專利名稱：尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于聚合物/蒙脫土復合材料的制備技術領域，具體涉及一種新的用改性有機蒙脫土與尼龍制備阻燃復合材料的方法。
背景技術：
尼龍不僅具有優(yōu)良的力學性能，且其自潤滑性和耐藥品腐蝕性也很好，因而是一種使用范圍較為廣泛的工程塑料，但是尼龍也存在吸水率高，熱變形溫度低，模量低，較易燃燒等問題，故而也在一定程度上限制了其應用。
為了解決尼龍本身存在的這些問題，人們利用熔融插層法，采用有機蒙脫土填充尼龍制備了尼龍/蒙脫土納米復合材料。雖然該納米復合材料拉伸強度提高較大，但是缺口沖擊強度受到影響，而且有機蒙脫土的加入對納米復合材料的極限氧指數(shù)基本沒有貢獻。
目前尼龍阻燃復合材料一般是通過直接添加阻燃劑來賦予尼龍阻燃性能的。然而，添加鹵系阻燃劑，雖然阻燃效率高但是污染環(huán)境，在燃燒時會釋放出對人體有害的氣體，其應用已經(jīng)受到限制；紅磷阻燃效率也很高，但是也存在環(huán)境污染和有毒氣體釋放問題，并且其顏色較深，也限制了其應用。而除紅磷外的磷系、氮系、無機阻燃劑雖然毒性低，但是要達到較好阻燃效果要求的添加量大，這樣又使復合材料的力學強度和其他使用性能受到很大影響(Sergei V Levchik and Edward D Weil.Combustionand fire retardancy of aliphatic nylons.Polymer ntemational 491033-1073(2000))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對尼龍/蒙脫土納米復合材料和尼龍阻燃復合材料制備方法的上述不足，提供一種既能提高尼龍/蒙脫土復合材料的極限氧指數(shù)，又能改善復合材料的缺口沖擊強度的制備方法。
本發(fā)明提供的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于該方法的工藝步驟及條件如下1)先將1～8份硅油加入10～200份溫度為10～60℃的溶劑中，待攪拌分散均勻后，再加入2～10份有機蒙脫土，繼續(xù)攪拌1～20分鐘，過濾、烘干或直接烘干即可獲得硅油改性有機蒙脫土；2)將制得的硅油改性有機蒙脫土與50～100份尼龍，經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～300℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料，或直接將50～100份尼龍，2～10份有機蒙脫土，1～8份硅油，經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～300℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料。
以上配方組成的份數(shù)均為重量份。
為了進一步提高所獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的阻燃性，還可在預混合時加入20～50重量份的阻燃劑。
上述方法中所使用的尼龍為尼龍6、尼龍66、尼龍12、尼龍610；所使用的硅油為二甲基硅油、二乙基硅油、甲基苯基硅油、氯苯基甲基硅油、羥基硅油、羥烴基硅油、氨烴基硅油、氨基封端硅油、氯烴基硅油中的任一種；所使用的溶劑為乙醇、丙酮、二甲苯、環(huán)己烷中的任一種；所使用的阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽中的任一種。
上述方法中所使用的有機蒙脫土是經(jīng)過長鏈烷基季銨鹽或其他有機陽離子經(jīng)過離子交換反應得到的。有機蒙脫土可以直接使用市售產(chǎn)品或者根據(jù)中國專利CN1206028所述的方法處理得到。
另外，上述方法所給出的配方是保證本發(fā)明產(chǎn)生所期望效果的基本配方，是本發(fā)明的技術核心，然而在實際應用中，完全可以在本發(fā)明配方的基礎上，根據(jù)各種需要添加一些其他助劑，比如抗氧劑、增韌劑等，這些都屬于本領域公知的常識，且只要控制適當，也不會對本發(fā)明產(chǎn)生負面影響。
本發(fā)明與已有技術相比，由于本發(fā)明提供的制備方法是先將有機蒙脫土用耐熱性、耐氧化性、疏水性均好的硅油對其進行了改性，再加入尼龍等一起共混或直接將硅油加入與有機蒙脫土、尼龍等一起共混來制備尼龍/蒙脫土納米復合材料，因而不僅使其極限氧指數(shù)較純尼龍以及未用硅油改性的有機蒙脫土填充制備的尼龍/蒙脫土納米復合材料有較大提高，而且其缺口沖擊強度也較未用硅油改性的有機蒙脫土填充制備的尼龍/蒙脫土納米復合材料有所改善。另外，當在極限氧指數(shù)已有較大提高和缺口沖擊強度已有所改善的尼龍/蒙脫土納米復合材料中再加入阻燃劑時，其極限氧指數(shù)可獲大幅提高。本發(fā)明方法簡便，條件易于控制。
具體實施例方式
下面給出實施例以對本發(fā)明作進一步說明，但需指出的是以下實施例不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，本領域的技術熟練人員根據(jù)本發(fā)明的上述內(nèi)容對本發(fā)明做出的一些非本質的改進和調整仍屬于本發(fā)明的保護范圍。
