本發明涉及高分子材料技術領域，具體涉及一種改性ppa復合材料及其制備方法和應用。
背景技術：
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，但是現有的普通材料不利于改善ppa樹脂材料的力學強度及不利于降低復合材料的熱膨脹系數，以致在高溫和低溫交變的環境下，ppa復合材料容易開裂，嚴重影響了產品的使用壽命和質量。
尤其在led燈珠支架的領域中，由于戶內顯示屏中的rgb型led燈珠已朝向小型化發展，因而用于支撐led燈珠的支架尺寸也要求越來越小型，以致所需支架的數量也會越來越多，即，需要提高led燈珠支架的生產效率以滿足市場需求。而實際生產中，主要通過提高注塑速度和增加模穴的密度的方式提高led燈珠支架的生產效率，然而，由于現有ppa復合材料的高流動性與高強度、低熱膨脹系數無法兼備以致不能在高密度穴中快速注塑小尺寸的led燈珠支架。
技術實現要素：
針對現有技術存在上述技術問題，本發明目的之一在于提供一種高流動性、高強度、低熱膨脹系數的改性ppa復合材料。
針對現有技術存在上述技術問題，本發明目的之二提供一種改性ppa復合材料的制備方法，該制備方法具有工藝簡單、生產成本低的特點，且能夠生產出具有上述優點的改性ppa復合材料。
針對現有技術存在上述技術問題，本發明目的之三提供一種改性ppa復合材料的應用。
為實現上述目的之一，本發明提供以下技術方案：
一種改性ppa復合材料，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%。
上述技術方案中，所述ppa樹脂是半結晶性聚鄰苯二甲酰胺。
上述技術方案中，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)亞磷酸酯中任意兩種以上按任意比例的混合物。
上述技術方案中，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。
為實現上述目的之二，本發明提供以下技術方案：
上述一種改性ppa復合材料的制備方法，包括以下步驟：
步驟一，預處理：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喂料口，然后分別調整主喂料的螺桿轉速和側喂料的螺桿轉速以控制主喂料進料量和側喂料進料量，經熔融加熱后，擠出成粒，得到改性ppa復合材料。
上述技術方案中，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。
上述技術方案中，所述步驟二中，充分混合的時間是3~5min。
上述技術方案中，所述步驟三中，所述雙螺桿擠出機的加工溫度分為九區：一區溫度為180~200℃、二區溫度為280~320℃、三區溫度為280~320℃、四區溫度為280~320℃、五區溫度為280~320℃、六區溫度為240~260℃、七區溫度為240~260℃、八區溫度為240~260℃、九區溫度為240~260℃；所述雙螺桿擠出機的主機螺桿轉速為300~450r/min，所述雙螺桿擠出機的內壓強為12~20mpa。
為實現上述目的之三，本發明提供以下技術方案：
一種改性ppa復合材料的應用，其在制備led燈珠支架中的應用。
本發明的有益效果：
（一）本發明提供的一種改性ppa復合材料，（1）該復合材料的主料是ppa樹脂，ppa組分能有效地保持復合材料的剛性、抗拉強度、彎曲模量、熱變形溫度性，使復合材料具有優異的力學性能；（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合材料的力學性能和保證復合材料的低熱膨脹系數，亦能保證復合材料的高流動性能，克服了現有技術中ppa材料力學性能和流動性能不能兼得的問題，進而使ppa復合材料兼備高強度、高流動性以及低熱膨脹系數的性能；（3）通過添加成核劑，加快了復合材料的結晶速率，從而利于提高復合材料的結晶密度以及利于細化復合材料的晶粒尺寸，有效地縮短材料成型周期和提高了復合材料的力學性能果；（4）通過添加抗氧劑、潤滑劑，進一步提高復合材料的力學性能。
（二）本發明提供的一種改性ppa復合材料的制備方法，該方法通過預處理、混合、融熔制粒，從而生產出高強度、高流動性、低熱膨脹系數的ppa復合材料，具有生產工藝簡單、生產成本低的優點，且適合于大規模生產。
（三）本發明的一種改性ppa復合材料的應用，其能用于制備led燈珠支架，由于該復合材料具有高強度、高流動、低熱膨脹系數的特點，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，克服了現有技術中高低溫交變條件下不能穩定生產小尺寸led燈珠支架的問題，從而利于led燈珠朝向更小型發展。
具體實施方式
實施例一
本實施例中的一種改性ppa復合材料，包括以下組分：半結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喂料口，然后分別調整主喂料的螺桿轉速和側喂料的螺桿轉速以控制主喂料進料量和側喂料進料量，經熔融加熱后，擠出成粒，得到改性ppa復合材料，其中，所述雙螺桿擠出機的加工溫度分別是：一區溫度為180℃、二區溫度為280℃、三區溫度為280℃、四區溫度為280℃、五區溫度為280℃、六區溫度為240℃、七區溫度為240℃、八區溫度為240℃、九區溫度為240℃；所述雙螺桿擠出機的主機螺桿轉速為300r/min，所述雙螺桿擠出機內壓力為12mpa。
實施例二
本實施例中的一種改性ppa復合材料，包括以下組分：半結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喂料口，然后分別調整主喂料的螺桿轉速和側喂料的螺桿轉速以控制主喂料進料量和側喂料進料量，熔融加熱后，擠出成粒，得到改性ppa復合材料，其中，所述雙螺桿擠出機的加工溫度分別是：一區溫度為200℃、二區溫度為320℃、三區溫度為320℃、四區溫度為320℃、五區溫度為320℃、六區溫度為260℃、七區溫度為260℃、八區溫度為260℃、九區溫度為260℃；所述雙螺桿擠出機的主機螺桿轉速為450r/min，雙螺桿擠出機內壓力為20mpa。
實施例三
本實施例中的一種改性ppa復合材料，包括以下組分：半結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)丙酰基)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喂料口，然后分別調整主喂料的螺桿轉速和側喂料的螺桿轉速以控制主喂料進料量和側喂料進料量，熔融加熱后，擠出成粒，得到改性ppa復合材料，其中，所述雙螺桿擠出機的加工溫度分別是：一區溫度為190℃、二區溫度為300℃、三區溫度為300℃、四區溫度為300℃、五區溫度為300℃、六區溫度為250℃、七區溫度為240-260℃、八區溫度為250℃、九區溫度為250℃；所述雙螺桿擠出機的主機螺桿轉速為350r/min，雙螺桿擠出機內壓力為15mpa。
最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。