一种改性PPA复合材料及其制备方法和应用 |
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| 申请号 | CN201710284108.1 | 申请日 | 2017-04-26 | 公开(公告)号 | CN107236293A | 公开(公告)日 | 2017-10-10 |
| 申请人 | 木林森股份有限公司; | 发明人 | 刘天明; 刘志平; 涂梅仙; 张沛; 石红丽; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种改性PPA 复合材料 及其制备方法和应用，该改性PPA复合材料包括PPA 树脂 、增强改性剂、抗 氧 剂、 润滑剂 、成核剂、高流动改性剂、高浓黑色母，具有高流动性、高强度、低 热膨胀 系数的优点；其制备方法包括预处理、混合、熔融 造粒 的步骤，具有工艺简单、生产成本低的优点；此外，该改性PPA复合材料能在制备 LED灯 珠 支架 中应用，促进LED灯珠朝向小型化发展。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种改性PPA复合材料，其特征是：包括以下重量百分比的组份： |
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| 说明书全文 | 一种改性PPA复合材料及其制备方法和应用技术领域[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种改性PPA复合材料及其制备方法和应用。 背景技术[0002] PPA树脂是一种邻苯二甲酸的半芳香族聚酰胺原料，其具有刚性大、耐热性高、强度高等优点。其中，在PPA树脂中加入玻璃纤维、矿物纤维等进行填充改性后，PPA树脂的热变形温度可达280℃，并且，在高温高湿的条件下，PPA树脂的抗拉强度和弯曲模量均比尼龙6高20％及以上，由此可见，PPA树脂材料具有良好的机械强度和适用性。 [0003] 目前，主要通过在PPA树脂中填充玻纤或普通材料以改善PPA树脂材料的力学性能，然而，上述填充方法仍存在以下不足之处：第一，填充玻纤可改善PPA树脂材料的强度，但是玻纤的韧性大大阻碍了PPA树脂材料的流动性以致不利于PPA树脂快速注塑；第二，使用的普通材料填充增强对PPA树脂的流动性影响较小，但是现有的普通材料不利于改善PPA树脂材料的力学强度及不利于降低复合材料的热膨胀系数，以致在高温和低温交变的环境下，PPA复合材料容易开裂，严重影响了产品的使用寿命和质量。 [0004] 尤其在LED灯珠支架的领域中，由于户内显示屏中的RGB型LED灯珠已朝向小型化发展，因而用于支撑LED灯珠的支架尺寸也要求越来越小型，以致所需支架的数量也会越来越多，即，需要提高LED灯珠支架的生产效率以满足市场需求。而实际生产中，主要通过提高注塑速度和增加模穴的密度的方式提高LED灯珠支架的生产效率，然而，由于现有PPA复合材料的高流动性与高强度、低热膨胀系数无法兼备以致不能在高密度穴中快速注塑小尺寸的LED灯珠支架。 发明内容[0005] 针对现有技术存在上述技术问题，本发明目的之一在于提供一种高流动性、高强度、低热膨胀系数的改性PPA复合材料。 [0006] 针对现有技术存在上述技术问题，本发明目的之二提供一种改性PPA复合材料的制备方法，该制备方法具有工艺简单、生产成本低的特点，且能够生产出具有上述优点的改性PPA复合材料。 [0007] 针对现有技术存在上述技术问题，本发明目的之三提供一种改性PPA复合材料的应用。 [0008] 为实现上述目的之一，本发明提供以下技术方案：一种改性PPA复合材料，包括以下重量百分比的组分： PPA树脂 46 70% ~ 增强改性剂 25 50% ~ 抗氧剂 0.1 0.6% ~ 润滑剂 0.1 0.5% ~ 成核剂 0.1 0.3% ~ 高流动改性剂 0.2 0.8% ~ 高浓黑色母 0.5 2%。 ~ [0009] 上述技术方案中，所述PPA树脂是半结晶性聚邻苯二甲酰胺。 [0010] 上述技术方案中，所述抗氧化剂是四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双（2，4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯中任意两种以上按任意比例的混合物。 [0012] 上述技术方案中，所述成核剂是长碳链线性饱和羧酸钠盐或长碳连线性饱和羧酸钙盐；所述增强改性剂是硅酸盐矿物纤维； 所述高流动改性剂为长碳链聚酯类聚合物； 所述高浓度黑色母是炭黑含量为92% 100%的黑色母。 ~ [0013] 为实现上述目的之二，本发明提供以下技术方案：上述一种改性PPA复合材料的制备方法，包括以下步骤： 步骤一，预处理：称取配方量的PPA树脂、抗氧剂、润滑剂、成核剂、高流动改性剂和高浓黑色母，其中，所述PPA树脂经干燥处理； 步骤二，混合：把干燥处理的改性PPA树脂投入混合机，然后依次加入所述抗氧剂、所述润滑剂、所述成核剂、所述流动改性剂和高浓黑色母至混合机中并充分混合，接着把充分混合的混合物置于干燥器以待用； 步骤三，熔融造粒：将步骤二所得的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将配方量的增强改性剂加入双螺杆挤出机的第五段机筒的侧喂料口，然后分别调整主喂料的螺杆转速和侧喂料的螺杆转速以控制主喂料进料量和侧喂料进料量，经熔融加热后，挤出成粒，得到改性PPA复合材料。 [0014] 上述技术方案中，所述步骤一中，干燥处理的温度为 120℃ 130℃，干燥处理的时~间为2 3小时。 ~ [0015] 上述技术方案中，所述步骤二中，充分混合的时间是3 5min。~ [0016] 上述技术方案中，所述步骤三中，所述双螺杆挤出机的加工温度分为九区： 一区温度为180 200℃、二区温度为280 320℃、三区温度为280 320℃、四区温度为280 320℃、~ ~ ~ ~五区温度为 280 320℃、六区温度为 240 260℃、七区温度为240 260℃、八区温度为 240~ ~ ~ ~ 260℃、九区温度为240 260℃；所述双螺杆挤出机的主机螺杆转速为300 450r/min，所述双~ ~ 螺杆挤出机的内压强为12 20MPa。 ~ [0017] 为实现上述目的之三，本发明提供以下技术方案：一种改性PPA复合材料的应用，其在制备LED灯珠支架中的应用。 [0018] 本发明的有益效果：（一）本发明提供的一种改性PPA复合材料，（1）该复合材料的主料是PPA树脂，PPA组分能有效地保持复合材料的刚性、抗拉强度、弯曲模量、热变形温度性，使复合材料具有优异的力学性能；（2）通过添加增强改性剂和高流动改性剂，既能进一步提高了复合材料的力学性能和保证复合材料的低热膨胀系数，亦能保证复合材料的高流动性能，克服了现有技术中PPA材料力学性能和流动性能不能兼得的问题，进而使PPA复合材料兼备高强度、高流动性以及低热膨胀系数的性能；（3）通过添加成核剂，加快了复合材料的结晶速率，从而利于提高复合材料的结晶密度以及利于细化复合材料的晶粒尺寸，有效地缩短材料成型周期和提高了复合材料的力学性能果；（4）通过添加抗氧剂、润滑剂，进一步提高复合材料的力学性能。 [0019] （二）本发明提供的一种改性PPA复合材料的制备方法，该方法通过预处理、混合、融熔制粒，从而生产出高强度、高流动性、低热膨胀系数的PPA复合材料，具有生产工艺简单、生产成本低的优点，且适合于大规模生产。 [0020] （三）本发明的一种改性PPA复合材料的应用，其能用于制备LED灯珠支架，由于该复合材料具有高强度、高流动、低热膨胀系数的特点，利于小尺寸LED灯珠的支架能够在高密度模穴中快速注塑成型，克服了现有技术中高低温交变条件下不能稳定生产小尺寸LED灯珠支架的问题，从而利于LED灯珠朝向更小型发展。 具体实施方式[0021] 实施例一本实施例中的一种改性PPA复合材料，包括以下组分：半结晶性聚邻苯二甲酰胺 PPA树脂4.6kg、硅酸盐矿物纤维增强改性剂2.81 kg、抗氧剂 0.06 kg、润滑剂0.06 kg、长碳链线性饱和羧酸钠盐成核剂 0.01 kg、长碳链聚酯类聚合物高流动改性剂0.02 kg、炭黑含量 92%以上的黑色母0.05 kg ； 其中，抗氧化剂是四[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯和1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮的混合物； 其中，润滑剂是N，N’-双乙撑硬脂肪酸酰胺和硬脂酸酰胺的混合物； 制备方法包括以下步骤： 步骤一，预处理：称量上述重量的PPA树脂、抗氧剂、润滑剂、成核剂和高流动改性剂和高浓黑色母，其中， PPA树脂需要在干燥温度为 120℃中干燥处理2小时； 步骤二，混合：把干燥处理的改性PPA树脂投入混合机，然后依次加入所述抗氧剂、所述润滑剂、所述成核剂、所述流动改性剂和所述高浓黑色母并充分混合3min，接着把充分混合的混合物置入干燥箱防止受潮，待用； 步骤三，熔融造粒：将步骤二所得的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将所述增强改性剂加入从双螺杆挤出机的第五段机筒侧喂料口，然后分别调整主喂料的螺杆转速和侧喂料的螺杆转速以控制主喂料进料量和侧喂料进料量，经熔融加热后，挤出成粒，得到改性PPA复合材料，其中，所述双螺杆挤出机的加工温度分别是：一区温度为180℃、二区温度为 280℃、三区温度为280℃、四区温度为280℃、五区温度为 280℃、六区温度为 240℃、七区温度为240℃、八区温度为 240℃、九区温度为240℃；所述双螺杆挤出机的主机螺杆转速为 300r/min，所述双螺杆挤出机内压力为12MPa。 [0022] 实施例二本实施例中的一种改性PPA复合材料，包括以下组分：半结晶性聚邻苯二甲酰胺 PPA树脂5.35kg、硅酸盐矿物纤维增强改性剂4.5kg、抗氧剂 0.03 kg、润滑剂0.02 kg、长碳连线性饱和羧酸钙盐成核剂0.03 kg、长碳链聚酯类聚合物高流动改性剂0.04 kg、炭黑含量92%以上的黑色母0.2 kg； 其中，抗氧化剂是N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺、双（2，4-二枯基苯基）季戊四醇二亚磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯的混合物； 其中，润滑剂是石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡的混合物。 [0023] 制备方法，包括以下步骤：步骤一，预处理：称量上述重量的PPA树脂、抗氧剂、润滑剂、成核剂和高流动改性剂和高浓黑色母，其中，所述PPA树脂在干燥温度为 130℃，干燥时间为3小时的条件下经过干燥处理； 步骤二，混合：把干燥处理的改性PPA树脂投入混合机，然后依次加入所述抗氧剂、所述润滑剂、所述成核剂和所述流动改性剂并充分混合5min，接着把充分混合的混合物置入干燥箱防止受潮，待用； 步骤三，熔融造粒：将步骤二所得的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将所述增强改性剂加入从双螺杆挤出机的第五段机筒侧喂料口，然后分别调整主喂料的螺杆转速和侧喂料的螺杆转速以控制主喂料进料量和侧喂料进料量，熔融加热后，挤出成粒，得到改性PPA复合材料，其中，所述双螺杆挤出机的加工温度分别是：一区温度为200℃、二区温度为 320℃、三区温度为320℃、四区温度为320℃、五区温度为320℃、六区温度为260℃、七区温度为260℃、八区温度为260℃、九区温度为260℃；所述双螺杆挤出机的主机螺杆转速为 450r/min，双螺杆挤出机内压力为20MPa。 [0024] 实施例三本实施例中的一种改性PPA复合材料，包括以下组分：半结晶性聚邻苯二甲酰胺 PPA树脂7kg、硅酸盐矿物纤维增强改性剂3.83kg、抗氧剂0.04 kg、润滑剂0.03 kg、长碳链线性饱和羧酸钠盐成核剂 0.02 kg、长碳链聚酯类聚合物高流动改性剂0.05 kg、炭黑含量92%以上的黑色母0.1kg ； 其中，抗氧化剂是1,3,5-三(4-叔丁基-3-羟基-2,6-二甲基苄基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1H,3H,5H)-三酮、N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺的混合物； 其中，润滑剂是聚酰胺蜡、聚酯蜡、聚硅氧烷、硅酮粉、硅酮母粒的混合物； 制备方法，包括以下步骤： 步骤一，预处理：称量上述重量的PPA树脂、抗氧剂、润滑剂、成核剂和高流动改性剂和高浓黑色母，其中，所述PPA树脂在干燥温度为 125℃，干燥时间为2.5小时的条件下经过干燥处理； 步骤二，混合：把干燥处理的改性PPA树脂投入混合机，然后依次加入所述抗氧剂、所述润滑剂、所述成核剂和所述流动改性剂并充分混合4min，接着把充分混合的混合物置入干燥箱防止受潮，待用； 步骤三，熔融造粒：将步骤二所得的混合物加入双螺杆挤出机的主喂料口，将所述增强改性剂加入从双螺杆挤出机的第五段机筒侧喂料口，然后分别调整主喂料的螺杆转速和侧喂料的螺杆转速以控制主喂料进料量和侧喂料进料量，熔融加热后，挤出成粒，得到改性PPA复合材料，其中，所述双螺杆挤出机的加工温度分别是：一区温度为190℃、二区温度为 300℃、三区温度为300℃、四区温度为300℃、五区温度为 300℃、六区温度为250℃、七区温度为240-260℃、八区温度为 250℃、九区温度为250℃；所述双螺杆挤出机的主机螺杆转速为350r/min，双螺杆挤出机内压力为15MPa。 [0025] 最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。 |
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