一种聚酰胺组合物及其制备方法和应用与流程

本发明涉及高分子材料，更具体地，涉及一种聚酰胺组合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、尼龙材料具有优异的力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学性、自润滑性，摩擦系数低、易于加工等性能，经填料等改性后可进一步提高性能和扩大应用范围，高压熔断器外壳就是其典型应用之一。

2、高压熔断器是一种常见的电力电器保护设备，主要用于保护电路免受过载电流或短路故障造成的损坏。在正常情况下，电路中的电流维持在额定值以内，熔断器处于闭合状态，电流可以顺利通过。然而当电路中出现异常情况，如过载或短路时，电流会迅速增大，超过熔断器所能承受的额定值，这时熔断器会发生灭弧操作，将电路切断，以保护电器和电路的安全。

3、高压熔断器需具有良好的气密性，这是因为：如果气密性不好，其额定值会受到外界水分等的影响而发生变化，导致熔断器不能在设定的情况下发生灭弧操作，可能导致危险事故的发生。

4、高压熔断器的气密性主要受金属与尼龙材料结合界面情况的影响，包括两方面：第一是金属与尼龙材料的结合力，第二是与金属接触的尼龙材料的界面的粗糙度。如果金属与尼龙材料的结合力低，或者与金属接触的尼龙材料的界面的粗糙度高，都会导致高压熔断器的气密性不达标。其中，用于制备高压熔断器的尼龙材料的一般会加入填料进行改性，这会导致其与金属基础的界面的粗糙度变高。

5、此外，高压熔断器的正常工作温度通常在-40℃～125℃，且环境的相对湿度变化也较大(5％-95％)，熔断器长期处于该复杂条件下，会导致的尼龙材料的力学性能(比如，拉伸强度)变差，这也会带来一定的安全隐患。

6、因此，需提高尼龙材料与金属的结合力、降低尼龙材料的表面粗糙度以及提高尼龙材料在高低温冲击条件下的力学性能保持率。

技术实现思路

1、本发明的首要目的是克服上述提及的尼龙材料存在的问题，提供一种聚酰胺组合物。本发明的聚酰胺组合物与金属的结合力良好，表面粗糙度低，且在高低温冲击条件的力学性能保持良好，满足用于制备高压熔断器等器件的要求。

2、本发明的进一步目的是提供上述聚酰胺组合物的制备方法。

3、本发明的进一步目的是提供上述聚酰胺组合物在制备断路器、继电器或高压熔断器中的应用。

4、本发明的进一步目的是提供一种金属与树脂材料的复合体。

5、本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

6、一种聚酰胺组合物，包括如下重量份数的组分：

7、聚酰胺树脂          34～76份，

8、填料                5～60份，

9、有机硅树脂          0.1～5份；

10、所述有机硅树脂的主链为硅氧烷链，所述有机硅树脂含有烷氧基和反应性有机官能团，所述有机硅树脂的反应性有机官能团的当量≤450g/mol，烷氧基含量≥15wt％。

11、应当理解的是，本发明的有机硅树脂的硅氧烷链的结构如下：

12、

13、本发明的发明人通过研究发现，在填料改性的聚酰胺组合物中加入以硅氧烷链为主链，且含有烷氧基和一定当量的反应性有机官能团有机硅树脂，可以提高的聚酰胺组合物的金属结合力、表面光泽度和拉伸强度保持率，其原因可能是：有机硅树脂的反应性有机官能团可以与聚酰胺树脂反应而实现连接，而烷氧基则与金属等无机材料与较好的结合力，同时反应性有机官能团和烷氧基通过硅氧烷链连接，进而有效提高了聚酰胺组合物和金属的结合力；并且，有机硅树脂的烷氧基还可与填料作用，从而提高聚酰胺树脂与填料的相容性，聚酰胺组合物的流动性更好，进而提高其表面光泽度，即降低表面粗糙度。此外，有机硅树脂的主链为硅氧烷链，其具有良好的耐高低温的性能，使得聚酰胺树脂和填料在高低温的冲击下能保持良久的良好结合，进而提高聚酰胺组合物在高低温冲击下的拉伸强度保持率。

