一种具有高冲击强度的PA环保塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及PA塑料制备技术领域，具体为一种具有高冲击强度的PA环保塑料及其制备方法。

背景技术

PA树脂又称聚酰胺树脂，通常是通过二元酸和二元胺制备而成，具有良好的耐药品性和抗酸碱性，其结构中含有氨基、羰基和酰胺基等基团，具有优异的胶合性能。

抗氧化剂是塑料中常见的添加剂，具有减缓氧化提高产品稳定性，加入抗氧化剂能够捕获聚合物氧化时产生的游离基，并对游离基进行分解，生成聚合物氢过氧化物，进而使链锁反应终止，进而增加产品的抗氧化性能，延长塑料的使用寿命。

导电塑料是将树脂和导电的物质进行混合，进而使塑料具有导电性，广泛的使用在电子、集成电路中。

塑料在制备过程中需要使用大量的助剂，其中含有大量的有毒物质，并且加入量过多还会导致产品的综合性能下降，因此发明一种具有高冲击强度的PA环保塑料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高冲击强度的PA环保塑料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有高冲击强度的PA环保塑料，各组分原料如下，按重量份数计，包括聚酰胺树脂40-50份、聚乙烯10-15份、活性炭1-3份、抗氧化剂1-2份、填料1-3份、润滑剂0.2-0.3份、增塑剂0.05-0.06。

进一步的，所述抗氧化剂为对苯二胺和2-溴丁烷制备而成。

进一步的，所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二异壬酯中的至少一种。

进一步的，所述润滑剂为硬脂酸锌。

进一步的，所述填料为碳酸钙、滑石、云母中的至少一种。

一种具有高冲击强度的PA环保塑料的制备方法，步骤如下，

(1)向对苯二胺中加入乙醇，搅拌，加入2-溴丁烷和氢氧化钠，搅拌，加热，得到抗氧化剂；

(2)将活性炭粉碎，加入硫酸，搅拌，过滤，用去离子水进行冲洗得到改性活性炭；

(3)向抗氧化剂中加入1-(3-氨基丙基)咪唑，搅拌，加热，加入改性活性炭，加入硫脲和去离子水，搅拌加热，得到混合物A；

(4)将混合物A与聚酰胺和聚乙烯混合，加热至熔融状态，搅拌，加入增塑剂和填料，搅拌，搅拌均匀后加入润滑剂，搅拌，压制成型，得到环保塑料。

进一步的，具体步骤如下，

(1)向对苯二胺中加入乙醇，搅拌，加入2-溴丁烷和饱和氢氧化钠，搅拌，加热，温度为75-80℃，反应时间为7-8小时，得到抗氧化剂；

本申请使用对苯二胺为原料，原因在于对苯二胺具有优异的抗氧化性能和最简单的二胺结构，由于对苯二胺在第三类致癌名单中，如果直接加入需要对其加入量进行严格的限制，导致其加入量不足，进而降低了产品塑料的抗氧化性能，而本申请采用对苯二胺和2-溴丁烷进行反应，通过加入乙醇为溶剂、饱和的氢氧化钠作为缚酸剂进行反应，能够生成抗氧化剂N，N′-二仲丁基对苯二胺，N，N′-二仲丁基对苯二胺具有优异的抗氧化性能，比直接加入对苯二胺的效果更好，只需要加入少量就能够达到抗氧化的目的，进而降低了产品塑料对人体的危害，还能够提高产品塑料的抗氧化性能，其中为了控制反应效果和转化率，本申请限定了乙醇溶剂的用量与对苯二胺的质量比为4-5:1，进而保证了产品的抗氧化性能。

