專利名稱：聚砜酰胺/粘土納米復合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚砜酰胺/粘土納米復合材料的制備方法，特別涉及聚苯砜酰胺/粘土納米復合材料的制備方法，屬有機高分子聚合物和無機填料所組成的復合材料的制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有機高分子聚合物聚砜酰胺是應(yīng)用較廣泛的工程塑料，具有耐化學腐蝕、耐輻射、耐高溫、不燃性和電絕緣等優(yōu)良性能?？梢灾瞥蓛?yōu)良的過濾材料，也可用于電機的絕緣紙。尤其將其制成紡織纖維，更由于其具有高強、輕質(zhì)、耐高溫的特點，可用來制成一些特殊的專用服裝，如抗荷服、代償服、作戰(zhàn)服以及消防服等。還可用于制作鋼盔等軍用品。但是，由于聚砜酰胺的力學性能還是滿足不了要求，所以如何提高聚砜酰胺樹脂的綜合性能是當今材料學科的重要顆題之一。
目前研究的重點大多數(shù)劑中在如何提高聚合物的分子量上，尚未見到采用納米技術(shù)制備聚砜酰胺與粘土的復合材料的有關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提高聚砜酰胺力學性能的方法。本發(fā)明的進一步目的是提供一種聚砜酰胺樹脂聚合物與無機填料粘土組成的復合材料的制備方法。
本發(fā)明的一種聚砜酰胺/粘土納米復合材料的制備方法，其特征在于采用單體溶液插層原位聚合的技術(shù)，本方法的工藝步驟如下；a.原料準備主要原料及重量百分比為芳香二胺40-60％，對苯二甲酰胺60-40％；此外，按上述原料總量100％為基準加入有機粘土，此有機粘土的加入量為0.1-10％；b.將有機粘土加入于N，N二甲基乙酰胺溶劑中，高速攪拌，形成粘土分散溶液；c.將芳香二胺加入到上述粘土分散溶液中，邊攪拌，邊溶解，并降溫至15℃～-25℃，最佳為-8℃～-10℃；在低溫狀態(tài)下，繼續(xù)攪拌30分鐘，使形成單體插層溶液；芳香二胺主要是二氨基二苯砜；d.在上述的低溫單體插層溶液中邊攪拌邊加入對苯二甲酰氯，使其進行縮聚反應(yīng)，最終形成納米復合材料；e.用堿中和并過濾，即得產(chǎn)品。
上述的粘土是一種層狀硅酸鹽礦物，其主要礦物成分為85-93％的蒙托石的層狀鋁硅酸鹽，該粘土經(jīng)n-烷基氨基酸(n＝6-12)改性劑處理，最適宜為經(jīng)十二氨基酸離子交換處理后而成的有機粘土。
上述的芳香二胺可以是對苯二胺、間苯二胺，主要是4’4二氨基二苯砜、3’3二氨基二苯砜。
上述的中和用堿可以是氧化鈣、中和至PH值為6-7。
本發(fā)明中，典型的聚砜酰胺是由二氨基二苯砜和對苯二甲酰氯縮聚而成，其化學反應(yīng)式為 在上述典型實例中，芳香二胺是4’4二氨基二苯砜和/或3’3二氨基二苯砜時，則聚砜酰胺具體表示為聚苯砜酰胺。
本發(fā)明采用了單體溶液插層原位聚合的技術(shù)，將一種單體插入到粘土片層之間，隨后加入另一個單體使之進行縮聚反應(yīng)，在受限空間聚合時隨著聚合物分子鏈的長度不斷增長，使得粘土片狀的層間距離也不斷地增加，相鄰片層之間的約束力被削弱、以至粘土片層被充分撐開甚至剝離，并以納米尺度均勻分散在聚合物基體中，同時通過庫侖力與聚合物形成強有力的相互作用，最終形成有機/無機納米復合材料。這種材料將無機物的剛性，尺寸穩(wěn)定性和耐熱性與有機聚合物的韌性和可加工性完美地結(jié)合了起來。可賦予材料許多采用傳統(tǒng)方法所難以達到的優(yōu)良性能。
本發(fā)明方法的優(yōu)點是工藝簡單，可操作性強，制作方便而且成本低廉。
本發(fā)明方法所制得的產(chǎn)物即聚砜酰胺/粘土納米復合材料，經(jīng)凝固浴凝固、牽伸、水洗、烘燥、致密化處理、卷繞等工序處理，可制得聚砜酰胺/粘土納米復合材料纖維，這是一種新型的高性能纖維。
常規(guī)聚砜酰胺纖維 2.3cN/dtex(2.4克/旦)聚砜酰胺/粘土納米復合材料纖維2.9cN/dtex(3.1克/旦)
具體實施例方式
現(xiàn)將本發(fā)明的實施例敘述于后。
實施例一a.原料準備主要原料為4’4二胺基二苯砜、3’3二胺基二苯砜，對苯二甲酰氯，有機粘土。有機粘土是將蒙托石的層狀鋁硅酸鹽與十二氨基酸改性劑進行離子交換處理后成為有機化改性的有機粘土。
