一种改性聚酰胺弹性体的制备方法

1.本发明属于改性合成聚酰胺弹性体材料技术领域，具体涉及一种改性聚酰胺弹性体的制备方法。


背景技术：

2.密封材料的发展由来已久，现阶段常见的密封材料具有以下几种：聚氯乙烯、三元乙丙橡胶、热塑性弹性体动态硫化橡胶。然而，聚氯乙烯密封材料流动性差，长时间使用易变脆、开裂，且具有剧毒；三元乙丙橡胶密封材料价格昂贵，不易降解，对环境压力大；热塑性弹性动态硫化橡胶密封材料在中等水平压缩会造成永久形变。因此，研发一种环保型、低压缩永久变形、回弹性高、耐疲劳性能优异的密封材料迫在眉睫。
3.热塑性聚酰胺弹性体是由聚酰胺硬段和聚醚软段嵌段共聚而成。区别于一般的热塑性弹性体，聚酰胺弹性体硬段使材料具有塑性材料的性能，聚酰胺软段又具有弹性材料的性能，其具有高拉伸强度和低温冲击强度，柔韧性好，弹性回复率高，耐磨性好，较高的抗疲劳性，热稳定性好等优点，可作为新一代密封材料进行使用。但聚酰胺弹性体在作为密封材料使用时，因聚酰胺弹性体硬段的存在导致材料初始模量较高，在恒力压缩的过程中，聚酰胺弹性体硬微区会发生重排，造成聚酰胺弹性体的永久压缩形变高于常规橡胶。
4.为解决上述问题，本发明提出了改善聚酰胺弹性体压缩永久变形和冲击强度性能的制备方法。针对聚酰胺弹性体的硬段特征，一切有利于硬微区内晶体结构规整的因素都会降低材料的压缩永久变形。在中国发明专利《一种改性尼龙11的制备方法》(cn2023102692491)中提出了利用聚硼硅氧烷材料改性尼龙11改性其力学性能的办法。然而在使用此方法改性聚酰胺弹性体时发现，聚硼硅氧烷与聚酰胺弹性体相容性极差，造成材料的力学性能不稳定。在中国发明专利《一种聚乙烯醇改性聚硼硅氧烷复合材料及其制备方法》(cn201911267747.2)中，提到利用聚乙烯醇改性聚硼硅氧烷材料发现聚乙烯醇中的碳-碳链片段赋予改性聚硼硅氧烷与弹性体之间良好的相容性，并保证了复合材料的力学性能。本发明将使用聚乙烯醇改性后的聚硼硅氧烷材料与聚酰胺弹性体熔融共混，改善聚酰胺弹性体的力学性能。


