[发明专利]一种交联结构长玻纤增强多元共聚生物基高温聚酰胺组合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种交联结构长玻纤增强多元共聚生物基高温聚酰胺组合物及其制备方法和应用，组合物由以下按重量份数计的原料组成：生物基阻燃高温聚酰胺树脂20‑89.97％；增强体：10‑55％；阻燃剂：0.01‑15％；协效阻燃剂：0.01‑3％；交联剂：0.01‑3％，抗氧剂：0‑1％；加工助剂：0‑2％；色母粒：0‑1％。本发明在长玻纤增强生物基高温聚酰胺组合物制备过程中，针对材料特性设计的浸渍模具为聚酰胺组合物提供了更好的浸渍效果，通过共混改性配方设计中交联剂与辐照后处理工艺结合在注塑件成型后形成“网络”交联结构，赋予注塑件更优异的力学性能、耐温性能和阻燃性能，本发明所制备的长玻纤增强生物基高温聚酰胺组合物可以应用于新能源汽车动力电池壳体等零件。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，尤其是涉及一种交联结构长玻纤增强多元共聚生物基高温聚酰胺组合物及其制备方法和应用。

背景技术

生物基材料是利用可再生天然资源，比如以动物、植物、微生物为原料通过生物、化学和物理的方法在宏观上组织新形式的材料，具有绿色环保、节能减排、原料可再生等优势，在当前全球气候变暖、石油资源日益枯竭日趋严峻的形势下，发展生物基材料对于降低碳排放、减少材料产业对于石油的消耗，缓解石化资源的压力具有重要意义。

聚酰胺材料作为目前用量最大的工程塑料，具有优异的综合性能，高性能聚酰胺材料通常作为“以塑代钢”材料的首选，生物基聚酰胺兼顾了聚酰胺材料的高性能和生物基材料环保的优势，应用前景更为广泛。在当今能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向，新能源汽车动力电池系统成为生物基高温聚酰胺材料新的应用领域。

中国专利CN 112029090 A公布了一种耐高温低吸水的聚酰胺共聚物PA5XT 及其制备方法，其中聚合单体戊二胺通过生物质转化而来，该制备方法简单，工艺参数易于控制，无需大型仪器协助，便于进行量化生产。国际专利 PCT/US2014/040671通过使用聚苯醚或聚苯醚和双马来酰亚胺的组合物作为阻燃剂聚磷酸盐的增效剂，使1.6mm厚度的高温尼龙样板在在UL 94测试中达到 V-0阻燃等级。美国专利US07348046B2涉及一种部分结晶型脂肪族聚酰胺和部分芳香族聚酰胺的聚合物混合物，混合物中脂肪族聚酰胺含量在50％以上，该聚酰胺混合物可以应用于速接头或燃料管线的连接器等领域。欧洲专利 WO/2011/117325公开了用石墨烯材料改进芳香族聚酰胺材料结晶行为和加工性能的方法。美国专利US20090062452A1公开了一种高熔点部分芳族聚酰胺和扁平玻璃纤维的增强聚酰胺模塑化合物，并且公布了制造模塑制品的方法。本发明成型件具有较高的横向刚度和横向强度。中国专利CN102911382B涉及一种通过辐射交联制备抗滴落阻燃聚酰胺的方法，其中将聚酰胺切片与辐照剂和阻燃剂混合，挤出造粒，加工成型，所得型材通过电子束或γ射线辐射进行交联，从而制得兼具阻燃性能和防熔滴效果的抗滴落阻燃聚酰胺。目前公开的专利对生物基高温尼龙的聚合、高温尼龙阻燃、玻纤增强高温聚酰胺的制备、辐照交联对高温尼龙的阻燃的影响有了一定的研究，对于长玻纤阻燃生物基高温聚酰胺组合物的研究较少，尤其是缺少通过分子组装设计、共混改性、加工方法及工艺和后处理工艺多维度研究生物基阻燃高温聚酰胺组合物，研究热塑性材料的阻燃性能通常以UL 94作为评价的标准，但是UL 94评价方法与新能源动力电池工作工况和安全要求存在差异，无法客观反映真实工况下的材料性能，因此限制了聚酰胺组合物的在新能源汽车动力电池系统的应用。

发明内容

为了填补现有技术的空白，本发明提供了一种交联结构长玻纤增强多元共聚生物基高温聚酰胺组合物、组合物制备方法及其应用，通过分子组装设计、共混改性、加工方法及工艺和后处理多维度创新设计了长玻纤增强生物基聚酰胺组合物，并且该方法制备的长玻纤增强生物基聚酰胺组合物满足了新能源动力电池工作工况和安全要求。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种交联结构长玻纤增强多元共聚生物基高温聚酰胺组合物，按照以下按重量份数计的原料组成：