一种LED灯珠用高强度高韧型聚邻苯二甲酰胺复合材料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子材料，尤其是涉及一种led灯珠用高强度高韧型聚邻苯二甲酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、聚邻苯二甲酰胺(ppa)是一种半芳香族聚酰胺，它是以间苯二甲酸或者对苯二甲酸作为主要合成原料,是一种半结晶性热塑性功能型材料。ppa是目前半芳香族聚酰胺中最具有商业价值的一种。耐高温ppa的成功生产补充了原本因工程塑料与特种聚合物在其性价比与功能方面引起的差异。相对于一些全芳香族聚酰胺来说，对ppa进行工艺处理相对简单，更容易进行吹塑、注射成型和挤出成形。并且ppa的力学性能、导热性、耐热性以及耐化学腐蚀性比脂肪族聚酰胺更为优越,在热、电、物理及耐化学性方面都有良好的表现。这使得ppa复合材料在电子电气、机械工程等领域都拥有广泛的应用前景。

2、现有技术中ppa在用碳纤维、玻纤及其他填料进行改性后，能够实现非常优良的机械性能，而且能够在很长的时间和温度区域内去延续这些特殊性能。ppa的出现填补了传统的工程塑料与高成本特种聚合物之间在成本与性能方面的空白。ppa的热变形温度可高达300℃以上，连续使用温度可达170℃。纯ppa呈不透明的白色，ppa产品既有结晶态的也有非结晶态的，ppa的最大结晶度为20.3％。ppa在用玻璃纤维、碳纤维或其它无机填料改性后可以获得很好的力学性能，且能在很宽的温度范围内保持这些性能。所以ppa作为一类可替代金属的优异工程塑料在电子、电器、汽车等行业拥有非常广阔的应用前景。

3、ppa在应用于led灯支架、耐热电器外壳等方面时对产品的白度要求很严格。但是ppa的加工温度高达300℃以上，在加工时很容易发生热氧老化，这会使得ppa产品变黄、力学性能变差。

4、国内关于传统ppa的加工改性研究还不完善和成熟，ppa的亮度、抗氧化性能、韧性、强度和耐热性能还有待提高或改善。所以，对ppa的进行改性研究迫在眉睫。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种led灯珠用高强度高韧型聚邻苯二甲酰胺复合材料及其制备方法，通过本发明将γ-氧化铝、钛白粉与聚邻苯二甲酰胺进行共混，充分利用了γ-氧化铝的晶体结构特性，有效提高了制备的复合材料的粘附力和相容性，并且随着led灯珠的温度逐渐升高，γ-氧化铝容易向更稳定的α-氧化铝(刚玉相)转变，从而在高温下显著提高了材料的强度、韧性和耐高温性。；又利用γ-氧化铝的晶格参数较高，可以显著提高复合材料的光学性质，如折射率和光吸收特性等。而钛白粉具有非常高的折射率，高折射率意味着它能够更有效地散射和反射光线，从而提高材料的白度和光泽。并且采用了含受阻酚类和亚磷酸酯类的复合抗氧剂，有效提高聚邻苯二甲酰胺的耐热、耐光和耐氧性能，从而防止复合材料在加工和使用过程中的老化和黄变。

2、为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、本发明提供一种led灯珠用高强度高韧型聚邻苯二甲酰胺复合材料，按质量百分比，包括如下组分：

4、聚邻苯二甲酰胺35-55％，氧化铝25-45％，钛白粉10-30％，相容剂0.1-2％，抗氧剂0.2-0.6％，润滑剂0.2-0.4％和成核剂0.3-0.5％。

5、进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，所述钛白粉为金红石型二氧化钛或锐钛型二氧化钛；

6、和/或，所述钛白粉包括r104、rcl-69中的一种或多种。

7、进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，所述氧化铝为γ-氧化铝；

8、和/或，所述γ-氧化铝为粉末状，粒径≤100μm；

9、和/或，所述γ-氧化铝粉是通过低温烧结法合成的。

10、进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，所述相容剂为含有马来酸酐接枝物的聚合物；

11、和/或，所述含有马来酸酐接枝物的聚合物包括马来酸酐接枝聚烯烃、马来酸酐接枝聚酯、马来酸酐接枝聚醚、马来酸酐接枝聚酰胺中的一种或多种。

12、进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，所述抗氧剂为复合型抗氧剂；

13、和/或，所述复合型抗氧剂包括kbg779、h3373中的一种或多种。

14、进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，所述润滑剂为石蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚硅氧烷、硅酮粉中的一种或多种。