值得說明的是，以下實施例的份數(shù)均為重量份。
實施例1先將2份羥烴基硅油加入10份溫度為10℃的丙酮溶劑中，待攪拌分散均勻后，再加入5份有機蒙脫土，繼續(xù)攪拌2分鐘，然后放入鼓風烘箱中，在80℃下烘干即獲得硅油改性有機蒙脫土。
將制得的硅油改性有機蒙脫土與100份尼龍6，在高速混合機內(nèi)混合均勻后，再放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～260℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料。
實施例2先將4份氨烴基硅油加入40份溫度為30℃的乙醇溶劑中，待攪拌分散均勻后，再加入5份有機蒙脫土，繼續(xù)攪拌15分鐘，然后放入鼓風烘箱中，在80℃下烘干即獲得硅油改性有機蒙脫土。
將制得的硅油改性有機蒙脫土與100份尼龍66，在高速混合機內(nèi)混合均勻后，再放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～280℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料。
實施例3先將6份氨烴基硅油加入150份溫度為40℃的乙醇溶劑中，待攪拌分散均勻后，再加入8份有機蒙脫土，繼續(xù)攪拌10分鐘，過濾該混合液后有機蒙脫土經(jīng)干燥即獲得硅油改性有機蒙脫土。
將制得的硅油改性有機蒙脫土、80份尼龍6與20份氫氧化鎂，在高速混合機內(nèi)混合均勻后，再放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～260℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料?？傻玫焦栌透男杂袡C蒙脫土。
實施例4先將3份氯烴基硅油加入100份溫度為50℃的丙酮溶劑中，待攪拌分散均勻后，再加入4份有機蒙脫土，繼續(xù)攪拌7分鐘，過濾該混合液后有機蒙脫土經(jīng)干燥即獲得硅油改性有機蒙脫土。
將制得的硅油改性有機蒙脫土、60份尼龍6與40份氫氧化鎂，在高速混機內(nèi)混合均勻后，再放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～260℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料。
實施例5
直接將50份尼龍6，2份有機蒙脫土，1份羥烴基硅油，50份氫氧化鎂經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～260℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料。
實施例6先將8份羥烴基硅油加入200份溫度為60℃的丙酮溶劑中，待攪拌分散均勻后，再加入10份有機蒙脫土，繼續(xù)攪拌20分鐘，過濾該混合液后將有機蒙脫土經(jīng)干燥即獲得硅油改性有機蒙脫土。
將制得的硅油改性有機蒙脫土、100份尼龍6，在高速混機內(nèi)混合均勻后，再放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～260℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料。
實施例7直接將75份尼龍6，6份有機蒙脫土，2份二甲基硅油，25份三聚氰胺焦磷酸鹽經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～260℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料。
實施例8直接將70份尼龍6，5份有機蒙脫土，2份甲基苯基硅油，30份氫氧化鎂經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～260℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料。
實施例9直接將100份尼龍6，5份有機蒙脫土，4份羥基硅油經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～260℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料。
實施例10先將1份羥烴基硅油加入80份溫度為30℃的丙酮溶劑中，待攪拌分散均勻后，再加入3份有機蒙脫土，繼續(xù)攪拌10分鐘，過濾該混合液后有機蒙脫土經(jīng)干燥即獲得硅油改性有機蒙脫土。
將制得的硅油改性有機蒙脫土、50份尼龍6與50份氫氧化鎂，在高速混合機內(nèi)混合均勻后，再放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～260℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料。
比較例1直接將100份尼龍6，5份有機蒙脫土，經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～260℃下擠出造粒，即獲傳統(tǒng)方法制備的尼龍/蒙脫土納米阻燃復合材料。
