本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改性ppa復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
ppa樹脂是一種鄰苯二甲酸的半芳香族聚酰胺原料，其具有剛性大、耐熱性高、強度高等優(yōu)點。其中，在ppa樹脂中加入玻璃纖維、礦物纖維等進行填充改性后，ppa樹脂的熱變形溫度可達280℃，并且，在高溫高濕的條件下，ppa樹脂的抗拉強度和彎曲模量均比尼龍6高20％及以上，由此可見，ppa樹脂材料具有良好的機械強度和適用性。
目前，主要通過在ppa樹脂中填充玻纖或普通材料以改善ppa樹脂材料的力學(xué)性能，然而，上述填充方法仍存在以下不足之處：第一，填充玻纖可改善ppa樹脂材料的強度，但是玻纖的韌性大大阻礙了ppa樹脂材料的流動性以致不利于ppa樹脂快速注塑；第二，使用的普通材料填充增強對ppa樹脂的流動性影響較小，但是現(xiàn)有的普通材料不利于改善ppa樹脂材料的力學(xué)強度及不利于降低復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，以致在高溫和低溫交變的環(huán)境下，ppa復(fù)合材料容易開裂，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的使用壽命和質(zhì)量。
尤其在led燈珠支架的領(lǐng)域中，由于戶內(nèi)顯示屏中的rgb型led燈珠已朝向小型化發(fā)展，因而用于支撐led燈珠的支架尺寸也要求越來越小型，以致所需支架的數(shù)量也會越來越多，即，需要提高led燈珠支架的生產(chǎn)效率以滿足市場需求。而實際生產(chǎn)中，主要通過提高注塑速度和增加模穴的密度的方式提高led燈珠支架的生產(chǎn)效率，然而，由于現(xiàn)有ppa復(fù)合材料的高流動性與高強度、低熱膨脹系數(shù)無法兼?zhèn)湟灾虏荒茉诟呙芏妊ㄖ锌焖僮⑺苄〕叽绲膌ed燈珠支架。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)存在上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的之一在于提供一種高流動性、高強度、低熱膨脹系數(shù)的改性ppa復(fù)合材料。
針對現(xiàn)有技術(shù)存在上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的之二提供一種改性ppa復(fù)合材料的制備方法，該制備方法具有工藝簡單、生產(chǎn)成本低的特點，且能夠生產(chǎn)出具有上述優(yōu)點的改性ppa復(fù)合材料。
針對現(xiàn)有技術(shù)存在上述技術(shù)問題，本發(fā)明目的之三提供一種改性ppa復(fù)合材料的應(yīng)用。
為實現(xiàn)上述目的之一，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
一種改性ppa復(fù)合材料，包括以下重量百分比的組分：
ppa樹脂46~70%
增強改性劑25~50%
抗氧劑0.1~0.6%
潤滑劑0.1~0.5%
成核劑0.1~0.3%
高流動改性劑0.2~0.8%
高濃黑色母0.5~2%。
上述技術(shù)方案中，所述ppa樹脂是半結(jié)晶性聚鄰苯二甲酰胺。
上述技術(shù)方案中，所述抗氧化劑是四[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、1,3,5-三(4-叔丁基-3-羥基-2,6-二甲基芐基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)-三酮、n,n'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺、雙（2，4-二枯基苯基）季戊四醇二亞磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯中任意兩種以上按任意比例的混合物。
上述技術(shù)方案中，所述潤滑劑是n，n’-雙乙撐硬脂肪酸酰胺、硬脂酸酰胺、石蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、聚酰胺蠟、聚酯蠟、聚硅氧烷、硅酮粉、硅酮母粒中的一種或任意兩種以上按任意比例的混合物。
上述技術(shù)方案中，所述成核劑是長碳鏈線性飽和羧酸鈉鹽或長碳連線性飽和羧酸鈣鹽；
所述增強改性劑是硅酸鹽礦物纖維；
所述高流動改性劑為長碳鏈聚酯類聚合物；
所述高濃度黑色母是炭黑含量為92%~100%的黑色母。
為實現(xiàn)上述目的之二，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
上述一種改性ppa復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，預(yù)處理：稱取配方量的ppa樹脂、抗氧劑、潤滑劑、成核劑、高流動改性劑和高濃黑色母，其中，所述ppa樹脂經(jīng)干燥處理；
