專利名稱：陰離子開(kāi)環(huán)法制備凹凸棒土/尼龍6納米復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐熱尼龍材料領(lǐng)域，特別是涉及采用陰離子開(kāi)環(huán)法制備凹凸棒土/尼龍6原位納米復(fù)合材料，借助于超聲波分散手段。
背景技術(shù)：
凹凸棒土 (AT)是 一 種富含鋁鎂的礦物，其化學(xué)式為(Mg， Al，F(xiàn)e)5Si802。(H0)2(0H2)4 4H20。 1862年，俄國(guó)學(xué)者隆科欽科夫最早在烏拉爾礦區(qū)的熱液蝕變產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)這一類礦物并將它命名坡縷土。 1935年法國(guó)學(xué)者拉巴特朗在美國(guó)佐治亞州凹凸堡的漂白土中發(fā)現(xiàn)而命名為凹凸棒土。其土質(zhì)細(xì)膩，有油脂滑感，質(zhì)輕、性脆，吸水性強(qiáng)，濕時(shí)具粘性和可塑性，所具有的鏈層狀結(jié)構(gòu)，不同于蒙脫土等層狀硅酸鹽，這種特殊的結(jié)構(gòu)使其具有一些特殊的性能。若能將納米凹凸棒土以納米尺度填充到塑料制品中將會(huì)使材料性能得以提高，而且還有望得到具有特殊性能的納米復(fù)合材料。 王一中等人采用原位聚合法考察了凹凸棒土在尼龍6中的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)凹凸棒土以納米尺度分散，復(fù)合物的性能有很大的提高。但其中己內(nèi)酰胺的聚合屬于逐步縮聚，導(dǎo)致聚合時(shí)間長(zhǎng)且聚合物的相對(duì)分子量較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種陰離子開(kāi)環(huán)法制備凹凸棒土/尼龍6納米復(fù)合材料的方法。 本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)陰離子開(kāi)環(huán)法制備凹凸棒土 /尼龍6納米復(fù)合材料的方法，其特征在于，該方法包括下列工藝步驟 第一步，將己內(nèi)酰胺、催化劑加入反應(yīng)器中加熱至80 IO(TC，真空脫水，真空度為10—^O—卞a，后加熱到14(TC，繼續(xù)真空脫水，脫水完后加入計(jì)量的干燥納米凹凸棒土，密封下8(TC水浴中超聲2h，直至納米凹凸棒土在己內(nèi)酰胺中形成均勻的溶液，其中催化劑與己內(nèi)酰胺單體的重量比為0.3-3 : IOO，凹凸棒土與己內(nèi)酰胺的重量比為O. 5 2 : 100;
第二步，按照活化劑與己內(nèi)酰胺單體的重量比為0.3 3 : IOO加入活化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，倒?8(TC預(yù)熱的模具內(nèi)，保持該溫度30min，冷卻后，即得凹凸棒土/尼龍6原位納米復(fù)合材料。 上述凹凸棒土為商品化產(chǎn)品，長(zhǎng)度在10-15微米之間，而其直徑一般在20-50nm之間，具有較大的比表面積。 上述催化劑可為金屬鋰、金屬鈉、金屬鉀、氫化鋰、氫化鈉、氫化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、各類有機(jī)金屬化合物中的一種或幾種的混合物。
上述活化劑可以為酰氯、馬來(lái)酸酐、異氰酸酯、二氧化碳、乙?；簝?nèi)酰胺、碳酸酯、羧酸酯中的一種或幾種的混合物。 采取上述技術(shù)方案制備的凹凸棒土 /尼龍6原位納米復(fù)合材料，PA6經(jīng)GPC測(cè)試得其數(shù)均分子量均在21KG/mol以上，結(jié)晶溫度較之于純PA6提高8t:，納米分散的凹凸棒土起到了一個(gè)很好的異相成核作用。 本發(fā)明采取陰離子開(kāi)環(huán)的方法制備的納米復(fù)合材料中PA6相對(duì)分子量較高，且具 有聚合溫度低、工藝流程簡(jiǎn)單、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。反應(yīng)過(guò)程中采用超聲波分散的方法，使 納米凹凸棒土能以納米尺度均一分散于PA6基體中。
具體實(shí)施例方式
下面實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，而非限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1 本發(fā)明涉及的陰離子開(kāi)環(huán)法制備凹凸棒土 /尼龍6原位納米復(fù)合材料的方法，該 方法通過(guò)如下工藝步驟實(shí)現(xiàn) 第一步，稱取200g己內(nèi)酰胺、0.6g氫氧化鈉于反應(yīng)器中加熱至14(TC，真空除水 30min，真空度為10—1 10—3Pa，除完水后，解除真空，加入lg干燥的凹凸棒土，密封的情況 下于8(TC水浴中超聲2h，使凹凸棒土在己內(nèi)酰胺中形成均相的溶液。 第二步，加入1.5g活化劑2，6-甲苯二異氰酸酯，充分?jǐn)嚢杈鶆蛑?，倒?8(TC預(yù) 熱的模具中，保持該溫度30min，冷卻后得到凹凸棒土 /尼龍6原位納米復(fù)合材料。
制備的原位納米復(fù)合材料經(jīng)SEM、 DSC、 TGA分析表征分析后的熱性能見(jiàn)附表1。
實(shí)施例2 方法基本同實(shí)施例l，僅改變凹凸棒土的含量為2g。制備的原位納米復(fù)合材料經(jīng) SEM、 DSC、 TGA分析表征分析后的熱性能見(jiàn)附表1 。