(2)将活性炭粉碎，加入硫酸，搅拌，搅拌时间为1.5-2h，过滤，用去离子水进行冲洗得到改性活性炭；

本申请使用活性炭与填料进行配合，进而增加产品的抗冲击强度，由于活性炭的自身特性还能够增加产品的导电性能，能够增加产品塑料的应用范围。

本申请使用硫酸对活性炭进行处理还要作为催化剂使用，使用酸对活性炭进行处是十分常见的手段，可以使用硫酸、硝酸、混酸等，但是本申请使用的活性炭是要在活化的基础上还要作为催化剂使用，其中主要的原料是烷基溴和咪唑，由于其自身碳的特性，需要对酸的氢、硫等离子进行限定，并且为了提高转化率，必须要使用硫酸进行处理，必须要使用去离子水进行冲洗直至不含硫离子为止，并且使用活性炭的使用相对于传统的加入矿物质相比，更加环保。

(3)向抗氧化剂中加入1-(3-氨基丙基)咪唑，搅拌，加热，温度为60-65℃，加入改性活性炭，加入硫脲和去离子水，搅拌加热，温度为180-190℃，维持8-10h，得到混合物A；

本申请在步骤(1)中使用对苯二胺与2-溴丁烷进行反应，得到抗氧化剂，其中本申请为了使对苯二胺没有残留，完全反应降低对人体的危害程度，限定了加入的对苯二胺与2-溴丁烷的质量比为3.2-3.8：1，其中2-溴丁烷试过量的，进而保证了产品的抗氧化性能，本申请将多余的2-溴丁烷进行处理，加入了1-(3-氨基丙基)咪唑进行反应，期间加入了步骤(2)制备得到的改性活性炭，进而能够得到咪唑溴盐类化合物，再通过咪唑溴盐类化合物与加入的硫脲进行配合，能够对改性活性炭进行二次改性处理，进而能够增强活性炭的导电强度。

本申请需要对加入的1-(3-氨基丙基)咪唑进行限定，由于在步骤(1)中已经消耗了大量的2-溴丁烷，并且随着温度的提高，2-溴丁烷的含量会较低，因此为了防止1-(3-氨基丙基)咪唑过量需要严格控制加入量，加入的1-(3-氨基丙基)咪唑与2-溴丁烷的质量比在0.56-0.58:1的范围内，能够保证加入的1-(3-氨基丙基)咪唑的量不会剩余过多。

(4)将混合物A与聚酰胺和聚乙烯混合，加热至熔融状态，搅拌，加入增塑剂和填料，搅拌，搅拌均匀后加入润滑剂，搅拌，压制成型，得到环保塑料。

进一步的，步骤(1)中加入乙醇与对苯二胺的质量比为4-5:1。

进一步的，步骤(1)中加入的对苯二胺与2-溴丁烷的质量比为3.2-3.8：1。

进一步的，步骤(2)中加入的1-(3-氨基丙基)咪唑与2-溴丁烷的质量比为0.56-0.58:1。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本申请使用对苯二胺作为原料与2-溴丁烷进行反应，制备抗氧化剂N，N′-二仲丁基对苯二胺，能够提高产品的抗氧化性能，并且本申请还加入了填料和活性炭能够提高产品的抗冲击强度，其中针对活性炭本申请将其进行改性，经过改性的活性炭既能够作为催化剂使用，还能够提高产品的抗冲击强度和导电性能，增加了本产品的适用范围。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种具有高冲击强度的PA环保塑料，各组分原料如下，按重量份数计，包括聚酰胺树脂40份、聚乙烯10份、活性炭1份、抗氧化剂1份、填料1份、润滑剂0.2份、增塑剂0.05。

所述抗氧化剂为对苯二胺和2-溴丁烷制备而成。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯。

所述润滑剂为硬脂酸锌。

所述填料为碳酸钙、滑石。

一种具有高冲击强度的PA环保塑料的制备方法，具体步骤如下，

(1)向对苯二胺中加入乙醇，加入乙醇与对苯二胺的质量比为4:1，搅拌，加入2-溴丁烷和饱和氢氧化钠，加入的对苯二胺与2-溴丁烷的质量比为3.2：1，搅拌，加热，温度为75℃，反应时间为7小时，得到抗氧化剂；

