CN102977592A - 一种poss/pa6复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种POSS/PA6复合材料及其制备方法，该复合材料是由聚己内酰胺70-99份、笼型低聚倍半硅氧烷1-30份、抗氧剂0.1-1份与润滑剂0.1-1份经混合、造粒挤出而成。本发明选用了一种新颖的POSS单体，并将其添加到PA6中，在提高复合材料强度的同时，还提高了复合材料的应用温度范围，使复合材料具有较高的抗氧化性和抗水性，降低复合材料的可燃性和燃烧速率，并具有较高的玻璃化转变温度、较低的热导率。

Description

一种POSS/PA6复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种POSS/PA6复合材料及其制备方法。

背景技术

笼型聚倍半硅氧烷(简称POSS)是近年来新兴的一类真正分子水平上的有机/无机杂化纳米材料，其分子通式为（RSiO_1.5）n，n  一般为6、8、10、12等，其中以n为8最为典型。POSS兼具有无机纳米粒子的纳米尺寸及笼状结构，同时具有机聚合物的优点，如：

1、POSS无机硅氧骨架结构决定其具有突出的耐热性、阻燃性和抗辐射性；

2、POSS可以提高聚合物的韧性，这是由于POSS纳米粒子能终止微裂纹尖端的发展，并能引发银纹或剪切带，或使分子链重新排列。在POSS笼型结构的顶角Si原子上可根据需要连接反应性或非反应性的有机官能团，达到与聚合物基体反应性相容或分子级分散的目的，从而大幅提高复合材料的性能；

3、POSS的有机官能团使其与聚合物及有机单体在纳米结构尺寸上有很好的相容性，同时使得POSS单体更加容易接枝至聚合物中去，因此POSS独特的结构与性能为增强聚合物复合材料，提高材料的耐温性、抗氧化性、阻燃性、表面硬度及力学性能诸方面提供了机遇。

聚酞胺(简称PA)具有耐磨损、抗冲击、耐疲劳、耐油、耐腐蚀和使用温度范围广等优点，是最早和最广泛应用的热塑性工程塑料。其中，聚己内酰胺（简称PA6）是PA系列中产量最大、用途最广的品种之一。

但PA6不足之处是低温冲击韧性差、缺口敏感、吸水率大。为了提高PA6的低温冲击韧性等机械性能，通常采用改性的方法对其进行改性。由于POSS独特的结构与性能，用来改性PA6是一种新型的改善PA6性能的方法，但由于两都相容性不好，需要对无机粒子表面进行有机化处理，或添加增容剂，来增加无机纳米粒子POSS与PA6基体的相容性，促进其在聚合物基体中的分散。如丁筠等在《PA6/POSS纳米杂化材料的结构与性能》研究中，采用熔融共混法制备了环氧化笼型聚倍半硅氧烷/PA6纳米杂化材料。其采用的POSS单体环氧官能团的平均官能度为4，由于单体中含有双键，过多的POSS在聚合物体系中易产生聚合，该POSS单体在体系中最大添加量仅为3%，对复合材料强度提升有限。该研究中所用的POSS单体结构如下：

以上文献在POSS改性PA6方面已经做了相关研究，但仍存在不足，由于所采用的POSS具有两种官能团：环氧基团和乙烯基，其中乙烯基在高温条件下会发生聚合反应，影响POSS单体在聚合物基体中的分散，导致该种POSS的添加量有限，影响改性PA6的低温冲击韧性等机械性能的提高。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种POSS/PA6复合材料，使该材料具有强度高、耐温范围广、抗氧化性和抗水性高的特点。

本发明的另一个目的是提供一种上述POSS/PA6复合材料的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种POSS/PA6复合材料，所述复合材料是由以下组分按重量份组成：

聚己内酰胺（PA6）                70-99份，

笼型低聚倍半硅氧烷（POSS）       1-30份，

抗氧剂                           0.1-1份，

润滑剂                           0.1-1份。

上述方案中，所述笼型低聚倍半硅氧烷的分子结构式为下述四种结构之一：

式（1）

上式（1）中：R为

R’为苯基或环戊基。

第二种笼型低聚倍半硅氧烷的分子结构式为：

式（2）

上式（2）中：R为

R’为苯基、环戊基或异丁基。

第三种笼型低聚倍半硅氧烷分子结构式为：

式（3）

上式（3）中：R为

R’为苯基、环戊基或异丁基。

第四种笼型低聚倍半硅氧烷分子结构式为：

式（4）

上式（4）中：R为

R’为苯基、环戊基或异丁基。

上述式（1）－式（4）的四种笼型低聚倍半硅氧烷是由单体A与单体B经聚合而成；所述单体A为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷；所述单体B为苯基三甲氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷或异丁基三甲氧基硅烷。