實(shí)施例3 方法基本同實(shí)施例l，僅改變凹凸棒土的含量為3g。制備的原位納米復(fù)合材料經(jīng) SEM、 DSC、 TGA分析表征分析后的熱性能見(jiàn)附表1 。
實(shí)施例4 方法基本同實(shí)施例l，僅改變凹凸棒土的含量為4g。制備的原位納米復(fù)合材料經(jīng) SEM、 DSC、 TGA分析表征分析后的熱性能見(jiàn)附表1 。
附表1
SamplesMn(Kg/mol)Tm(0C)T腦(。C)Tm-T腦(C)
PA622.0214.6176.338.3
0.5wt%AT21.8215.4178.636.8
lwt%AT23.5215.0178.136.9
1.5wt%AT22.4213.2176.336.9
2wt%AT21.5217.4180.936.5 實(shí)施例5 第一步，稱取lOOOg己內(nèi)酰胺、15g鉀于反應(yīng)器中加熱至140°C，真空除水30min，真 空度為10—工 10—卞a，除完水后，解除真空，加入18g干燥的凹凸棒土，密封的情況下于8(TC 水浴中超聲2h，使凹凸棒土在己內(nèi)酰胺中形成均相的溶液。 第二步，加入3g活化劑馬來(lái)酸酐，充分?jǐn)嚢杈鶆蛑螅谷?8(TC預(yù)熱的模具中， 保持該溫度30min，冷卻后得到凹凸棒土 /尼龍6原位納米復(fù)合材料。
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實(shí)施例6 第一步，稱取2000g己內(nèi)酰胺、60g碳酸鈉于反應(yīng)器中加熱至14(TC，真空除水30min，真空度為10—工 10—卞a，除完水后，解除真空，加入24g干燥的凹凸棒土，密封的情況下于8(TC水浴中超聲2h，使凹凸棒土在己內(nèi)酰胺中形成均相的溶液。 第二步，加入60g活化劑碳酸酯，充分?jǐn)嚢杈鶆蛑?，倒?8(TC預(yù)熱的模具中，保持該溫度30min，冷卻后得到凹凸棒土 /尼龍6原位納米復(fù)合材料。
權(quán)利要求
陰離子開(kāi)環(huán)法制備凹凸棒土/尼龍6納米復(fù)合材料的方法，其特征在于，該方法包括下列工藝步驟第一步，將己內(nèi)酰胺、催化劑加入反應(yīng)器中加熱至80～100℃，真空脫水，真空度為10-1～10-3Pa，后加熱到140℃，繼續(xù)真空脫水，脫水完后加入計(jì)量的干燥納米凹凸棒土，密封下80℃水浴中超聲2h，直至納米凹凸棒土在己內(nèi)酰胺中形成均勻的溶液，其中催化劑與己內(nèi)酰胺單體的重量比為0.3-3∶100，凹凸棒土與己內(nèi)酰胺的重量比為0.5～2∶100；第二步，按照活化劑與己內(nèi)酰胺單體的重量比為0.3～3∶100加入活化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，倒?80℃預(yù)熱的模具內(nèi)，保持該溫度30min，冷卻后，即得凹凸棒土/尼龍6原位納米復(fù)合材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的陰離子開(kāi)環(huán)法制備凹凸棒土/尼龍6納米復(fù)合材料的方 法，其特征在于，上述凹凸棒土為商品化產(chǎn)品，長(zhǎng)度在10-15微米之間，而其直徑一般在 20-50nm之間，具有較大的比表面積。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰離子開(kāi)環(huán)法制備凹凸棒土 /尼龍6納米復(fù)合材料的方法， 其特征在于，上述催化劑可為金屬鋰、金屬鈉、金屬鉀、氫化鋰、氫化鈉、氫化鉀、氫氧化鋰、 氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、各類有機(jī)金屬化合物中的一種或幾種的混合物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰離子開(kāi)環(huán)法制備凹凸棒土 /尼龍6納米復(fù)合材料的方法， 其特征在于，上述活化劑可以為酰氯、馬來(lái)酸酐、異氰酸酯、二氧化碳、乙?；簝?nèi)酰胺、碳 酸酯、羧酸酯中的一種或幾種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及陰離子開(kāi)環(huán)法制備凹凸棒土/尼龍6納米復(fù)合材料的方法，該復(fù)合材料的原料包括己內(nèi)酰胺、凹凸棒土、活化劑、催化劑等，首先將己內(nèi)酰胺、催化劑加熱到140℃真空除水，然后加入干燥的凹凸棒土，密封下于80℃水浴中超聲2h，直至凹凸棒土在己內(nèi)酰胺熔體中形成均勻的溶液，后加入活化劑，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蟮谷?80℃預(yù)熱的模具內(nèi)，冷卻脫模，得到凹凸棒土/尼龍6原位納米復(fù)合材料。本方法制備的凹凸棒土/尼龍6原位納米復(fù)合材料，凹凸棒土能以納米尺度均一的分散于尼龍6基體中，該復(fù)合材料的熔融溫度、結(jié)晶溫度和熱穩(wěn)定性均有所提高。
文檔編號(hào)C08G69/24GK101768355SQ200810208108
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2008年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月29日
發(fā)明者吳方娟, 楊桂生 申請(qǐng)人:合肥杰事杰新材料有限公司