酯偶聯(lián)劑0.5-1.5份、相容劑3-8份。

優(yōu)選的，還包括以下成分中的一種或多種:抗氧化劑0.3-0.5份，紫外線屏蔽劑0.4-0.6份，成核劑0.05-0.2份，穩(wěn)定劑0.1-0.5份。

優(yōu)選的，所述粉末狀碳酸鈣大于3000目

采用本發(fā)明所述的PP-PA高分子合金材料及其制造方法，具備如下優(yōu)越性：

一.通過偶聯(lián)劑對輕質碳酸鈣微粒進行表面活化處理，添加相容劑使各組分材料在相容劑和偶聯(lián)劑的作用下有機的鍵合在一起，解決了不同材料的相容性問題，達到材料改性目的，提高了材料機械性能。

二．加入碳酸鈣微粒嵌入聚合物分子之間，使得分子取向隨機化，有效降低了原有高分子材料的分子取向度，提高了材料的韌性和各向同性。

三.本發(fā)明得到的高分子合金材料無毒無害、耐磨耐腐蝕、抗老化、耐候性好，成型收縮率?。痪C合力學性能優(yōu)異。

四.本發(fā)明所需原料為普通常用高分子材料，生產(chǎn)所需設備均為常規(guī)化工設備，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模量產(chǎn)制造。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述PP-PA高分子合金材料制造方法的一種具體實施方式流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖，對本發(fā)明的發(fā)明原理及具體實施方式作進一步的詳細說明。

本發(fā)明所述一種PP-PA高分子合金材料制造方法，包括如下步驟 ：

步驟1.將聚丙烯70-80份、聚酰胺8-15份、碳酸鈣微粒5-10份及鋁

酸酯偶聯(lián)劑0.5-1.5份，預混3-5分鐘，預混溫度為65-80℃；

步驟2.將相容劑3-8份加入步驟1得到的混合物中，繼續(xù)混合；以上份數(shù)均為重量份。

聚丙烯無毒無味，密度小，耐腐蝕，強度高(30MPa)，特別是抗彎曲疲勞強度優(yōu)異，化學性質穩(wěn)定，綜合力學性能較好，價廉易購；聚酰胺無毒、質輕、沖擊強度高，具有優(yōu)良的耐磨性及較好的耐腐蝕性，其中尤以尼龍66彈性好，沖擊強度高，耐磨性好

聚丙烯和聚酰胺作為兩種基干聚合物材料，為合金材料的主體成分，但這兩種成分要形成一種機械性能強的合金材料，需要對二者進行改性，并降低二者分子結合的取向一致性。

本發(fā)明中，以碳酸鈣微粒作為聚合物分子的連接橋梁，當碳酸鈣細粒在材料的組分組成結構中并不是融入，而是以嵌入的形式存在于合金材料的分子界面，相當于是有機材料分子與無機材料微粒表面的粘接；此種合金分子組分結構使得碳酸鈣超細微粒在受到外力作用時，碳酸鈣微粒表面曲面與大量的PP及PA合金材料分子接觸粘接，使用碳酸鈣后，碳酸鈣與PP和PA形成的分子團對于外力的傳遞已不再是直線的，而是以隨機方向向各個方向傳遞外力，在宏觀上取得機械性能的各向同性。碳酸鈣分子不僅能夠降低材料成本和使材料補強，還能有效的減小材料的成型收縮率，降低取向一致性。

在碳酸鈣分子作為聚合物分子連接中介時，碳酸鈣顆粒希望盡可能小粒徑從而與聚合物分子更好的連接，碳酸鈣顆粒應在3000目以上。

官能團是決定有機化合物的化學性質的原子或原子團。常見官能團烯烴、醇、酚、醚、醛、酮等。有機化學反應主要發(fā)生在官能團上，官能團對有機物的性質起決定作用。

本發(fā)明所用的聚丙烯、聚酰胺、碳酸鈣三種主要成分材料，前兩種為有機高分子材料，后一種為無機材料；它們的物化性能各不相同，共混相容效果較差；因此本發(fā)明采取選擇能與各組分材料分子結構相近、相似的相容劑和偶聯(lián)劑并用，猶如在整個共混物組分中人為植入了一個能與各組分共同反應的共用官能團，改善和提高共混體系的相容性，滿足發(fā)明改性的目的。

