[发明专利]一种改性纳米氧化物粒子、其制备方法和包含其的免喷涂聚酰胺材料

说明书

本发明提供了一种改性纳米氧化物粒子、其制备方法和包含其的免喷涂聚酰胺材料。所述改性纳米氧化物粒子包括纳米氧化物粒子、通过硅烷偶联剂和马来酸酐桥接在所述纳米氧化物粒子表面的超支化聚酰胺，以及吸附在所述纳米氧化物粒子表面的稀土离子。以聚酰胺和改性纳米氧化物粒子总重量为100份计，所述免喷涂聚酰胺材料包括：聚酰胺90‑99份、改性纳米氧化物粒子1‑10份和聚酰胺弹性体1‑10份。本发明提供的改性纳米氧化物粒子与聚酰胺具有良好的相容性，利用其与聚酰胺弹性体在特定的添加量下协同配合，提高了聚酰胺材料的耐刮擦性和韧性，同时不明显影响光泽度、拉伸强度和耐热性。

技术领域

本发明属于聚酰胺材料技术领域，具体涉及一种改性纳米氧化物粒子、其制备方法和包含其的免喷涂聚酰胺材料。

背景技术

聚酰胺(polyamide，PA)俗称尼龙，它是分子内具有重复单元酰胺键(-CONH-)的线性高分子，其可由二元酸和二元胺缩聚而成，也可由氨基酸己内酰胺开环聚合。聚酰胺是性能优异的工程塑料，具有良好的机械强度、自润滑性能、良好的耐磨性能及减震消音等特点，被广泛应用于机械、汽车、电器等行业。

聚酰胺应用于汽车内外饰(如仪表板装饰板、散热格栅等)、通讯器材(如智能手机外壳、无线网卡外壳等)等领域时，往往需要进行二次加工(如电镀、喷漆等)，以此来满足人们对产品美观、耐磨等方面的要求。但二次加工会带来生产成本的提高、环境污染等问题。免喷涂聚酰胺材料在制备过程中无需二次加工，避免了上述问题，逐渐代替油漆件成为主流的汽车内外饰材料，但这也对材料的高光效果、耐刮擦性提出了更高要求。另一方面，聚酰胺材料缺口冲击韧性较低，在应用于对缺口冲击韧性要求较高的产品时存在局限性。因此，研究具有优良耐刮擦性、高亮黑、高韧性、高耐热的聚酰胺材料具有重要意义。

实现高光高耐刮擦免喷涂聚酰胺常用的方法是添加玻璃微珠、光亮剂等。但是无机材料的添加往往会导致聚酰胺的光泽度和冲击强度下降。CN109825077A公开了一种耐热免喷涂高光尼龙材料，由以下重量份的原料组成：半芳香族尼龙树脂55.9～82.8份、聚己内酰胺和/或聚己二酸己二胺5～20份、实心玻璃微珠10～20份、光亮剂1～3份、抗氧剂0.4-0.8份、着色剂0.5～1.5份和润滑剂0.3～0.8份，该尼龙材料相较于PMMA、ABS等材料，染色性能和耐能力更好，但其外观光泽和黑度明显不够好，难以同喷涂油漆产品竞争。CN106832262A公开了一种具有免喷涂高光性能的纳米复合尼龙材料及其制备方法，该方法在尼龙材料制备过程中添加无机纳米硅酸盐，通过一步原位聚合的方法改善了无机纳米硅酸盐与尼龙的相容性，提高了材料的力学性能、热性能和免喷涂高光性能，但其对材料的抗冲击性能并没有明显提升。

因此，在本领域有待于研发一种同时具有良好耐刮擦性、韧性、刚性、耐热性和高光的聚酰胺材料，以满足应用需求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种改性纳米氧化物粒子、其制备方法和包含其的免喷涂聚酰胺材料。与纯聚酰胺材料相比，本发明提供的免喷涂聚酰胺材料在提高了耐刮擦性和韧性的同时，保持了良好的高光效果、刚性和耐热性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种改性纳米氧化物粒子，所述改性纳米氧化物粒子包括纳米氧化物粒子、通过硅烷偶联剂和马来酸酐桥接在所述纳米氧化物粒子表面的超支化聚酰胺，以及吸附在所述纳米氧化物粒子表面的稀土离子。

本发明通过在纳米氧化物粒子表面接枝/吸附硅烷偶联剂、超支化聚酰胺和稀土离子，提高了纳米氧化物粒子与聚酰胺材料间的相容性，减小了纳米氧化物粒子对聚酰胺材料的光泽度、刚性、韧性和耐热性带来的不利影响。将该改性纳米氧化物粒子用于聚酰胺材料中，能够提高聚酰胺材料的耐刮擦性，同时使聚酰胺材料保持较高的光泽度、拉伸强度、冲击强度和热变形温度。

作为本发明的优选技术方案，所述纳米氧化物粒子为纳米金属氧化物粒子和/或纳米非金属氧化物粒子。