所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、胺类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。

优选为，所述抗氧剂为四季戊四醇酯抗氧剂、亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯抗氧剂、N，N’-六亚甲基双（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺）抗氧剂中的一种或两种。

所述润滑剂是选自季戊四醇硬脂酸脂、白蜡油、褐煤蜡中的一种或两种。

一种制备POSS/PA6复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）将单体A与单体B分别按体积比为7：1、6：2、5：3或4：4加入到l单口烧瓶中，再向其中加入乙醇或甲醇，其中单体A与单体B的总量与乙醇或甲醇的体积比为8：15；然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节混合溶液的PH值为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得笼型低聚倍半硅氧烷产物；所述单体A为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷；所述单体B为苯基三甲氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷或异丁基三甲氧基硅烷；

（2）将聚己内酰胺（PA6）于100-150℃下鼓风干燥3~5小时；

（3）按重量配比称取经（2）干燥的PA6、（1）中制备的笼型低聚倍半硅氧烷和润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合均匀；

（4）将（2）中混合均匀的物料于双螺杆挤出机中进行挤出造粒制得POSS/PA6复合材料，所述双螺杆挤出机的温度为190-270℃。

本发明中式（1）－式（4）的四种POSS具体的合成方法如下所示：

式（1）中POSS是由单体A与单体B按体积比为7:1加入到单口烧瓶中，再向其中加入乙醇或甲醇，其中单体A与单体B的总量与乙醇或甲醇的体积比为8：15；然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节混合溶液的PH值为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得白色粉末状固体的式（1）结构POSS产物，其熔点120-150℃。其中单体A为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，单体B为苯基三甲氧基硅烷或环戊基三甲氧基硅烷。根据选用两种单体B，即可制得两种结构的POSS。

式（2）中POSS是由单体A与单体B按体积比为6:2加入到单口烧瓶中，再向其中加入乙醇或甲醇，其中单体A与单体B的总量与乙醇或甲醇的体积比为8：15；然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节混合溶液的PH值为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得白色粉末状固体的式（2）结构POSS产物，其熔点120-150℃。其中单体A为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，单体B为苯基三甲氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷或异丁基三甲氧基硅烷中的一种。根据选用三种单体B，即可制得三种结构的POSS。

式（3）中POSS是由单体A与单体B按体积比为5:3加入到单口烧瓶中，再向其中加入乙醇或甲醇，其中单体A与单体B的总量与乙醇或甲醇的体积比为8：15；然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节混合溶液的PH值为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得白色粉末状固体的式（3）结构POSS产物，其熔点120-150℃。其中单体A为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，单体B为苯基三甲氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷或异丁基三甲氧基硅烷中的一种。根据选用三种单体B，即可制得三种结构的POSS。

式（4）中POSS是由单体A与单体B按体积比为4：4加入到单口烧瓶中，再向其中加入乙醇或甲醇，其中单体A与单体B的总量与乙醇或甲醇的体积比为8：15；然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节混合溶液的PH值为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得白色粉末状固体的式（4）结构POSS产物，其熔点120-150℃。其中单体A为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，单体B为苯基三甲氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷或异丁基三甲氧基硅烷中的一种。根据选用三种单体B，即可制得三种结构的POSS。

本发明同现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）本发明选用了一种新颖的POSS单体，并将其添加到PA6中，在提高材料强度的同时，还提高了材料的应用温度范围，使材料具有较高的抗氧化性和抗水性。

（2）本发明的复合材料具有较高的玻璃化转变温度、较低的热导率。

（3）由于POSS在燃烧后能在聚合物基体表面形成一层致密的SiO₂膜，POSS的引入有助于降低复合材料的可燃性和燃烧速率。

（4）由于本发明中所采用的POSS不含有乙烯基这类易聚合基团，所以其在基体树脂的添加量可以根据需要设计；同时POSS单体中的环氧基团能很好的与PA6基体树脂形成氢键，提高了POSS单体的分散性能，提高了改性PA6的低温冲击韧性等机械性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

（1）将70ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与10ml的苯基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml乙醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（1）结构的POSS产物；