相容劑又稱增容劑，是指借助于分子間的鍵合力，促使不相容的兩種聚合物結合在一體，進而得到穩(wěn)定的共混物的助劑。

本發(fā)明中添加鋁酸酯偶聯(lián)劑的主要目的是對無機材料輕質碳酸鈣微粒進行表面活化處理，添加相容劑是為了在聚丙烯（PP）樹脂與聚酰胺（PA）樹脂之間鍵入馬來酸酐丙烯接枝基團，使各組分材料在相容劑和偶聯(lián)劑的作用下有機的鍵合在一起，解決了不同材料的相容性問題，達到改性的目的。本發(fā)明中優(yōu)選所添加的偶聯(lián)劑是鋁酸酯偶聯(lián)劑，所添加的相容劑是SEBS-g-MA，選擇該相容劑的原因為相容劑與PP和PA在溶度參數(shù)、分子極性、分子結構、結晶能力、表面張力、黏度等都相接近，尤其是極性較強，相容效果好。

所述步驟2中還可以加入以下成分中的一種或多種:抗氧化劑0.3-0.5份，紫外線屏蔽劑0.4-0.6份，成核劑0.05-0.2份，穩(wěn)定劑0.1-0.5份，步驟2的溫度為105-115℃。穩(wěn)定劑、抗氧劑、成核劑、紫外線屏蔽劑加入聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、輕質碳酸鈣三種材料的共混體系中，其目的是在制造合金材料的生產(chǎn)過程中不損失聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）的其它物理特性，尤其是熱穩(wěn)定性能，從而使合金材料的結晶速度提高，同時在材料成形時表面狀態(tài)優(yōu)良，以及增加該合金材料戶外使用的抗光氧化能力，延長產(chǎn)品使用壽命。

為了達到以上目的，在本發(fā)明中使用了穩(wěn)定劑、抗氧化劑、成核劑、紫外線屏蔽劑，其中所述抗氧化劑為GK-1010和GK-106的混合物，所述紫外線屏蔽劑為UV326，所述穩(wěn)定劑為ZnSt，所述成核劑為聚丙烯成核劑。

本發(fā)明中，所述步驟1之前還可以包括對聚酰胺樹脂和輕質碳酸鈣的預加熱，加熱溫度75-90℃，時間1-2小時。以除去聚酰胺樹脂和碳酸鈣中的低聚物及水份。

步驟1、2之后將混合物混合均勻后熔融加熱形成合金材料。但所得到的合金并不利于后續(xù)的運輸、包裝和計量等。因此還可以利用雙螺桿造粒機進行熔融擠出定型，溫度控制從機頭起依次為：255℃、245℃、220℃、215℃、200℃、200℃、190℃、170℃、165℃共九區(qū)，在四至五區(qū)之間抽取真空、主機轉速控制在200-230轉/min之間，加料速度控制在10-30轉/min之間。

雙螺桿造粒機各溫區(qū)具有基本等長的物理長度。加溫曲線基本呈正態(tài)分布曲線，同時在第四區(qū)和第五區(qū)之間抽真空，以進一步除去汽化了的低聚物、環(huán)狀化合物、和揮發(fā)性其他雜質;所有熔體管道都必須保溫，整體各個區(qū)段的溫度均保持在聚丙烯樹脂與聚酰胺樹脂熔點之上15-30℃的范圍內。

以下給出本發(fā)明的若干具體實施例：

具體實施例1

將聚丙烯70份、聚酰胺15份、3000目粉末狀碳酸鈣10份及鋁

酸酯偶聯(lián)劑0.5份，預混5分鐘，預混溫度為65℃；

將相容劑SEBS-g-MA 5份，抗氧化劑GK-1010和GK-106各0.2份，紫外線屏蔽劑UV326 0.4份，穩(wěn)定劑為ZnSt 0.1份加入步驟1得到的混合物中，繼續(xù)混合；以上份數(shù)均為重量份，混合后熔融加熱。