b.將3克有機粘土和300克N’N——二甲基乙酰胺放入一個1000ml的高速組織搗碎器中，用每分鐘12000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速高速剪切，時間為20分鐘，使其形成粘土分散懸浮體溶液。
c.將上述懸浮體倒入500ml的四頸反應(yīng)器中，邊攪拌邊加入0.09mol(22.35克)的4’4二胺基二苯砜和0.03mol(7.5克)3’3二氨基二苯砜，冷卻至-8℃--10℃；在低溫下繼續(xù)攪拌30分鐘。
d.在上述低溫溶液中邊攪拌邊加入0.12mol(24.4克)的對苯二甲酰氯，高速攪拌使其進行縮聚反應(yīng)；反應(yīng)3分鐘后關(guān)閉冷卻泵，使其自然升溫。
e.繼續(xù)反應(yīng)1小時后，加入氧化鈣中和至PH值為6-7；最后經(jīng)過過濾出料，即得產(chǎn)品。
聚合物經(jīng)X衍射測定材料中粘土的d001面衍射峰的面間距及透射電鏡觀測粘土片層厚度，表明粘土已被撐開甚至被解離，片層厚度僅為20-80nm，以納米尺度分散在聚砜酰胺基體中。
權(quán)利要求
1.一種聚砜酰胺/粘土納米復合材料的制備方法，其特征在于采用單體溶液插層原位聚合的技術(shù)，本方法的工藝步驟如下；a.原料準備主要原料及重量百分比為芳香二胺40-60％，對苯二甲酰胺60-40％；此外，按上述原料總量100％為基準加入有機粘土，此有機粘土的加入量為0.1-10％；b.將有機粘土加入于N，N二甲基乙酰胺溶劑中，高速攪拌，形成粘土分散溶液；c.將芳香二胺加入到上述粘土分散溶液中，邊攪拌，邊溶解，并降溫至-15℃～-25℃，最佳為-8℃～-10℃；在低溫狀態(tài)下，繼續(xù)攪拌30分鐘，使形成單體插層溶液；芳香二胺主要是二氨基二苯砜；d.在上述的低溫單體插層溶液中邊攪拌邊加入對苯二甲酰氯，使其進行縮聚反應(yīng)，最終形成納米復合材料；e.用堿中和并過濾，即得產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚砜酰胺/粘土納米復合材料的制備方法，其特征在于所述的粘土是一種層狀硅酸鹽礦物，其主要礦物成分為85-93％的蒙托石的層狀鋁硅酸鹽，該粘土經(jīng)n-烷基氨基酸(n＝6-12)改性劑處理，最適宜為經(jīng)十二氨基酸離子交換處理后而成的有機粘土。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚砜酰胺/粘土納米復合材料的制備方法，其特征在于所述的芳香二胺可以是對苯二胺、間苯二胺，主要是4’4二氨基二苯砜、3’3二氨基二苯砜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚砜酰胺/粘土納米復合材料的制備方法，其特征在于所述的中和用堿可以是氧化鈣、中和至PH值為6-7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚砜酰胺/粘土納米復合材料的制備方法，其特征在于所述的芳香二胺可以是4’4二氨基二苯砜和/或3’3二氨基二苯砜時，則聚砜酰胺具體表示為聚苯砜酰胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚砜酰胺/粘土納米復合材料的制備方法，屬有機高分子聚合物和無機填料所組成的復合材料的制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明方法的特征在于采用單體溶液插層原位聚合的技術(shù)，其工藝步驟主要是將有機粘土加入于有機溶劑中，高速攪拌，形成粘土分散溶液；然后將芳香二胺加入到上述粘土分散溶液中，邊攪拌，邊溶解，并降溫至－8℃－10℃；使形成單體插層溶液；在上述的低溫單體插層溶液中邊攪拌邊加入對苯二甲酰氯，使其進行縮聚反應(yīng)，用堿中和并過濾，即得產(chǎn)品。本發(fā)明方法制得的復合材料具有良好的力學性能，將其制成纖維，可適宜制作各種專業(yè)用的防護服和軍用服裝。
文檔編號C08K3/00GK1528820SQ0315145
公開日2004年9月15日 申請日期2003年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日
發(fā)明者唐志勇, 張德仁, 孫晉良, 余泳, 任慕蘇, 張家寶 申請人:上海大學