比較例2
直接將100份尼龍66，5份有機蒙脫土，經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～280℃下擠出造粒，即獲傳統(tǒng)方法制備的尼龍/蒙脫土納米阻燃復合材料。
為了考察本發(fā)明制備的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料力學性能及阻燃性的效果，本發(fā)明人將實施例所制備的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料，與純尼龍6、純尼龍66和添加了5％未經(jīng)過硅油改性的有機蒙脫土，即用傳統(tǒng)方法制備的尼龍/蒙脫土納米復合材料，分別按GB/T 1039-1979標準進行了懸臂梁缺口沖擊強度、按GB/T 1039-1979標準進行了拉伸強度、按GB/T 2406-93標準進行了極限氧指數(shù)的測試，結果見表1。
表1

權利要求
1.一種尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于該方法的工藝步驟及條件如下1)先將1～8份硅油加入10～200份溫度為10～60℃的溶劑中，待攪拌分散均勻后，再加入2～10份有機蒙脫土，繼續(xù)攪拌1～20分鐘，過濾、烘干或直接烘干即可獲得硅油改性有機蒙脫土；2)將制得的硅油改性有機蒙脫土與50～100份尼龍，經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～300℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料，或直接將50～100份尼龍，2～10份有機蒙脫土，1～8份硅油，經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中，在溫度180～300℃下擠出造粒，即獲尼龍/蒙脫土阻燃復合材料，以上配方組成的份數(shù)均為重量份。
2.根據(jù)權利要求1所述的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于在預混合時加入20～50重量份的阻燃劑。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于所使用的尼龍為尼龍6、尼龍66、尼龍12、尼龍610中的任一種。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于所使用的硅油為二甲基硅油、二乙基硅油、甲基苯基硅油、氯苯基甲基硅油、羥基硅油、羥烴基硅油、氨烴基硅油、氨基封端硅油、氯烴基硅油中的任一種。
5.根據(jù)權利要求3所述的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于所使用的硅油為二甲基硅油、二乙基硅油、甲基苯基硅油、氯苯基甲基硅油、羥基硅油、羥烴基硅油、氨烴基硅油、氨基封端硅油、氯烴基硅油中的任一種。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于所使用的溶劑為乙醇、丙酮、二甲苯、環(huán)己烷中的任一種。
7.根據(jù)權利要求5所述的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于所使用的溶劑為乙醇、丙酮、二甲苯、環(huán)己烷中的任一種。
8.根據(jù)權利要求2所述的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于所使用的阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽中的任一種。
9.根據(jù)權利要求5所述的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于所使用的阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽中的任一種。
10.根據(jù)權利要求7所述的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，其特征在于所使用的阻燃劑為氫氧化鎂、氫氧化鋁、硼酸鋅、三聚氰胺焦磷酸鹽、三聚氰胺聚磷酸鹽中的任一種。
全文摘要
本發(fā)明公開的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的制備方法，該方法是先將硅油加入溶劑中攪拌分散均勻后，再加入有機蒙脫土進行改性處理，然后將制得的硅油改性有機蒙脫土與尼龍，阻燃劑經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中擠出造粒，或直接將尼龍，有機蒙脫土，硅油，阻燃劑經(jīng)預混合后，放入雙螺桿擠出機中擠出造粒。本發(fā)明制備的尼龍/蒙脫土阻燃復合材料的缺口沖擊強度得到改善、極限氧指數(shù)得到大幅提高。
文檔編號C08G77/00GK1948396SQ200610022230
公開日2007年4月18日 申請日期2006年11月9日 優(yōu)先權日2006年11月9日
發(fā)明者楊鳴波, 馬思遠, 楊偉, 白宇 申請人:四川大學