本发明涉及高分子材料领域，特别涉及一种白硅粉改性聚酰胺材料及其制备方法和应用。
背景技术：
聚酰胺树脂具有优异的机械性能，耐热性，耐磨性，耐化学腐蚀性等综合性能，被广泛应用于机械制造业，电动工具，电子电器、交通运输及办公用品等领域。聚酰胺树脂具有强度高、耐磨性好的优点。但是由于pa66树脂和pa6树脂存在吸水性高、尺寸易收缩的缺点，限制了其在汽车及电子电器等领域的应用。
目前常用的pa66和pa6树脂的改性方法有共聚改性、共混改性和填充改性。其中，通过共聚反应在pa66或pa6树脂的侧基上接入水溶性的侧链，如季铵离子类阳离子，羧基、磺酸基类阴离子，能够改善pa66或pa6树脂的水溶性，但是由于pa66或pa6树脂的溶解度参数在塑料中相对较高，在共聚改性中往往需要选择合适的增容剂，工艺复杂、成本高；通过共混及填充改性可以开发综合性能优越且成本较低的pa66或pa6树脂，但是采用该方法对pa66或pa6树脂进行改性时加入弹性体虽然可提高复合材料的韧性，改善其低温冲击性能，但是却造成材料的刚性下降；加入刚性粒子虽然可提高复合材料的刚性，但是却降低了其韧性。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种改性聚酰胺料及其制备方法和应用，本发明提供的改性聚酰胺料尺寸稳定性好，且力学性能好、成本低廉。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种白硅粉改性聚酰胺材料，由包括以下重量份的组分制备得到：
聚酰胺树脂77～85份；
白硅粉10～30份；
抗氧剂0.5～1.5份。
优选地，本发明提供的白硅粉改性聚酰胺材料由包括以下重量份的组分制备得到：聚酰胺树脂78～82份，白硅粉15～30份，抗氧剂0.8～1.2份。
优选地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。
优选地，所述白硅粉的粒度为3～15μm。
本发明提供了上述技术方案所述白硅粉改性聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚酰胺树脂、白硅粉和抗氧剂混合，得到混合物料；
将所述混合物料进行挤出造粒，得到白硅粉改性聚酰胺材料。
优选地，所述混合在高速混合机中进行，所述高速混合机的转速为160～350r/min；所述混合的时间为2.5～5min。
优选地，所述挤出造粒在双螺杆挤出机中进行，所述双螺杆挤出机中各段的温度分别为：第一段170～185℃、第二段190～210℃、第三段190～210℃、第四段190～210℃、第五段190～210℃、第六段195～215℃、第七段195～215℃和第八段200～220℃。
优选地，所述挤出造粒在真空度≤-0.08mpa的真空条件下进行。
优选地，所述双螺杆挤出机的螺杆转速为200～1000r/min。
本发明提供了一种白硅粉改性聚酰胺材料，由包括以下重量份的组分制备得到：聚酰胺树脂77～85份；所述聚酰胺树脂包括pa66树脂和pa6；白硅粉10～30份；抗氧剂0.5～1.5份。本发明提供的白硅粉改性聚酰胺材料密度低且力学性能高，如本申请实施例测试结果所示，本发明提供的白硅粉改性聚酰胺材料力学性能好，重量较轻，可以在一定程度上降低能量损耗，本发明实施例测试结果表明本发明提供的白硅粉改性聚酰胺材料的密度低至1.17g/cm3，颗粒均一性良好；弯曲强度达130mpa，弯曲模量达6200mpa，缺口冲击强度达7.3kj/m2。
本发明提供了上述技术方案所述白硅粉改性聚酰胺材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的白硅粉改性聚酰胺材料在电子电器、汽车或航空领域中的应用中的应用。采用本发明提供的白硅粉改性聚酰胺材料制备的电子电器、汽车或航空材料的具有良好的机械性能和加工性能，且生产成本低。
具体实施方式
本发明提供了一种白硅粉改性聚酰胺材料，由包括以下重量份的组分制备得到：聚酰胺树脂77～85份；白硅粉10～30份；抗氧剂0.5～1.5份。
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
在本发明中，制备所述白硅粉改性的聚酰胺材料的原料包括聚酰胺树脂，所述聚酰胺树脂优选包括pa66树脂或pa6树脂；在本发明中，按重量份数计，所述白硅粉改性聚酰胺材料用量优选为77～85份，更优选为78～82份，最优选为79～81份。在本发明中，所述聚酰胺树脂粘度低、流动性好、抗溶剂性好，有较高的熔点，在较高温度也能保持较强的强度和刚度。
在本发明中，以所述聚酰胺树脂的重量份数为基准，制备所述白硅粉改性聚酰胺材料的原料优选包括白硅粉10～30份，更优选为15～30份，最优选为20～30份；在本发明中，所述白硅粉的粒度优选为3～15μm，更优选为5～13μm，最优选为8～10μm。在本发明中，所述白硅粉为增强型材料，添加上述重量份的白硅粉能够大大增强白硅粉改性聚酰胺材料的力学性能。
