[发明专利]一种轻质增强聚酰胺组合物及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质增强聚酰胺组合物及其复合材料的制备方法，该聚酰胺组合物包括以下重量份的各成分：聚酰胺树脂：25‑75重量份，改性空心无机粉体：5‑27重量份，无碱玻璃纤维：20‑40重量份，增容剂：1‑10重量份；其中，聚酰胺树脂包括聚酰胺5X树脂。本发明的聚酰胺组合物在降低聚酰胺复合材料密度的前提下，使复合材料的力学性能、耐热性能等有所提高，上述各成分及其含量都对轻质增强聚酰胺的密度改进和机械性能的提升有密不可分的作用，本发明的轻质增强聚酰胺树脂组合物，赋予了聚酰胺复合材料新的性能，可用于汽车仪表盘、建筑装饰、电子电气等领域。

技术领域

本发明涉及一种轻质增强聚酰胺组合物及其制备方法。

背景技术

聚酰胺是指高分子链上具有酰胺基重复单元的聚合物，其具有良好的综合性能，例如：高强度和韧性、高耐热性、耐磨性、耐化学药品性，还具有自润滑性、自熄性、易加工等特色，是实现“以塑代钢”理念的主要聚合物材料之一。20世纪50年代以来，通过聚合物改性方法开发了一系列的具有更加优异性能的聚酰胺工程塑料，应用领域不断拓展。

聚酰胺改性是当今研究的热门。通过改性获得一种具有特殊性能的新材料，相较于新型聚合物的研发而言，是一种相对低成本、简洁而直接的方法。所谓聚合物改性，就是通过物理和机械方法在聚合物中加入无机或有机物质，或将不同类型的聚合物共混，或用化学方法实现聚合物的共聚、接枝、嵌段、交联，或将上述方法联用，以达到使材料的制造成本下降，成型加工性能或最终使用性能得到改善，或使聚合物材料仅在表面以及电、磁、光、热、声、燃烧等方面赋予独特功能的效果。

聚合物改性关键在于“改”，改就是扬长补短，发扬和保留聚合物已有的优异性能，抑制和克服聚合物的缺点，并根据实际需要赋予聚合物新的性能。聚合物改性就是在聚合物的使用性能、加工性能和生产成本三者之间寻求一个最佳的平衡点。

在对聚酰胺进行改性过程中，通常会选择滑石粉、云母、碳酸钙、硅灰石、玻璃纤维、阻燃剂等无机材料进行共混改性，得到聚酰胺基复合材料，以进一步提高聚酰胺的刚性、耐热性、尺寸稳定性、耐化学药品性、表明光泽度、燃烧性等。但无机材料的密度通常比聚酰胺树脂的大，导致复合材料的密度过大。

以玻璃纤维为例，其作为一种性能优异的无机非金属材料，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料，相关产品应用于国民经济各个领域。但是，玻璃纤维的密度在2.4-2.6g/cm³之间，是聚酰胺密度的一倍以上，将二者制备成复合材料后，其密度在1.2-1.8g/cm³之间，大于基体聚酰胺树脂的密度，从而使是玻璃纤维增强聚酰胺复合材料在轻量化方面的应用受到很大限制。

在有些应用领域，希望聚酰胺复合材料不仅具有优良的使用性能，同时期望复合材料本身具有更低的密度，如汽车轻量化，期望在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量(重量)，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验已经证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。再例如浮标；聚酰胺的本征密度1.04-1.16也成为限制其使用的关键。

目前，轻质聚酰胺材料的制备一般通过发泡技术实现，比如发泡聚苯乙烯(XPS)、发泡聚丙烯(XPP)等。但发泡过程中，微泡的形状、大小等难以控制，通常使聚酰胺材料制品内部产生缺陷，丧失部分优良性能，并且发泡材料往往由于气孔比较大，缺陷多，也常使聚合物材料的力学性能大幅度下降。

聚酰胺5X是一种新型的高分子聚合物，尚处于研发的初级阶段，因此，以其为基料，制备轻质聚合材料，是现有高分子聚合领域一项重大的挑战。

发明内容