具體實施例2

將聚酰胺8份、3000目粉末狀碳酸鈣5份在90攝氏度下預熱1小時，

隨后加入聚丙烯80份、鋁酸酯偶聯(lián)劑1份預混5分鐘，預混溫度為80℃；

將相容劑SEBS-g-MA 8份，抗氧化劑GK-1010和GK-106各0.15份，紫外線屏蔽劑UV326 0.6份，穩(wěn)定劑為ZnSt 0.5份，成核劑0.2份加入步驟1得到的混合物中，繼續(xù)混合；以上份數(shù)均為重量份，混合后熔融加熱。

具體實施例3

將聚酰胺6份、3000目粉末狀碳酸鈣8份在80攝氏度下預熱2小時，

隨后加入聚丙烯75份、鋁酸酯偶聯(lián)劑1.5份預混3分鐘，預混溫度為70℃；

將相容劑SEBS-g-MA 8份，抗氧化劑GK-1010和GK-106各0.15份，紫外線屏蔽劑UV326 0.6份，穩(wěn)定劑為ZnSt 0.5份，成核劑0.2份加入步驟1得到的混合物中，繼續(xù)混合；以上份數(shù)均為重量份，混合后熔融加熱。

利用雙螺桿造粒機進行熔融擠出定型，溫度控制從機頭起依次為：255℃、245℃、220℃、215℃、200℃、200℃、190℃、170℃、165℃共九區(qū)，在四至五區(qū)之間抽取真空、主機轉速控制在200-230轉/min之間，加料速度控制在20-25轉/min之間。

具體實施例4

將聚酰胺6份、3000目粉末狀碳酸鈣10份在80攝氏度下預熱1.5小時，

隨后加入聚丙烯75份、鋁酸酯偶聯(lián)劑1.5份預混3分鐘，預混溫度為70℃；

將相容劑SEBS-g-MA 8份，抗氧化劑GK-1010和GK-106各0.15份，紫外線屏蔽劑UV326 0.6份，穩(wěn)定劑為ZnSt 0.2份，聚丙烯成核劑0.05份加入步驟1得到的混合物中，繼續(xù)混合；以上份數(shù)均為重量份，混合后熔融加熱。

利用雙螺桿造粒機進行熔融擠出定型，溫度控制從機頭起依次為：255℃、245℃、220℃、215℃、200℃、200℃、190℃、170℃、165℃共九區(qū)，在四至五區(qū)之間抽取真空、主機轉速控制在220-230轉/min之間，加料速度控制在25-30轉/min之間。

采用本發(fā)明所述的PP-PA高分子合金材料及其制造方法，具備如下優(yōu)越性：

一.通過偶聯(lián)劑對輕質碳酸鈣微粒進行表面活化處理，添加相容劑使各組分材料在相容劑和偶聯(lián)劑的作用下有機的鍵合在一起，解決了不同材料的相容性問題，達到材料改性目的，提高了材料機械性能。

二．加入碳酸鈣微粒嵌入聚合物分子之間，使得分子取向隨機化，有效降低了原有高分子材料的分子取向度，提高了材料的韌性和各向同性。

三.本發(fā)明得到的高分子合金材料無毒無害、耐磨耐腐蝕、抗老化、耐候性好，成型收縮率小；綜合力學性能優(yōu)異。

四.本發(fā)明所需原料為普通常用高分子材料，生產(chǎn)所需設備均為常規(guī)化工設備，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模量產(chǎn)制造。

前文所述的為本發(fā)明的各個優(yōu)選實施例，各個優(yōu)選實施例中的優(yōu)選實施方式如果不是明顯自相矛盾或以某一優(yōu)選實施方式為前提，各個優(yōu)選實施方式都可以任意疊加組合使用，所述實施例以及實施例中的具體參數(shù)僅是為了清楚表述發(fā)明人的發(fā)明驗證過程，并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，本發(fā)明的專利保護范圍仍然以其權利要求書為準，凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內容所作的等同結構變化，同理均應包含在本發(fā)明的保護范圍內。