技术实现要素：

5.针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种改性聚酰胺弹性体的制备方法，通过比较聚硼硅氧烷改性聚酰胺弹性体，聚硼硅氧烷/聚乙烯醇复合材料改性的聚酰胺弹性体两种方法，得出聚硼硅氧烷/聚乙烯醇复合材料改性的聚酰胺弹性体的压缩永久变形、冲击强度将明显优于未改性的聚酰胺弹性体及单一聚硼硅氧烷改性聚酰胺弹性体。
6.一种改性聚酰胺弹性体的制备方法，包括以下步骤：
7.步骤1，将聚硼硅氧烷与硼酸交联的聚乙烯醇凝胶共同升温至95℃，加入硼酸后升温至120℃，真空脱水后得到聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷；
8.步骤2，称取步骤1得到的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷，然后用研钵碾至粉末状；
9.步骤3，称取聚酰胺弹性体和粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷，在常温下共混均匀后倒入密炼机中升温至235℃，使其共混均匀制备复合材料；
10.步骤4，将步骤3制备得到的复合材料取出将温度降至常温后破碎，利用双螺杆挤出机190℃挤出造粒，得到改性聚酰胺弹性体。
11.进一步地，步骤1中所述聚硼硅氧烷中硅原子与硼原子的摩尔比为15.1:1-5.3:1。
12.进一步地，步骤1中所述聚硼硅氧烷与聚乙烯醇的质量比为95:5-75:35。
13.进一步地，步骤3中所述粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷与聚酰胺弹性体的比例为1:200-3:17。
14.本发明所具有的有益效果是：
15.聚硼硅氧烷与聚乙烯醇共混制备出了一种相容性好的聚硼硅氧烷材料，将改性后的聚硼硅氧烷与聚酰胺弹性体熔融共混后，聚硼硅氧烷中si-o-b弱键与聚酰胺硬段发生反应，当材料受到冲击或压缩时，si-o-b弱键可自发的断裂和再连接，稳定的提高材料的力学性能。
具体实施方式
16.下面采用赢创特种化学的e55作为聚酰胺弹性体基材，结合具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
17.实施例1
18.本发明提供的材料由以下原料按质量比例配制而成：
19.e55聚酰胺弹性体100份
20.粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷0.5份
21.将粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷与e55聚酰胺弹性体放入密炼机中235℃，密炼15min，使材料共混均匀，将混合物在双螺杆挤出机中造粒。
22.实施例2
23.本发明提供的材料由以下原料按质量比例配制而成：
24.e55聚酰胺弹性体100份
25.粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷1.5份
26.将粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷与e55聚酰胺弹性体放入密炼机中235℃，密炼15min，使材料共混均匀，将混合物在双螺杆挤出机中造粒。
27.实施例3
28.本发明提供的材料由以下原料按质量比例配制而成：
29.e55聚酰胺弹性体100份
30.粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷2份
31.将粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷与e55聚酰胺弹性体放入密炼机中235℃，密炼15min，使材料共混均匀，将混合物在双螺杆挤出机中造粒。
32.实施例4
33.本发明提供的材料由以下原料按质量比例配制而成：
34.e55聚酰胺弹性体100份
35.粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷2.5份
36.将粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷与e55聚酰胺弹性体放入密炼机中235℃，密炼15min，使材料共混均匀，将混合物在双螺杆挤出机中造粒。
37.实施例5
38.本发明提供的材料由以下原料按质量比例配制而成：
39.e55聚酰胺弹性体100份
40.粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷3份
41.将粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷与e55聚酰胺弹性体放入密炼机中235℃，密炼15min，使材料共混均匀，将混合物在双螺杆挤出机中造粒。
42.比较例采用以下方法与本发明实施例进行对比。
43.利用聚硼硅氧烷材料改性e55聚酰胺弹性体，具体包括以下步骤：
44.步骤1，将聚二甲基硅氧烷与在真空捏合机中搅拌并升温至80℃加入硼酸后升温至120℃后得到聚硼硅氧烷材料；
45.步骤2，称取步骤1得到的聚硼硅氧烷，然后用研钵碾至粉末状；