（2）将PA6在100℃下鼓风干燥3小时；

（3）称取经（2）干燥的99份PA6和（1）中制备的1份POSS、0.2份四季戊四醇酯抗氧剂、0.2份亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯抗氧剂、0.5份褐煤蜡，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒，即制得POSS/PA6复合材料；其中挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

实施例2

（1）将70ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与10ml的环戊基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml甲醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（1）结构的POSS产物；

（2）将PA6在150℃下鼓风干燥4小时；

（3）称取经（2）干燥的95份PA6和（1）中制备的5份POSS、0.2份亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯抗氧剂、0.5份季戊四醇硬脂酸脂、0.5白蜡油，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒即制得POSS/PA6复合材料；挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

实施例3

（1）将60ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与20ml的苯基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml乙醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（2）结构的POSS产物。

（2）将PA6在100℃下鼓风干燥3小时；

（3）称取经（2）干燥的90份PA6和（1）中制备的10份POSS、0.2份亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯抗氧剂、0.2份N，N’-六亚甲基双（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺）抗氧剂、0.5份褐煤蜡，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒即制得POSS/PA6复合材料；挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

实施例4

（1）将60ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与20ml的环戊基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml甲醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（2）结构的POSS产物；

（2）将PA6在120℃下鼓风干燥5小时；

（3）称取经（2）干燥的85份PA6和（1）中制备的15份POSS、0.1份四季戊四醇酯抗氧剂、0.1份亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯抗氧剂、0.5份季戊四醇硬脂酸脂、0.6白蜡油，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒即制得POSS/PA6复合材料；挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

实施例5

（1）将60ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与20ml的异丁基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml甲醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（2）结构的POSS产物；

（2）将PA6在150℃下鼓风干燥4小时；

（3）称取经（2）干燥的80份PA6和（1）中制备的20份POSS、0.5份四季戊四醇酯抗氧剂、0.5份亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯抗氧剂、1份季戊四醇硬脂酸脂、0.5份褐煤蜡，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒即制得POSS/PA6复合材料；挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

实施例6

（1）将50ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与30ml的异丁基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml乙醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（3）结构的POSS产物。

（2）将PA6在140℃下鼓风干燥5小时；

（3）称取经（2）干燥的75份PA6和（1）中制备的25份POSS、1份四季戊四醇酯抗氧剂、0.5份N，N’-六亚甲基双（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺）抗氧剂、0.5份白蜡油、0.5份褐煤蜡，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒即制得POSS/PA6复合材料；挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

实施例7

（1）将50ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与30ml的苯基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml甲醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（3）结构的POSS产物。

（2）将PA6在120℃下鼓风干燥4小时；

（3）称取经（2）干燥的70份PA6和（1）中制备的30份POSS、0.2份四季戊四醇酯抗氧剂、0.1份褐煤蜡、0.5份白蜡油，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒即制得POSS/PA6复合材料；挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

实施例8

（1）将50ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与30ml的环戊基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml乙醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（3）结构的POSS产物。

（2）将PA6在100℃下鼓风干燥3小时；

（3）称取经（2）干燥的75份PA6和（1）中制备的25份POSS、0.2份四季戊四醇酯抗氧剂、1份季戊四醇硬脂酸脂、0.5份褐煤蜡，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒即制得POSS/PA6复合材料；挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

实施例9

（1）将40ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与40ml的苯基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml乙醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（4）结构的POSS产物。

（2）将PA6在100℃下鼓风干燥3小时；

（3）称取经（2）干燥的75份PA6和（1）中制备的25份POSS、0.2份四季戊四醇酯抗氧剂、1份季戊四醇硬脂酸脂、0.5份褐煤蜡，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒即制得POSS/PA6复合材料；挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

实施例10

（1）将40ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与40ml的环戊基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml甲醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（4）结构的POSS产物。

（2）将PA6在140℃下鼓风干燥3小时；

（3）称取经（2）干燥的85份PA6和（1）中制备的15份POSS、0.2份四季戊四醇酯抗氧剂、0.5份N，N’-六亚甲基双（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺）抗氧剂、1份褐煤蜡、0.5份季戊四醇硬脂酸脂，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒即制得POSS/PA6复合材料；挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

实施例11

（1）将40ml的γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与40ml的异丁基三甲氧基硅烷一起加入到250ml单口烧瓶中，然后向其中加入150ml乙醇，然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节PH值约为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得式（4）结构的POSS产物。

