[发明专利]尼龙6低温增韧改性用聚丙烯酸酯复合粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于工程塑料改性领域，涉及尼龙6低温增韧改性用聚丙烯酸酯复合粒子的制备方法。

背景介绍

尼龙6是结构非常有规律的线形大分子，大分子链中含有酰胺键，能形成氢键。它具有耐磨、强度好、耐腐蚀、自润滑等优良特性，广泛应用于机械、电子电器、汽车和化工建材等行业。但尼龙6也存在着一些不足，如缺口冲击强度较低、干态和低温冲击性能差等，韧性不足使得其作为工程塑料推广应用受到了限制。因此，提高尼龙6工程塑料的低温力学性能，拓展其应用领域具有十分重要的意义。鲁平才等将尼龙6、碳酸钙、马来酸酐接枝的三元乙丙橡胶和相容剂等加入到双螺杆挤出机中熔融，再将玻璃纤维置于双螺杆挤出机的侧喂料口，与上述物料熔融复合，最后挤出造粒得到改性材料。结果表明：改性后尼龙6的缺口冲击强度提高了1倍[鲁平才,赵银主.一种尼龙6改性材料及其制备方法[P].中国发明专利,CN102850784.2013-01-02]。这种方法虽然使得尼龙6的韧性有所提高，但没有改善尼龙6的低温韧性。杨桂生等先利用高速混合机制备了交联乙烯/α-烯烃共聚物，再将其与尼龙6经双螺杆挤出机熔融共混，最后挤出造粒后得到尼龙6增韧材料。结果表明：在-30℃下，尼龙6的缺口冲击强度提高了1倍[杨桂生,俞飞.一种聚酰胺增韧材料及其制备方法[P].中国发明专利,CN103951969.2014-07-30]。这种方法的弊端是不容易控制增韧剂的制备过程及增韧剂在基体树脂中的均匀分散，改性效果的稳定性受到限制。复合粒子是以无机粒子为种子，交联的弹性体(软单体聚合物)为核层、具有较高玻璃化转变温度的聚合物(硬单体聚合物)为壳层的聚合物。采用壳层表面功能化的复合粒子，因其与尼龙6基体具有很好的化学增容性，种子采用无机粒子纳米二氧化硅，核层采用聚丙烯酸异辛酯弹性体，其玻璃化转变温度远低于室温，壳层为聚甲基丙烯酸甲酯与功能单体的共聚物。通过该复合粒子与尼龙6工程塑料熔融共混后，可以显著提高尼龙6的低温冲击韧性，同时保持共混物适当的拉伸强度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种尼龙6低温增韧改性用聚丙烯酸酯复合粒子的制备方法。首先采用种子乳液聚合技术，以表面处理后的无机粒子：纳米二氧化硅为种子，以聚丙烯酸酯单体为核层，以聚丙烯酸酯类单体与丙烯酸系功能单体共聚物为壳层，在相关乳化剂和交联剂的作用下，制备得到复合乳液，再将此复合乳液经冷冻破乳、洗涤和真空干燥后，得到尼龙6低温增韧改性用聚丙烯酸酯复合粒子。将该复合粒子与尼龙6熔融共混，可以在-30℃下将尼龙6的低温缺口冲击强度提高6.82倍。

本发明的技术方案是：

一种尼龙6低温增韧改性用聚丙烯酸酯复合粒子的制备方法，包括以下步骤：

a，纳米二氧化硅的表面改性：将纳米二氧化硅粉末分散于无水乙醇中，配制成质量分数为50％的纳米二氧化硅无水乙醇分散液，超声处理20～40min；称取质量为二氧化硅粉末质量5％的硅烷偶联剂，分散于无水乙醇中，配制成质量分数为10％的偶联剂无水乙醇分散液，搅拌下用稀盐酸调节pH值至4；将上述全部纳米二氧化硅无水乙醇分散液加入通冷凝水和氮气的反应器中，并在50℃水浴中搅拌，然后滴加上述全部偶联剂无水乙醇分散液，60～120min滴完，继续保温反应20～30h后，离心分离；洗涤离心出的下层膏状物，在60℃下真空干燥，即得到表面改性的纳米二氧化硅粉体；

b，种子乳液的制备：将乳化剂、上述a步骤得到的表面处理的纳米二氧化硅粉体和去离子水混合，搅拌并超声60min，即获得种子乳液；其中，质量比为乳化剂：上述a步骤得到的表面处理的纳米二氧化硅粉体：去离子水＝1:20:280；

c，核层单体预乳化：将交联剂，乳化剂和丙烯酸酯单体混合后搅拌，即得到核层单体预乳化液；其中，质量比为交联剂：乳化剂：丙烯酸酯单体＝8～18:25:2000；

d，壳层单体预乳化：将乳化剂、丙烯酸酯类单体混合和丙烯酸系功能单体混合后搅拌，即得到壳层单体预乳化液；其中，质量比乳化剂：丙烯酸酯类单体＝1:50，丙烯酸系功能单体质量为单体总质量的0.5％，所述单体总质量是指b步骤中加入的改性纳米二氧化硅的质量、c步骤中丙烯酸酯单体质量和d步骤中丙烯酸酯类单体质量之和；

e，引发剂溶液的制备：将引发剂与去离子水以质量比11:1000混合后搅拌，得到引发剂溶液Ⅰ；将引发剂与去离子水以质量比4.3:1000混合后搅拌，得到一份引发剂溶液Ⅱ，共配制3份相同的引发剂溶液Ⅱ，备用；其中，引发剂溶液Ⅰ与每份引发剂溶液Ⅱ中用到的去离子水质量相同；