在本发明中，以所述聚酰胺树脂的重量份数为基准，制备所述白硅粉改性聚酰胺材料的原料包括抗氧剂，所述抗氧剂用量优选为0.5～1.5份，更优选为0.7～1.3份，更优选为0.9～1.1份；在本发明中，所述抗氧剂优选为受阻酚类抗氧剂，本发明对于所述受阻酚类抗氧剂种类没有具体要求，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可，具体的如抗氧剂irganox1098，所述irganox1098为n,n’-1,6-亚己基-二-[3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺]。
本发明提供了上述技术方案所述白硅粉改性聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：
将聚酰胺树脂、白硅粉和抗氧剂混合，得到混合物料；
将所述混合物料进行挤出造粒，得到白硅粉改性聚酰胺材料。
本发明将聚酰胺树脂、白硅粉和抗氧剂混合，得到混合物料。在本发明中，所述混合优选为在高速混合机中进行；在本发明中所述高速混合机的转速优选为160～350r/min，更优选为200～310r/min，最优选为230～280r/min；所述混合的时间优选为2.5～5min，更优选为3～4.5min，最优选为3.5～4min。
得到混合物料后，本发明将所述混合物料进行挤出造粒，得到白硅粉改性聚酰胺材料；优选具体包括：将所述混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒，然后依次进行干燥和冷却，得到白硅粉改性聚酰胺材料。
在本发明中，所述挤出造粒优选在双螺杆挤出机中进行；在本发明中，所述双螺杆挤出机的螺杆转速优选为200～1000r/min，更优选为300～900r/min，最优选为400～800r/min。
在本发明中，所述挤出造粒优选在真空度≤-0.08mpa的条件下进行。
在本发明中，所述双螺杆挤出机中第一段的温度优选为170～185℃，更优选为175～180℃；第二段的温度优选为190～210℃，更优选为195～205℃；第三段的温度优选为190～210℃，更优选为195～205℃；第四段的温度优选为190～210℃，更优选为195～205℃；第五段的温度优选为190～210℃，更优选为195～205℃；第六段的温度优选为195～215℃，更优选为200～210℃；第七段的温度优选为195～215℃，更优选为200～210℃；第八段的温度优选为200～220℃，更优选为205～215℃。本发明在所述温度条件进行挤出造粒，保证了材料不出现断条，可以顺利挤出，并且得到的白硅粉改性聚酰胺材料不会出现较长颗粒，颗粒均一性好。
本发明对于所述干燥没有特殊限定，采用本领域熟知的干燥方式即可。本发明对于所述冷却没有特殊限定，采用本领域熟知的冷却方式即可。
本发明提供了上述技术方案所述白硅粉改性聚酰胺材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的白硅粉改性聚酰胺材料在电子电器、汽车或航空领域中的应用。本发明对于所述应用的具体方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的应用方式即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
白硅粉改性聚酰胺材料由包括以下重量份的组分制备得到：89份pa66树脂、10份白硅粉(粒度为12μm)和1份抗氧剂(抗氧剂irganox1098)。
将所述pa66、白硅粉和抗氧剂置于高速混合机中，于300r/min转速条件下混合3min，得到混合物料；
将所述混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒，然后依次进行干燥和冷却，得到白硅粉改性聚酰胺材料；所述双螺杆挤出机中各段温度分别为：第一段180℃、第二段200℃、第三段200℃、第四段200℃、第五段200℃、第六段205℃、第七段205℃和第八段210℃；其中，所述双螺杆挤出机中真空度≤-0.08mpa。
实施例2
白硅粉改性聚酰胺材料由包括以下重量份的组分制备得到：84.5份pa66树脂、15份白硅粉(粒度为5μm)和0.5份抗氧剂(抗氧剂irganox1098)。
将所述pa66、白硅粉和抗氧剂置于高速混合机中，于300r/min转速条件下混合3min，得到混合物料；
将所述混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒，然后依次进行干燥和冷却，得到白硅粉改性聚酰胺材料；所述双螺杆挤出机中各段温度分别为：第一段180℃、第二段200℃、第三段200℃、第四段200℃、第五段200℃、第六段205℃、第七段205℃、第八段210℃；其中，所述双螺杆挤出机中真空度≤-0.08mpa。
实施例3
白硅粉改性聚酰胺材料由包括以下重量份的组分制备得到：79份pa66树脂、20份白硅粉(粒度为12μm)和1份抗氧剂(抗氧剂irganox1098)。
