一種poss/pa6複合材料及其製備方法
2023-07-01 03:14:31 2
專利名稱：一種poss/pa6複合材料及其製備方法
—種P0SS/PA6複合材料及其製備方法技術領域
本發明屬於高分子複合材料技術領域，具體涉及一種P0SS/PA6複合材料及其製備方法。
背景技術：
籠型聚倍半矽氧烷(簡稱P0SS)是近年來新興的一類真正分子水平上的有機/無機雜化納米材料，其分子通式為(RSiOh5)n,η —般為6、8、10、12等，其中以η為8最為典型。POSS兼具有無機納米粒子的納米尺寸及籠狀結構，同時具有機聚合物的優點，如
UPOSS無機矽氧骨架結構決定其具有突出的耐熱性、阻燃性和抗輻射性；
2、POSS可以提高聚合物的韌性，這是由於POSS納米粒子能終止微裂紋尖端的發展，並能引發銀紋或剪切帶，或使分子鏈重新排列。在POSS籠型結構的頂角Si原子上可根據需要連接反應性或非反應性的有機官能團，達到與聚合物基體反應性相容或分子級分散的目的，從而大幅提聞複合材料的性能；
3、POSS的有機官能團使其與聚合物及有機單體在納米結構尺寸上有很好的相容性，同時使得POSS單體更加容易接枝至聚合物中去，因此POSS獨特的結構與性能為增強聚合物複合材料，提高材料的耐溫性、抗氧化性、阻燃性、表面硬度及力學性能諸方面提供了機遇。
聚酞胺(簡稱PA)具有耐磨損、抗衝擊、耐疲勞、耐油、耐腐蝕和使用溫度範圍廣等優點，是最早和最廣泛應用的熱塑性工程塑料。其中，聚己內醯胺(簡稱ΡΑ6)是PA系列中產量最大、用途最廣的品種之一。
但ΡΑ6不足之處是低溫衝擊韌性差、缺口敏感、吸水率大。為了提高ΡΑ6的低溫衝擊韌性等機械性能，通常採用改性的方法對其進行改性。由於POSS獨特的結構與性能，用來改性ΡΑ6是一種新型的改善ΡΑ6性能的方法，但由於兩都相容性不好，需要對無機粒子表面進行有機化處理，或添加增容劑，來增加無機納米粒子POSS與ΡΑ6基體的相容性，促進其在聚合物基體中的分散。如丁筠等在《PA6/P0SS納米雜化材料的結構與性能》研究中，採用熔融共混法製備了環氧化籠型聚倍半矽氧烷/ΡΑ6納米雜化材料。其採用的POSS單體環氧官能團的平均官能度為4，由於單體中含有雙鍵，過多的POSS在聚合物體系中易產生聚合，該POSS單體在體系中最大添加量僅為3%，對複合材料強度提升有限。該研究中所用的 POSS單體結構如下
以上文獻在POSS改性PA6方面已經做了相關研究，但仍存在不足，由於所採用的 POSS具有兩種官能團環氧基團和乙烯基，其中乙烯基在高溫條件下會發生聚合反應，影響POSS單體在聚合物基體中的分散，導致該種POSS的添加量有限，影響改性PA6的低溫衝擊朝性等機械性能的提聞。發明內容
為了解決上述現有技術存在的問題，本發明的目的是提供一種P0SS/PA6複合材料，使該材料具有強度高、耐溫範圍廣、抗氧化性和抗水性高的特點。
本發明的另一個目的是提供一種上述P0SS/PA6複合材料的製備方法。
本發明的技術方案如下
一種P0SS/PA6複合材料，所述複合材料是由以下組分按重量份組成
聚己內醯胺(PA6)70-99份，
籠型低聚倍半矽氧烷(POSS)1-30份，
抗氧劑O. 1-1份，
潤滑劑O. 1-1份。
上述方案中，所述籠型低聚倍半矽氧烷的分子結構式為下述四種結構之一:Ii 一一^
權利要求