15、进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，所述成核剂为长碳链线性饱和羧酸钠盐或长碳链线性饱和羧酸钙盐；

16、和/或，所述长碳链线性饱和羧酸钠盐包括月桂酸钠、硬脂酸钠、油酸钠、肉豆蔻酸钠中的一种或多种；

17、和/或，所述长碳链线性饱和羧酸钙盐包括tmn-102、硬脂酸钙、褐煤酸钙中的一种或多种。

18、本发明还提供一种上述led灯珠用高强度高韧型聚邻苯二甲酰胺复合材料的制备方法，包括如下步骤：

19、s1：将原料进行干燥；

20、s2：将干燥好的原料置于搅拌器中混合均匀；

21、s3：将混合均匀的物料在双螺杆挤出机中进行熔融共混，挤出造粒。

22、进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，步骤s1中，干燥条件为在100-120℃下干燥4-6h；

23、和/或，步骤s2中，搅拌时间为10-20min。

24、进一步的，在本发明上述技术方案的基础上，所述双螺杆挤出机的设定条件为:一区温度250-270℃，二区温度260-280℃，三区温度270-290℃，四区温度280-300℃，五区温度290-310℃，机头温度为300-320℃；螺杆转速控制在220-350r/min，混合料在螺杆中输送时间为3-5min，压力为12-20pa。

25、本发明提供的一种led灯珠用高强度高韧型聚邻苯二甲酰胺复合材料及其制备方法，有益效果如下：

26、1、本发明将γ-氧化铝与聚邻苯二甲酰胺进行共混，这是因为γ-氧化铝是具有立方晶系的晶体结构材料，γ-氧化铝的晶体结构中的氧离子形成一个立方紧密堆积，从而形成连续的立方晶格，而铝离子在γ-氧化铝中不规则地分布在氧离子构成的八面体和四面体空隙中，这种分布导致γ-氧化铝具有较高的表面能和多孔性，有助于提高氧化铝与其他材料(如金属、聚合物等)的接触面积，从而增强复合材料的粘附力和相容性，还可以通过多孔结构与基材形成机械互锁，这种互锁作用可以进一步提高材料间的结合强度。

27、2、本发明将γ-氧化铝与聚邻苯二甲酰胺进行共混，随着led灯珠的温度逐渐升高，γ-氧化铝容易向更稳定的α-氧化铝(刚玉相)转变，从而在高温下显著提高了材料的强度、韧性和耐高温性；所以本发明也不需要额外添加阻燃剂，当复合材料中部分γ-氧化铝转化为α-氧化铝后，复合材料优异的耐高温性和稳定性，也使复合材料的阻燃性能显著上升。

28、3、本发明将γ-氧化铝与聚邻苯二甲酰胺进行共混，γ-氧化铝的晶格参数较高，可以显著提高复合材料的光学性质，如折射率和光吸收特性等。

29、4、本发明将聚邻苯二甲酰胺与钛白粉混合，钛白粉具有非常高的折射率，高折射率意味着它能够更有效地散射和反射光线，从而提高材料的白度和光泽。

30、5、本发明采用了含有马来酸酐接枝物的聚合物作为相容剂，可以有效提高材料的粘附性和相容性，与极性聚合物(如尼龙、聚酯、环氧树脂等)结合性好。

31、6、本发明采用了含受阻酚类和亚磷酸酯类的复合抗氧剂，这种结构可以使自由基终止并抑制氢过氧化物分解，可以有效制止聚邻苯二甲酰胺在高温下发生热氧化反应，有效提高聚邻苯二甲酰胺的耐热、耐光和耐氧性能，从而防止复合材料在加工和使用过程中的老化和黄变。

32、7、本发明提供的一种led灯珠用高强度高韧型聚邻苯二甲酰胺复合材料的拉伸强度为160-200mpa，弯曲强度为282-320mpa，热变形温度为260-280℃，蓝白光度为95.32-97.68，yi值为9.55-10.46。