步驟二，混合：把干燥處理的改性ppa樹脂投入混合機，然后依次加入所述抗氧劑、所述潤滑劑、所述成核劑、所述流動改性劑和高濃黑色母至混合機中并充分混合，接著把充分混合的混合物置于干燥器以待用；
步驟三，熔融造粒：將步驟二所得的混合物加入雙螺桿擠出機的主喂料口，將配方量的增強改性劑加入雙螺桿擠出機的第五段機筒的側(cè)喂料口，然后分別調(diào)整主喂料的螺桿轉(zhuǎn)速和側(cè)喂料的螺桿轉(zhuǎn)速以控制主喂料進料量和側(cè)喂料進料量，經(jīng)熔融加熱后，擠出成粒，得到改性ppa復(fù)合材料。
上述技術(shù)方案中，所述步驟一中，干燥處理的溫度為120℃~130℃，干燥處理的時間為2~3小時。
上述技術(shù)方案中，所述步驟二中，充分混合的時間是3~5min。
上述技術(shù)方案中，所述步驟三中，所述雙螺桿擠出機的加工溫度分為九區(qū)：一區(qū)溫度為180~200℃、二區(qū)溫度為280~320℃、三區(qū)溫度為280~320℃、四區(qū)溫度為280~320℃、五區(qū)溫度為280~320℃、六區(qū)溫度為240~260℃、七區(qū)溫度為240~260℃、八區(qū)溫度為240~260℃、九區(qū)溫度為240~260℃；所述雙螺桿擠出機的主機螺桿轉(zhuǎn)速為300~450r/min，所述雙螺桿擠出機的內(nèi)壓強為12~20mpa。
為實現(xiàn)上述目的之三，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：
一種改性ppa復(fù)合材料的應(yīng)用，其在制備led燈珠支架中的應(yīng)用。
本發(fā)明的有益效果：
（一）本發(fā)明提供的一種改性ppa復(fù)合材料，（1）該復(fù)合材料的主料是ppa樹脂，ppa組分能有效地保持復(fù)合材料的剛性、抗拉強度、彎曲模量、熱變形溫度性，使復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能；（2）通過添加增強改性劑和高流動改性劑，既能進一步提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能和保證復(fù)合材料的低熱膨脹系數(shù)，亦能保證復(fù)合材料的高流動性能，克服了現(xiàn)有技術(shù)中ppa材料力學(xué)性能和流動性能不能兼得的問題，進而使ppa復(fù)合材料兼?zhèn)涓邚姸?、高流動性以及低熱膨脹系?shù)的性能；（3）通過添加成核劑，加快了復(fù)合材料的結(jié)晶速率，從而利于提高復(fù)合材料的結(jié)晶密度以及利于細化復(fù)合材料的晶粒尺寸，有效地縮短材料成型周期和提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能果；（4）通過添加抗氧劑、潤滑劑，進一步提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。
（二）本發(fā)明提供的一種改性ppa復(fù)合材料的制備方法，該方法通過預(yù)處理、混合、融熔制粒，從而生產(chǎn)出高強度、高流動性、低熱膨脹系數(shù)的ppa復(fù)合材料，具有生產(chǎn)工藝簡單、生產(chǎn)成本低的優(yōu)點，且適合于大規(guī)模生產(chǎn)。
（三）本發(fā)明的一種改性ppa復(fù)合材料的應(yīng)用，其能用于制備led燈珠支架，由于該復(fù)合材料具有高強度、高流動、低熱膨脹系數(shù)的特點，利于小尺寸led燈珠的支架能夠在高密度模穴中快速注塑成型，克服了現(xiàn)有技術(shù)中高低溫交變條件下不能穩(wěn)定生產(chǎn)小尺寸led燈珠支架的問題，從而利于led燈珠朝向更小型發(fā)展。
具體實施方式
實施例一
本實施例中的一種改性ppa復(fù)合材料，包括以下組分：半結(jié)晶性聚鄰苯二甲酰胺ppa樹脂4.6kg、硅酸鹽礦物纖維增強改性劑2.81kg、抗氧劑0.06kg、潤滑劑0.06kg、長碳鏈線性飽和羧酸鈉鹽成核劑0.01kg、長碳鏈聚酯類聚合物高流動改性劑0.02kg、炭黑含量92%以上的黑色母0.05kg；
其中，抗氧化劑是四[3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和1,3,5-三(4-叔丁基-3-羥基-2,6-二甲基芐基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)-三酮的混合物；
其中，潤滑劑是n，n’-雙乙撐硬脂肪酸酰胺和硬脂酸酰胺的混合物；
制備方法包括以下步驟：
步驟一，預(yù)處理：稱量上述重量的ppa樹脂、抗氧劑、潤滑劑、成核劑和高流動改性劑和高濃黑色母，其中，ppa樹脂需要在干燥溫度為120℃中干燥處理2小時；
步驟二，混合：把干燥處理的改性ppa樹脂投入混合機，然后依次加入所述抗氧劑、所述潤滑劑、所述成核劑、所述流動改性劑和所述高濃黑色母并充分混合3min，接著把充分混合的混合物置入干燥箱防止受潮，待用；