（2）将PA6在100℃下鼓风干燥3小时；

（3）称取经（2）干燥的90份PA6和（1）中制备的10份POSS、0.2份四季戊四醇酯抗氧剂、1份季戊四醇硬脂酸脂、0.5份褐煤蜡，在高速混合机中混合5分钟；

（4）将混合均匀的物料于双螺杆挤出机中挤出造粒即制得POSS/PA6复合材料；挤出机温度设置为：Ⅰ区190℃、Ⅱ区215℃、Ⅲ区235℃、Ⅳ区255℃、Ⅴ区250℃、Ⅵ区250℃、Ⅶ区255℃、Ⅷ区255℃，机头260℃。

将上述实施例1－11中制得的POSS/PA6复合材料挤出，经水冷、切粒，粒料在120℃下鼓风干燥5小时，由注塑机制成样条，于23℃恒温下放置16小时后对其相关性能进行测试，性能测试结果见表1。

其中：拉伸强度采用ASTM D638标准测试，弯曲强度及弯曲模量采用ASTM D790标准测试，简支梁缺口冲击采用ASTM D6110标准测试。

表1：性能测试表

从上表数据可以得出：随着POSS含量的增加，复合材料的各项性能明显增加，当POSS含量达到30%时，弯曲强度较添加1%的复合材料提高了38.5%，拉升强度提升了36.3%，缺口冲击强度提升了25.8%，采用该种POSS能够很好的提高复合材料的力学性能。

由于本发明是选用的POSS单体中的环氧基团能很好的与PA6基体树脂形成氢键，提高了POSS单体的分散性能，提高了改性PA6的低温冲击韧性等机械性能。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种POSS/PA6复合材料，其特征在于：所述复合材料是由以下组分按重量份制备而成：

聚己内酰胺                70-99份，

笼型低聚倍半硅氧烷        1-30份，

抗氧剂                    0.1-1份，

润滑剂                    0.1-1份。

2.根据权利要求1所述的一种POSS/PA6复合材料，其特征在于：所述笼型低聚倍半硅氧烷的分子结构式为：

式中：R为

R’为苯基或环戊基。

3.根据权利要求1所述的一种POSS/PA6复合材料，其特征在于：所述笼型低聚倍半硅氧烷的分子结构式为：

式中：R为

R’为苯基、环戊基或异丁基。

4.根据权利要求1所述的一种POSS/PA6复合材料，其特征在于，所述笼型低聚倍半硅氧烷的分子结构式为：

式中：R为

R’为苯基、环戊基或异丁基。

5.根据权利要求1所述的一种POSS/PA6复合材料，其特征在于：所述笼型低聚倍半硅氧烷的分子结构式为：

式中：R为

R’为苯基、环戊基或异丁基。

6.根据权利要求2-5任一项所述的一种POSS/PA6复合材料，其特征在于：所述笼型低聚倍半硅氧烷是由单体A与单体B聚合而成，所述单体A为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷；所述单体B为苯基三甲氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷或异丁基三甲氧基硅烷。

7.根据权利要求1所述的一种POSS/PA6复合材料，其特征在于：所述抗氧剂选自受阻酚类抗氧剂、胺类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的一种POSS/PA6复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为四季戊四醇酯抗氧剂、亚磷酸三（2，4-二叔丁基苯基）酯抗氧剂、N，N’-六亚甲基双（3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺）抗氧剂中的一种或两种。

9.根据权利要求1所述的一种POSS/PA6复合材料，其特征在于：所述润滑剂是选自季戊四醇硬脂酸脂、白蜡油、褐煤蜡中的一种或两种。

10.一种制备如权利要求1所述的一种POSS/PA6复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将单体A与单体B分别按体积比为7：1、6：2、5：3或4：4加入到单口烧瓶中，再向其中加入乙醇或甲醇，其中单体A与单体B的总量与乙醇或甲醇的体积比为8：15；然后向前述混合溶液中滴加浓盐酸，调节混合溶液的PH值为3，升温至90°C反应7天；反应结束后过滤，并于80°C真空干燥24h得笼型低聚倍半硅氧烷产物；所述单体A为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷；所述单体B为苯基三甲氧基硅烷、环戊基三甲氧基硅烷或异丁基三甲氧基硅烷；

（2）将聚己内酰胺于100-150℃下鼓风干燥3~5小时；

（3）按重量配比称取经（2）干燥的聚己内酰胺、（1）中制备的笼型低聚倍半硅氧烷和润滑剂、抗氧剂在高速混合机中混合均匀；

（4）将（2）中混合均匀的物料于双螺杆挤出机中进行挤出造粒制得POSS/PA6复合材料，所述双螺杆挤出机的温度为190-270℃。