46.步骤3，称取聚酰胺弹性体和粉末状聚硼硅氧烷，粉末状聚硼硅氧烷与聚酰胺弹性体的比例为1:200-3:100，在常温下共混均匀后倒入密炼机中升温至235℃，使其共混均匀制备复合材料；
47.步骤4，将步骤3制备得到的复合材料取出将温度降至常温后破碎，利用双螺杆挤出机190℃挤出造粒，得到改性聚酰胺弹性体。
48.比较例1
49.未改性e55聚酰胺弹性体
50.比较例2
51.e55聚酰胺弹性体100份
52.聚硼硅氧烷0.5份
53.将聚硼硅氧烷与e55聚酰胺弹性体放入密炼机中235℃，密炼15min，使材料共混均匀，将混合物在双螺杆挤出机中造粒。
54.比较例3
55.e55聚酰胺弹性体100份
56.聚硼硅氧烷1.5份
57.将聚硼硅氧烷与e55聚酰胺弹性体放入密炼机中235℃，密炼15min，使材料共混均匀，将混合物在双螺杆挤出机中造粒。
58.比较例4
59.e55聚酰胺弹性体100份
60.聚硼硅氧烷2.5份
61.将聚硼硅氧烷与e55聚酰胺弹性体放入密炼机中235℃，密炼15min，使材料共混均匀，将混合物在双螺杆挤出机中造粒。
62.比较例5
63.e55聚酰胺弹性体100份
64.聚硼硅氧烷3份
65.将聚硼硅氧烷与e55聚酰胺弹性体放入密炼机中235℃，密炼15min，使材料共混均
匀，将混合物在双螺杆挤出机中造粒。
66.以上实施例与比较例样品均测试材料的压缩永久形变(国家标准gb/t7759.1-2015)和冲击强度(gb/t1843-2008)。
67.表1实施例与比较例力学性能比较
[0068][0069][0070]
表2实施例与比较例力学性能比较
[0071]
样品冲击强度(mpa)比较例162p*比较例262p*比较例378p*比较例472p*比较例576p*实施例167p*实施例271p*实施例375p*实施例482p*实施例588p*
[0072]
通过对比实验得出，聚硼硅氧烷改性后的聚酰胺弹性体比未改性的聚酰胺弹性体压缩永久变形降低，冲击强度提升，然而改性后的聚酰胺弹性体性能极其不稳定，利用聚乙烯醇改性聚硼硅氧烷后再与聚酰胺弹性体共混的复合材料，随聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷含量的升高，压缩永久变形与冲击性能呈现稳定改善。
[0073]
本发明以上描述只是部分实施例，但是本发明并不局限于上述实施例。上述实施例是示意性的，并不是限制性的。凡是采用本发明的材料和方法，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，所有具体拓展均属本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种改性聚酰胺弹性体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将聚硼硅氧烷与硼酸交联的聚乙烯醇凝胶共同升温至95℃，加入硼酸后升温至120℃，真空脱水后得到聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷；步骤2，称取步骤1得到的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷，然后用研钵碾至粉末状；步骤3，称取聚酰胺弹性体和粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷，在常温下共混均匀后倒入密炼机中升温至235℃，使其共混均匀制备复合材料；步骤4，将步骤3制备得到的复合材料取出将温度降至常温后破碎，利用双螺杆挤出机190℃挤出造粒，得到改性聚酰胺弹性体。2.根据权利要求1所述的一种改性聚酰胺弹性体的制备方法，其特征在于，步骤1中所述聚硼硅氧烷中硅原子与硼原子的摩尔比为15.1:1-5.3:1。3.根据权利要求1所述的一种改性聚酰胺弹性体的制备方法，其特征在于，步骤1中所述聚硼硅氧烷与聚乙烯醇的质量比为95:5-75:35。4.根据权利要求1所述的一种改性聚酰胺弹性体的制备方法，其特征在于，步骤3中所述粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷与聚酰胺弹性体的比例为1:200-3:17。

技术总结
本发明公开了一种改性聚酰胺弹性体的制备方法，包括以下步骤：步骤1，将聚硼硅氧烷与硼酸交联的聚乙烯醇凝胶共同升温至95℃，加入硼酸后升温至120℃，真空脱水后得到聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷；步骤2，将聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷用研钵碾至粉末状；步骤3，称取聚酰胺弹性体和粉末状的聚乙烯醇改性的聚硼硅氧烷，在常温下共混均匀后倒入密炼机中升温，使其共混均匀制备复合材料；步骤4，将复合材料取出后温度降至常温后破碎，利用双螺杆挤出机挤出造粒，得到改性聚酰胺弹性体，本发明利用改性后聚硼硅氧烷中特殊的化学键阻碍聚酰胺硬段的重排，降低材料的压缩永久变形，提高材料的冲击强度，同时保证了复合材料的力学性能。同时保证了复合材料的力学性能。


技术研发人员：李峰 秦文娜
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2023.07.14
技术公布日：2023/10/15