步驟三，熔融造粒：將步驟二所得的混合物加入雙螺桿擠出機的主喂料口，將所述增強改性劑加入從雙螺桿擠出機的第五段機筒側(cè)喂料口，然后分別調(diào)整主喂料的螺桿轉(zhuǎn)速和側(cè)喂料的螺桿轉(zhuǎn)速以控制主喂料進料量和側(cè)喂料進料量，經(jīng)熔融加熱后，擠出成粒，得到改性ppa復(fù)合材料，其中，所述雙螺桿擠出機的加工溫度分別是：一區(qū)溫度為180℃、二區(qū)溫度為280℃、三區(qū)溫度為280℃、四區(qū)溫度為280℃、五區(qū)溫度為280℃、六區(qū)溫度為240℃、七區(qū)溫度為240℃、八區(qū)溫度為240℃、九區(qū)溫度為240℃；所述雙螺桿擠出機的主機螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min，所述雙螺桿擠出機內(nèi)壓力為12mpa。
實施例二
本實施例中的一種改性ppa復(fù)合材料，包括以下組分：半結(jié)晶性聚鄰苯二甲酰胺ppa樹脂5.35kg、硅酸鹽礦物纖維增強改性劑4.5kg、抗氧劑0.03kg、潤滑劑0.02kg、長碳連線性飽和羧酸鈣鹽成核劑0.03kg、長碳鏈聚酯類聚合物高流動改性劑0.04kg、炭黑含量92%以上的黑色母0.2kg；
其中，抗氧化劑是n,n'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基)己二胺、雙（2，4-二枯基苯基）季戊四醇二亞磷酸酯、三(2,4-二叔丁基苯基)亞磷酸酯的混合物；
其中，潤滑劑是石蠟、聚乙烯蠟、聚丙烯蠟的混合物。
制備方法，包括以下步驟：
步驟一，預(yù)處理：稱量上述重量的ppa樹脂、抗氧劑、潤滑劑、成核劑和高流動改性劑和高濃黑色母，其中，所述ppa樹脂在干燥溫度為130℃，干燥時間為3小時的條件下經(jīng)過干燥處理；
步驟二，混合：把干燥處理的改性ppa樹脂投入混合機，然后依次加入所述抗氧劑、所述潤滑劑、所述成核劑和所述流動改性劑并充分混合5min，接著把充分混合的混合物置入干燥箱防止受潮，待用；
步驟三，熔融造粒：將步驟二所得的混合物加入雙螺桿擠出機的主喂料口，將所述增強改性劑加入從雙螺桿擠出機的第五段機筒側(cè)喂料口，然后分別調(diào)整主喂料的螺桿轉(zhuǎn)速和側(cè)喂料的螺桿轉(zhuǎn)速以控制主喂料進料量和側(cè)喂料進料量，熔融加熱后，擠出成粒，得到改性ppa復(fù)合材料，其中，所述雙螺桿擠出機的加工溫度分別是：一區(qū)溫度為200℃、二區(qū)溫度為320℃、三區(qū)溫度為320℃、四區(qū)溫度為320℃、五區(qū)溫度為320℃、六區(qū)溫度為260℃、七區(qū)溫度為260℃、八區(qū)溫度為260℃、九區(qū)溫度為260℃；所述雙螺桿擠出機的主機螺桿轉(zhuǎn)速為450r/min，雙螺桿擠出機內(nèi)壓力為20mpa。
實施例三
本實施例中的一種改性ppa復(fù)合材料，包括以下組分：半結(jié)晶性聚鄰苯二甲酰胺ppa樹脂7kg、硅酸鹽礦物纖維增強改性劑3.83kg、抗氧劑0.04kg、潤滑劑0.03kg、長碳鏈線性飽和羧酸鈉鹽成核劑0.02kg、長碳鏈聚酯類聚合物高流動改性劑0.05kg、炭黑含量92%以上的黑色母0.1kg；
其中，抗氧化劑是1,3,5-三(4-叔丁基-3-羥基-2,6-二甲基芐基)-1,3,5-三嗪-2,4,6-(1h,3h,5h)-三酮、n,n'-雙-(3-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙?；?己二胺的混合物；
其中，潤滑劑是聚酰胺蠟、聚酯蠟、聚硅氧烷、硅酮粉、硅酮母粒的混合物；
制備方法，包括以下步驟：
步驟一，預(yù)處理：稱量上述重量的ppa樹脂、抗氧劑、潤滑劑、成核劑和高流動改性劑和高濃黑色母，其中，所述ppa樹脂在干燥溫度為125℃，干燥時間為2.5小時的條件下經(jīng)過干燥處理；
步驟二，混合：把干燥處理的改性ppa樹脂投入混合機，然后依次加入所述抗氧劑、所述潤滑劑、所述成核劑和所述流動改性劑并充分混合4min，接著把充分混合的混合物置入干燥箱防止受潮，待用；
步驟三，熔融造粒：將步驟二所得的混合物加入雙螺桿擠出機的主喂料口，將所述增強改性劑加入從雙螺桿擠出機的第五段機筒側(cè)喂料口，然后分別調(diào)整主喂料的螺桿轉(zhuǎn)速和側(cè)喂料的螺桿轉(zhuǎn)速以控制主喂料進料量和側(cè)喂料進料量，熔融加熱后，擠出成粒，得到改性ppa復(fù)合材料，其中，所述雙螺桿擠出機的加工溫度分別是：一區(qū)溫度為190℃、二區(qū)溫度為300℃、三區(qū)溫度為300℃、四區(qū)溫度為300℃、五區(qū)溫度為300℃、六區(qū)溫度為250℃、七區(qū)溫度為240-260℃、八區(qū)溫度為250℃、九區(qū)溫度為250℃；所述雙螺桿擠出機的主機螺桿轉(zhuǎn)速為350r/min，雙螺桿擠出機內(nèi)壓力為15mpa。
最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。