(2)将活性炭粉碎，加入硫酸，搅拌，搅拌时间为1.5h，过滤，用去离子水进行冲洗得到改性活性炭；

(3)向抗氧化剂中加入1-(3-氨基丙基)咪唑，加入的1-(3-氨基丙基)咪唑与2-溴丁烷的质量比为0.56:1，搅拌，加热，温度为60℃，加入改性活性炭，加入硫脲和去离子水，搅拌加热，温度为180℃，维持8h，得到混合物A；

(4)将混合物A与聚酰胺和聚乙烯混合，加热至熔融状态，搅拌，加入增塑剂和填料，搅拌，搅拌均匀后加入润滑剂，搅拌，压制成型，得到环保塑料。

实施例2

一种具有高冲击强度的PA环保塑料，各组分原料如下，按重量份数计，包括聚酰胺树脂45份、聚乙烯12份、活性炭2份、抗氧化剂1份、填料2份、润滑剂0.3份、增塑剂0.06。

所述抗氧化剂为对苯二胺和2-溴丁烷制备而成。

所述增塑剂为邻苯二甲酸丁基苄基酯、邻苯二甲酸二异壬酯。

所述润滑剂为硬脂酸锌。

所述填料为滑石、云母。

一种具有高冲击强度的PA环保塑料的制备方法，具体步骤如下，

(1)向对苯二胺中加入乙醇，加入乙醇与对苯二胺的质量比为5:1，搅拌，加入2-溴丁烷和饱和氢氧化钠，加入的对苯二胺与2-溴丁烷的质量比为3.8：1，搅拌，加热，温度为80℃，反应时间为7-8小时，得到抗氧化剂；

(2)将活性炭粉碎，加入硫酸，搅拌，搅拌时间为2h，过滤，用去离子水进行冲洗得到改性活性炭；

(3)向抗氧化剂中加入1-(3-氨基丙基)咪唑，加入的1-(3-氨基丙基)咪唑与2-溴丁烷的质量比为0.58:1，搅拌，加热，温度为65℃，加入改性活性炭，加入硫脲和去离子水，搅拌加热，温度为190℃，维持10h，得到混合物A；

(4)将混合物A与聚酰胺和聚乙烯混合，加热至熔融状态，搅拌，加入增塑剂和填料，搅拌，搅拌均匀后加入润滑剂，搅拌，压制成型，得到环保塑料。

实施例3

一种具有高冲击强度的PA环保塑料，各组分原料如下，按重量份数计，包括聚酰胺树脂50份、聚乙烯15份、活性炭3份、抗氧化剂2份、填料3份、润滑剂0.3份、增塑剂0.06。

所述抗氧化剂为对苯二胺和2-溴丁烷制备而成。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯。

所述润滑剂为硬脂酸锌。

所述填料为碳酸钙、滑石、云母。

一种具有高冲击强度的PA环保塑料的制备方法，具体步骤如下，

(1)向对苯二胺中加入乙醇，加入乙醇与对苯二胺的质量比为5:1，搅拌，加入2-溴丁烷和饱和氢氧化钠，加入的对苯二胺与2-溴丁烷的质量比为3.8：1，搅拌，加热，温度为80℃，反应时间为8小时，得到抗氧化剂；

(2)将活性炭粉碎，加入硫酸，搅拌，搅拌时间为2h，过滤，用去离子水进行冲洗得到改性活性炭；

(3)向抗氧化剂中加入1-(3-氨基丙基)咪唑，加入的1-(3-氨基丙基)咪唑与2-溴丁烷的质量比为0.58:1，搅拌，加热，温度为65℃，加入改性活性炭，加入硫脲和去离子水，搅拌加热，温度为190℃，维持10h，得到混合物A；

(4)将混合物A与聚酰胺和聚乙烯混合，加热至熔融状态，搅拌，加入增塑剂和填料，搅拌，搅拌均匀后加入润滑剂，搅拌，压制成型，得到环保塑料。

对比例1

一种具有高冲击强度的PA环保塑料，各组分原料如下，按重量份数计，包括聚酰胺树脂50份、聚乙烯15份、活性炭3份、抗氧化剂2份、填料3份、润滑剂0.3份、增塑剂0.06。