1.一種P0SS/PA6複合材料，其特徵在於所述複合材料是由以下組分按重量份製備而成 聚己內醯胺70-99份， 籠型低聚倍半矽氧烷1-30份， 抗氧劑O. 1-1份， 潤滑劑0.1-1份。
2.根據權利要求I所述的一種POSS/PA6複合材料,其特徵在於所述籠型低聚倍半娃氧烷的分子結構式為
3.根據權利要求I所述的一種P0SS/PA6複合材料,其特徵在於所述籠型低聚倍半娃氧烷的分子結構式為
4.根據權利要求I所述的一種P0SS/PA6複合材料,其特徵在於,所述籠型低聚倍半娃氧烷的分子結構式為
5.根據權利要求I所述的一種P0SS/PA6複合材料,其特徵在於所述籠型低聚倍半娃氧烷的分子結構式為
6.根據權利要求2-5任一項所述的一種P0SS/PA6複合材料,其特徵在於所述籠型低聚倍半矽氧烷是由單體A與單體B聚合而成，所述單體A為Y-(2，3-環氧丙氧基)丙基三甲氧基娃燒；所述單體B為苯基二甲氧基娃燒、環戍基二甲氧基娃燒或異丁基二甲氧基娃燒。
7.根據權利要求I所述的一種P0SS/PA6複合材料，其特徵在於所述抗氧劑選自受阻酚類抗氧劑、胺類抗氧劑或亞磷酸酯類抗氧劑中的至少一種。
8.根據權利要求7所述的一種P0SS/PA6複合材料，其特徵在於所述抗氧劑為四季戊四醇酯抗氧劑、亞磷酸三(2，4- 二叔丁基苯基)酯抗氧劑、N，N』 -六亞甲基雙(3，5- 二叔丁基-4-羥基苯丙醯胺)抗氧劑中的一種或兩種。
9.根據權利要求I所述的一種P0SS/PA6複合材料，其特徵在於所述潤滑劑是選自季戊四醇硬脂酸脂、白蠟油、褐煤蠟中的一種或兩種。
10.一種製備如權利要求I所述的一種P0SS/PA6複合材料的方法,其特徵在於包括以下步驟 (I)將單體A與單體B分別按體積比為7 :1、6 :2、5 :3或4 :4加入到單口燒瓶中，再向其中加入乙醇或甲醇，其中單體A與單體B的總量與乙醇或甲醇的體積比為8 15 ;然後向前述混合溶液中滴加濃鹽酸，調節混合溶液的PH值為3，升溫至90° C反應7天；反應結束後過濾，並於80° C真空乾燥24h得籠型低聚倍半矽氧烷產物；所述單體A為γ-(2，3-環氧丙氧基)丙基二甲氧基娃燒；所述單體B為苯基二甲氧基娃燒、環戍基二甲氧基娃燒或異丁基三甲氧基矽烷； (2)將聚己內醯胺於100-150°C下鼓風乾燥3飛小時； (3)按重量配比稱取經(2)乾燥的聚己內醯胺、(I)中製備的籠型低聚倍半矽氧烷和潤滑劑、抗氧劑在高速混合機中混合均勻； (4)將(2)中混合均勻的物料於雙螺杆擠出機中進行擠出造粒製得POSS/PA6複合材料，所述雙螺杆擠出機的溫度為190-270°C。
全文摘要
本發明提供一種POSS/PA6複合材料及其製備方法，該複合材料是由聚己內醯胺70-99份、籠型低聚倍半矽氧烷1-30份、抗氧劑0.1-1份與潤滑劑0.1-1份經混合、造粒擠出而成。本發明選用了一種新穎的POSS單體，並將其添加到PA6中，在提高複合材料強度的同時，還提高了複合材料的應用溫度範圍，使複合材料具有較高的抗氧化性和抗水性，降低複合材料的可燃性和燃燒速率，並具有較高的玻璃化轉變溫度、較低的熱導率。
文檔編號C07F7/21GK102977592SQ20121051024
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月4日 優先權日2012年12月4日
發明者楊桂生, 俞建 申請人:合肥傑事傑新材料股份有限公司