一种聚酰胺材料及其制备方法和应用与流程

本发明属于聚酰胺的，更具体地，涉及一种聚酰胺材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚酰胺俗称尼龙(nylon)，英文名称polyamide(pa)，它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。聚酰胺可由内酰胺开环聚合制得，也可由二元胺与二元酸缩聚制得。聚酰胺塑料是在聚酰胺纤维基础上发展起来的，是最早出现能承受载荷的热塑性塑料，也是五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、用途最广的品种。其主要品种有尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙610、尼龙612、尼龙46、尼龙1010等。其中尼龙6、尼龙66产量最高，占尼龙产量的90％以上。尼龙11、尼龙12具有突出的低温韧性；尼龙46具有优异的耐热性而得到迅速发展。

2、相变储能材料的相变形式一般可分为4类：固-固相变、固-液相变、液-气和固-气相变。有机相变材料主要包括石蜡、酯酸类、聚乙二醇等有机物。聚乙二醇(peg，h-(o-ch2-ch2)n-oh)是一种由环氧乙烷与水或乙二醇，逐步加成聚合而成的物质，根据聚合度的不同，可形成一系列平均分子量为200～20000不等的聚合物，其具有相变焓变高，热滞后效应低的特点。

3、在电子电工领域，发热一直是困扰产品使用的一个重要问题。相变材料由于在较低温度下具有较大的储热能力，因此得到广泛重视。但是相变材料如聚乙二醇本身耐热性较差，在常规的改性加工中极易分解成聚乙二醇的小分子物质(又被称为可抽提物，如单体或者寡聚物)，进而失去储热能力，限制了其使用范围。“低温相变材料聚乙二醇的改性实验研究，何淋，广东工业大学”公开了在聚乙二醇中掺杂不同比例的膨胀石墨、氮化硼，测试结果表明膨胀石墨、氮化硼能够起到一定程度的导热与定型的作用，但其效果仍然有限。因此，如何提高聚乙二醇的耐热性，并最终提高聚酰胺材料的储热能力成为亟需解决的重要问题。

技术实现思路

1、针对上述现有的技术问题，本发明的首要目的在于提供一种聚酰胺材料，通过对聚乙二醇进行改性，有效提升了聚乙二醇的耐热性，进而提高了聚酰胺材料的高温相变潜热，且可抽提物含量较低。

2、本发明的第二个目的在于提供一种聚酰胺材料的制备方法。

3、本发明的第三个目的在于提供一种聚酰胺材料在电子电工储热领域中的应用。

4、为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的：

5、一种聚酰胺材料，按重量份数计，包括以下组分：聚酰胺树脂29～95份，改性相变材料7.5～30份，玻璃纤维0～40份，相容剂0.1～1份，助剂0～2份；所述改性相变材料为硅烷偶联剂改性的聚乙二醇；所述相容剂为硅烷偶联剂。

6、本发明提供了一种聚酰胺材料，采用硅烷偶联剂对聚乙二醇进行优化改性，硅烷偶联剂改性后的聚乙二醇能够极大地提升高温稳定性，而其他偶联剂难以实现上述改性效果。进一步地，发明人发现，相对于其它偶联剂而言，当聚酰胺树脂体系中引入硅烷偶联剂作为相容剂时，可以进一步地提升聚酰胺树脂体系的高温稳定性和高温相变潜热。本发明在聚酰胺体系中使用改性相变材料搭配特定的相容剂再结合体系中的其它组分，不仅能够极大地提升聚酰胺材料的相变潜热，且聚酰胺材料中可抽提物含量也较低。

7、具体地，本技术中，聚酰胺树脂占聚酰胺材料的质量百分比不低于28％。

8、优选地，所述改性相变材料的制备方法为：将聚乙二醇和硅烷偶联剂混合，加热搅拌，即得所述改性相变材料。

9、在一些更为具体的实施方案中，所述改性相变材料的制备方法为：将熔融状态的聚乙二醇和硅烷偶联剂混合，氮气氛围下加热搅拌，即得所述改性相变材料。

10、优选地，所述加热的温度为70～120℃；所述搅拌的时间为30～60min。

11、优选地，所述硅烷偶联剂和聚乙二醇的质量比为0.5～5：1。进一步优选地，所述硅烷偶联剂和聚乙二醇的质量比为2～4：1。最优选地，所述硅烷偶联剂和聚乙二醇的质量比为3：1。在此优选范围内，所述聚酰胺材料具有更优异的高温相变潜热，且可抽提物含量更低。

12、优选地，所述改性相变材料中，硅烷偶联剂选自(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷中的一种或两种。

13、优选地，所述相容剂选自(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、(3-缩水甘油基氧基丙基)三甲氧基硅烷中的一种或两种。

14、优选地，所述聚酰胺树脂选自pa6、pa11、pa12、pa46、pa56、pa66、pa610、pa612、pa6t、pa9t、pa10t、pa1010、pa1012中的一种或多种。

15、优选地，按重量份数计，所述聚酰胺材料包括以下组分：聚酰胺树脂35～60份，改性相变材料20～28份，玻璃纤维20～35份，相容剂0.15～0.2份，助剂0.5～1.5份。

16、优选地，所述聚乙二醇的数均分子量为1000～20000。具体地，所述聚乙二醇的数均分子量的测试方法为：高温gpc法。

17、优选地，所述助剂包括润滑剂或抗氧剂中的一种或两种。

18、优选地，所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、受阻胺类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂中的一种或多种。

19、优选地，所述润滑剂选自脂肪酸、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、超支化聚酯、脂肪酸酯或丙烯酸共聚物中的一种或多种。进一步优选地，所述润滑剂包括但不限于硬脂酸、硬脂酸盐、改性乙撑双脂肪酸酰胺、超支化聚酯、脂肪族脂肪酸酯或乙烯-丙烯酸共聚物中的一种或多种。

20、进一步地，本发明请求保护一种聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：

21、(1)将聚乙二醇和硅烷偶联剂混合，加热搅拌，即得所述改性相变材料；

22、(2)将聚酰胺树脂，改性相变材料，相容剂，玻璃纤维，助剂混合，熔融挤出，造粒，即得所述聚酰胺材料。

23、优选地，所述步骤(1)中，聚乙二醇为熔融态的聚乙二醇。

24、优选地，所述步骤(1)中，在氮气氛围下加热搅拌。

25、优选地，所述步骤(1)中，加热的温度为70～120℃。

26、优选地，所述步骤(1)中，搅拌的时间为30～60min。

27、优选地，所述步骤(2)中，采用双螺杆挤出机进行熔融挤出，所述双螺杆挤出机的长径比为32～48：1。

28、优选地，所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的螺杆转速为250～500rpm。

29、优选地，所述步骤(2)中，所述熔融挤出的温度为200～240℃。

30、进一步地，本发明请求保护一种聚酰胺材料在电子电工储热领域中的应用。具体而言，所述聚酰胺材料可作为电池支架、储热块等进行适用，尤其是对储热要求较高的场合。

31、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

32、本发明提供了一种聚酰胺材料，采用硅烷偶联剂对聚乙二醇进行改性，能够极大地提升聚乙二醇的高温稳定性和高温相变潜热。改性后的聚乙二醇搭配特定的相容剂再结合体系中的其它组分不仅能够极大地提升聚酰胺材料的相变潜热，且聚酰胺材料中可抽提物含量也较低。