所述抗氧化剂为抗氧化剂1010和抗氧化剂168。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯。

所述润滑剂为硬脂酸锌。

所述填料为碳酸钙、滑石、云母。

一种具有高冲击强度的PA环保塑料的制备方法，具体步骤如下，

(1)将活性炭进行粉碎，得到活性炭粉末；

(2)将混合物A与聚酰胺和聚乙烯混合，加热至熔融状态，加入抗氧化剂和活性炭粉末，搅拌，加入增塑剂和填料，搅拌，搅拌均匀后加入润滑剂，搅拌，压制成型，得到环保塑料。

对比例2

一种具有高冲击强度的PA环保塑料，各组分原料如下，按重量份数计，包括聚酰胺树脂50份、聚乙烯15份、活性炭3份、抗氧化剂2份、填料3份、润滑剂0.3份、增塑剂0.06。

所述抗氧化剂为对苯二胺和2-溴丁烷制备而成。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯。

所述润滑剂为硬脂酸锌。

所述填料为碳酸钙、滑石、云母。

一种具有高冲击强度的PA环保塑料的制备方法，具体步骤如下，

(1)向对苯二胺中加入乙醇，加入乙醇与对苯二胺的质量比为5:1，搅拌，加入2-溴丁烷和饱和氢氧化钠，加入的对苯二胺与2-溴丁烷的质量比为3.8：1，搅拌，加热，温度为80℃，反应时间为8小时，得到抗氧化剂；

(2)将活性炭粉碎，加入硝酸，搅拌，搅拌时间为2h，过滤，用去离子水进行冲洗得到改性活性炭；

(3)向抗氧化剂中加入1-(3-氨基丙基)咪唑，加入的1-(3-氨基丙基)咪唑与2-溴丁烷的质量比为0.58:1，搅拌，加热，温度为65℃，加入改性活性炭，加入硫脲和去离子水，搅拌加热，温度为190℃，维持10h，得到混合物A；

(4)将混合物A与聚酰胺和聚乙烯混合，加热至熔融状态，搅拌，加入增塑剂和填料，搅拌，搅拌均匀后加入润滑剂，搅拌，压制成型，得到环保塑料。

对比例3

一种具有高冲击强度的PA环保塑料，各组分原料如下，按重量份数计，包括聚酰胺树脂50份、聚乙烯15份、活性炭3份、抗氧化剂2份、填料3份、润滑剂0.3份、增塑剂0.06。

所述抗氧化剂为对苯二胺和2-溴丁烷制备而成。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯。

所述润滑剂为硬脂酸锌。

所述填料为碳酸钙、滑石、云母。

一种具有高冲击强度的PA环保塑料的制备方法，具体步骤如下，

(1)向对苯二胺中加入乙醇，加入乙醇与对苯二胺的质量比为5:1，搅拌，加入2-溴丁烷和饱和氢氧化钠，加入的对苯二胺与2-溴丁烷的质量比为3.8：1，搅拌，加热，温度为80℃，反应时间为8小时，得到抗氧化剂；

(2)将硫酸和硝酸混合，制备成混酸，将活性炭粉碎，加入混酸，搅拌，搅拌时间为2h，过滤，用去离子水进行冲洗得到改性活性炭；

(3)向抗氧化剂中加入1-(3-氨基丙基)咪唑，加入的1-(3-氨基丙基)咪唑与2-溴丁烷的质量比为0.58:1，搅拌，加热，温度为65℃，加入改性活性炭，加入硫脲和去离子水，搅拌加热，温度为190℃，维持10h，得到混合物A；