将所述pa66、白硅粉和抗氧剂置于高速混合机中，于300r/min转速条件下混合3min，得到混合物料；
将所述混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒，然后依次进行干燥和冷却，得到白硅粉改性聚酰胺材料；所述双螺杆挤出机中各段温度分别为：第一段180℃、第二段200℃、第三段200℃、第四段200℃、第五段200℃、第六段205℃、第七段205℃、第八段210℃；其中，所述双螺杆挤出机中真空度≤-0.08mpa。
实施例4
白硅粉改性聚酰胺材料由包括以下重量份的组分制备得到：73.5份pa6树脂、25份白硅粉(粒度为15μm)和1.5份抗氧剂(抗氧剂irganox1098)。
将所述pa66、白硅粉和抗氧剂置于高速混合机中，于300r/min转速条件下混合3min，得到混合物料；
将所述混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒，然后依次进行干燥和冷却，得到白硅粉改性聚酰胺材料；所述双螺杆挤出机中各段温度分别为：第一段180℃、第二段200℃、第三段200℃、第四段200℃、第五段200℃、第六段205℃、第七段205℃、第八段210℃；其中，所述双螺杆挤出机中真空度≤-0.08mpa。
实施例5
白硅粉改性聚酰胺材料由包括以下重量份的组分制备得到：69份pa66树脂、30份白硅粉(粒度为12μm)和1份抗氧剂(抗氧剂irganox1098)。
将所述pa66、白硅粉和抗氧剂置于高速混合机中，于300r/min转速条件下混合3min，得到混合物料；
将所述混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒，然后依次进行干燥和冷却，得到白硅粉改性聚酰胺材料；所述双螺杆挤出机中各段温度分别为：第一段180℃、第二段200℃、第三段200℃、第四段200℃、第五段200℃、第六段205℃、第七段205℃、第八段210℃；其中，所述双螺杆挤出机中真空度≤-0.08mpa。
对照例1
白硅粉改性聚酰胺材料由包括以下重量份的组分制备得到：79份pa66树脂、20份滑石粉(粒度为12μm)和1份抗氧剂(抗氧剂irganox1098)。
将所述pa66、滑石粉和抗氧剂置于高速混合机中，于300r/min转速条件下混合3min，得到混合物料；
将所述混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒，然后依次进行干燥和冷却，得到白硅粉改性聚酰胺材料；所述双螺杆挤出机中各段温度分别为：第一段180℃、第二段200℃、第三段200℃、第四段200℃、第五段200℃、第六段205℃、第七段205℃、第八段210℃；所述双螺杆挤出机中真空度≤-0.08mpa。
对照例2
白硅粉改性聚酰胺材料由包括以下重量份的组分制备得到：79份pa66树脂、20份硫酸钡(粒度为12μm)和1份抗氧剂(抗氧剂irganox1098)。
将所述pa66、硫酸钡和抗氧剂置于高速混合机中，于300r/min转速条件下混合3min，得到混合物料；
将所述混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒，然后依次进行干燥和冷却，得到白硅粉改性聚酰胺材料；所述双螺杆挤出机中各段温度分别为：第一段180℃、第二段200℃、第三段200℃、第四段200℃、第五段200℃、第六段205℃、第七段205℃、第八段210℃；其中，所述双螺杆挤出机中真空度≤-0.08mpa。
对照例3
白硅粉改性聚酰胺材料由包括以下重量份的组分制备得到：79份pa66树脂、20份高岭土(粒度为12μm)和1份抗氧剂(抗氧剂irganox1098)。
将所述pa66、硫酸钡和抗氧剂置于高速混合机中，于300r/min转速条件下混合3min，得到混合物料；
将所述混合物料经双螺杆挤出机挤出造粒，然后依次进行干燥和冷却，得到白硅粉改性聚酰胺材料；所述双螺杆挤出机中各段温度分别为：第一段180℃、第二段200℃、第三段200℃、第四段200℃、第五段200℃、第六段205℃、第七段205℃、第八段210℃；其中，所述双螺杆挤出机中真空度≤-0.08mpa。
表1实施例1～4和对照例1～5制备的改性聚酰胺材料的性能测试结果
由表1可知，在聚酰胺树脂、抗氧化剂和无机填料用量相同的情况下，本发明采用白硅粉改性的聚酰胺材料的力学性能远远高于用滑石粉、硫酸钡或高岭土改性的聚酰胺材料的力学性能；同时添加少量的白硅粉就能够大幅度提高改性的聚酰胺材料的缺口冲击强度；而且密度低，重量较轻，可以在一定程度上降低能量损耗。
采用本发明提供的白硅粉改性聚酰胺材料制备的电子电器、汽车或航空材料具有良好的机械性能和加工性能，增加了电子电器、汽车或航空材料使用寿命，而且大大降低了其生产成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。