14、即本发明的聚酰胺组合物与金属的结合力良好，表面粗糙度低，且在高低温冲击条件的力学性能保持良好，满足用于制备高压熔断器等器件的要求。

15、本发明中，聚酰胺树脂作为主体树脂，其在聚酰胺组合物中的含量优选为30wt％以上。

16、优选地，所述聚酰胺组合物包括如下重量份数的组分：

17、聚酰胺树脂          54.5～72.5份，

18、填料                15～45份

19、有机硅树脂          0.5～2.5份。

20、可选地，所述聚酰胺树脂为脂肪族聚酰胺树脂或半芳香族聚酰胺树脂中的至少一种。

21、可选地，所述脂肪族聚酰胺树脂为pa6、pa66、pa66/6、pa1010、pa610、pa1012或pa1212中的至少一种。

22、可选地，所述半芳香族聚酰胺树脂为pa10t、pa10t/66、pa10t/10i、pa6t/66、pa6t/6、pa6t/6i、pa6t/6i/66、pa5t/6t或pa6t/10t中的至少一种。

23、通常地，所述聚酰胺树脂的相对粘度为1.8～3.0。

24、本发明中，聚酰胺树脂的相对粘度可参照gb12006.1-89测得，聚酰胺粘数测定方法；具体测试方法为：在25±0.01℃的98％的浓硫酸中测量浓度为0.25g/dl的聚酰胺的相对粘度ηr。

25、优选地，所述聚酰胺树脂的相对粘度为2.2～2.3，调控聚酰胺树脂的相对粘度在该范围内，得到的聚酰胺组合物的金属结合力更高，拉伸强度保持率更好。

26、可选地，所述烷氧基为甲氧基或乙氧基中的至少一种。

27、优选地，所述有机硅树脂的烷氧基含量为17～42wt％。

28、优选地，所述有机硅树脂的反应性有机官能团的当量为210～450g/mol。

29、可选地，所述反应性有机官能团为丙烯酸酯基团、甲基丙烯酸酯基团、环氧基团、巯基或乙烯基中的至少一种。

30、优选地，所述反应性有机官能团为环氧基团、甲基丙烯酸基团或丙烯酸酯基团，当量≤300g/mol(比如200～300g/mol)，选用种类的反应性有机官能团并调控其当量，得到的聚酰胺组合物的金属结合力更高，光泽度更高、拉伸强度保持率更好。

31、可选地，所述填料为玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维、硅灰石纤维、陶瓷纤维、晶须、二氧化硅、硅酸铝、氧化硅、碳酸钙、二氧化钛、滑石、硅灰石、硅藻土、粘土、高岭土、球状玻璃、云母或石膏中的至少一种。

32、优选地，所述填料为玻璃纤维或晶须中的至少一种，选用特定种类的填料，得到的聚酰胺组合物的光泽度更高、拉伸强度保持率更好。

33、更为优选地，所述填料为晶须。在本发明的配方体系中，选用晶须作为填料，得到的聚酰胺组合物的金属结合力更高、光泽度更高、拉伸强度保持率更好。

34、通常地，玻璃纤维的横截面的平均直径为5～15μm，晶须横截面的平均直径为0.05～7μm。

35、可选地，所述晶须为钛酸钾晶须、碱式硫酸镁晶须、碳化硅晶须或硼酸铝晶须中的至少一种。

36、优选地，所述聚酰胺组合物还包括其他助剂0.1～5份。

37、可选地，所述其他助剂为抗氧剂或润滑剂中的至少一种。

38、可选地，为所述抗氧剂选自酚类抗氧剂、胺类抗氧剂或硫类抗氧剂中的至少一种。

39、可选地，所述润滑剂为含氟聚合物、lldpe、硅油、硬脂酸金属盐类、硬脂酸烷基酯类、褐煤酸(montanic acid)金属盐类或褐煤酸酯蜡或聚乙烯蜡中的至少一种。

40、上述聚酰胺组合物的制备方法，包括如下步骤：将各组分混合，熔融挤出，造粒，即得所述聚酰胺组合物。

41、上述聚酰胺组合物在制备断路器、继电器或高压熔断器中的应用也在本发明的保护范围内。

42、一种金属与树脂材料的复合体，包括金属及注塑形成于金属表面的树脂材料，所述树脂材料为上述聚酰胺组合物。

43、一般来说，为了制备金属与树脂材料的复合体，注塑前都会先对金属进行常规的脱脂清洗和阳极氧化等前处理，以避免金属表面脏污影响注塑复合，提高金属的耐腐蚀能力。本领域技术人员能够根据实际需要选择脱脂清洗和阳极氧化处理的具体步骤。

44、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

45、本发明的聚酰胺组合物与金属的结合力良好，表面粗糙度低，且在高低温冲击条件的力学性能保持良好，满足用于制备高压熔断器等器件的要求。