(4)将混合物A与聚酰胺和聚乙烯混合，加热至熔融状态，搅拌，加入增塑剂和填料，搅拌，搅拌均匀后加入润滑剂，搅拌，压制成型，得到环保塑料。

对比例4

一种具有高冲击强度的PA环保塑料，各组分原料如下，按重量份数计，包括聚酰胺树脂50份、聚乙烯15份、抗氧化剂2份、填料3份、润滑剂0.3份、增塑剂0.06。

所述抗氧化剂为对苯二胺和2-溴丁烷制备而成。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯。

所述润滑剂为硬脂酸锌。

所述填料为碳酸钙、滑石、云母。

一种具有高冲击强度的PA环保塑料的制备方法，具体步骤如下，

(1)向对苯二胺中加入乙醇，加入乙醇与对苯二胺的质量比为5:1，搅拌，加入2-溴丁烷和饱和氢氧化钠，加入的对苯二胺与2-溴丁烷的质量比为3.8：1，搅拌，加热，温度为80℃，反应时间为8小时，得到抗氧化剂；

(2)向抗氧化剂中加入1-(3-氨基丙基)咪唑，加入的1-(3-氨基丙基)咪唑与2-溴丁烷的质量比为0.58:1，搅拌，加热，温度为65℃，加入改性活性炭，加入硫脲和去离子水，搅拌加热，温度为190℃，维持10h，得到混合物A；

(3)将混合物A与聚酰胺和聚乙烯混合，加热至熔融状态，搅拌，加入增塑剂和填料，搅拌，搅拌均匀后加入润滑剂，搅拌，压制成型，得到环保塑料。

对比例5

一种具有高冲击强度的PA环保塑料，各组分原料如下，按重量份数计，包括聚酰胺树脂50份、聚乙烯15份、活性炭3份、抗氧化剂2份、填料3份、润滑剂0.3份、增塑剂0.06。

所述抗氧化剂为对苯二胺。

所述增塑剂为邻苯二甲酸二酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯。

所述润滑剂为硬脂酸锌。

所述填料为碳酸钙、滑石、云母。

一种具有高冲击强度的PA环保塑料的制备方法，具体步骤如下，

将混合物A与聚酰胺和聚乙烯混合，加热至熔融状态，加入抗氧化剂，搅拌，加入增塑剂和填料，搅拌，搅拌均匀后加入润滑剂，搅拌，压制成型，得到环保塑料。

实验

以实施例3为对照，设置对比例1、对比例2、对比例3、对比例4，其中，对比例1中直接使用抗氧化剂1010和抗氧化剂168，对比例2中使用硝酸对活性炭进行处理，对比例3中使用混酸对活性炭进行处理，对比例4中不加入活性炭，对比例5中直接加入抗氧化剂对苯二胺。

实验一：将实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5按照GB/T1843-2008进行抗冲击强度测试，按照GB/T 15662-1995结果如下，

表一

实验二：将实验一的实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4、对比例5样品按照GB/T 7141-2008进行人工加速老化试验，结果如下，

表二

数据分析

对比例1中直接使用抗氧化剂1010和抗氧化剂168，没有采用对苯二胺和2-溴丁烷反应的方法制备抗氧化剂，虽然抗氧化想过更好，但是在导电性能方面，相对于实施例1、实施例2、实施例3较差，原因在于没有对活性炭进行多次的改性。

对比例2中使用硝酸对活性炭进行处理，采用硝酸对活性炭进行改性，表现出的效果比使用硫酸改性的效果差，导致活性炭作为催化剂时，活性的高低具有一定的差距，进而导致了产品的导电性能有所差距。

对比例3中使用混酸对活性炭进行处理，通过实施例1、实施例2、实施例3和对比例2、对比例3进行比较能够得出结论，使用硫酸的效果大于硝酸大于混酸。

对比例4中不加入活性炭使得产品的抗冲击强度和导电性能直接下降，但抗氧化性能保持良好。

对比例5中直接加入等重量份抗氧化剂对苯二胺，在抗氧化性能方面相对于实施例1、实施例2、实施例3表现得较差。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。