專利名稱：一種尼龍6納米復(fù)合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高分子新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種尼龍6納米復(fù)合材 料的制備方法。
背景技術(shù)：
尼龍納米復(fù)合材料是將無機(jī)填料填充在尼龍6中，使得尼龍尺寸穩(wěn)定 性能高、剛性提高、熱性能提高，但沖擊性能有所下降。納米材料的加入有兩種方法將納米 粒子與聚合物共混擠出法；將納米粒子加入聚合物單體中充分分散后進(jìn)行聚合，得到納米 復(fù)合材料。 傳統(tǒng)的尼龍6加工方法是以水為引發(fā)劑，己內(nèi)酰胺開環(huán)聚合。 一般采用管式反應(yīng) 器(即VK管)來完成所謂的水解常壓連續(xù)聚合，制取具有一定分子量和分子量分布的尼龍 6切片，相對粘度為2. 2-2. 6，反應(yīng)時間為10-30hr，供一般紡織用。但某些高強(qiáng)力工業(yè)絲和 工程塑料用尼龍6的相對粘度要求在2.8-3.5，一般的VK管常壓連續(xù)聚合法所無法達(dá)到的， 必須采用更先進(jìn)的聚合技術(shù)和設(shè)備。 美國專利US5264541、US5290747、US5298594中都是敘述反應(yīng)擠出尼龍6催化劑的 研究，并作了許多改進(jìn)工作，主要涉及異氰酸酯類、碳酸酯類等催化劑，所制得的尼龍6相 對粘度在3.5左右。 中國專利CN1138593A中敘述了一種用插層聚合方法來制取聚酰胺/粘土納米復(fù) 合材料。它通過層狀硅酸鹽庫侖力與聚酰胺基體結(jié)合，并使納米粒子以納米尺度均勻分散 在聚酰胺中，得高性能聚酰胺/粘土納米復(fù)合材料?！豆こ趟芰蠎?yīng)用》1999. 27(12). 1_3報道了制備尼龍6/蒙脫土納米復(fù)合材料。它 利用陽離子交換反應(yīng)在蒙脫土的層間嵌入了長鏈有機(jī)陽離子，將尼龍和有機(jī)改性蒙脫土在 雙螺桿擠出機(jī)中共混制得納米復(fù)合材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種具有較高的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及彎曲模量，
尤其是其沖擊強(qiáng)度明顯高于其它同類型材料的尼龍6納米復(fù)合材料的制備方法。 本發(fā)明原料主要包括聚酰胺單體、蒙脫土、分散劑及陰離子引發(fā)劑，采用反應(yīng)擠出
技術(shù)一步制備高性能的尼龍納米復(fù)合材料。反應(yīng)擠出用雙螺桿擠出機(jī)作為聚合反應(yīng)器，原
料經(jīng)過處理后進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，聚合反應(yīng)時間l-20min，反應(yīng)溫度200-300°C， 一般在反
應(yīng)時間2-5min，反應(yīng)溫度230-260°C 。聚合物經(jīng)切粒、冷卻、干燥得成品尼龍6納米新型復(fù)
合材料。 本發(fā)明的方法是將聚酰胺單體100份與分散劑0. 1-20份、蒙脫土 0. 1-50份進(jìn)行 前處理，壓力范圍-0. 1-1. OMpa、溫度100-18(TC，分散時間為0. 5-3hr，而后將充分分散好 的混合物進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，同時計(jì)量加入離子引發(fā)劑，加入量為混合物的O. 01-2%。聚酰 胺單體發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，并快速進(jìn)行鏈增長反應(yīng)，與蒙脫土形成均勻的分散體系，從而獲得高 分子量的高性能的尼龍6納米新型復(fù)合材料。 本發(fā)明適用的聚酰胺單體是己內(nèi)酰胺、辛內(nèi)酰胺、十二內(nèi)酰胺、二胺二酸鹽類。均 可用工業(yè)級單體作為原料。 本發(fā)明適用的蒙脫土為蒙脫石含量在83_99%，經(jīng)胺鹽及其它可交換的離子處理， 層間距在lnm-4nm之間，原料顆粒目數(shù)在200-600目。蒙脫土在聚合過程中被剝片成納米
3級片狀物，均勻的分散在聚合物中，從而大大改善聚合物的各項(xiàng)性能。 本發(fā)明適用的雙螺桿擠出機(jī)，其長徑比為20-60，簡體為雙金屬材料，留有多個排 氣及加工口 ，其中螺紋塊中有反螺紋組合塊，并具有較高的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘， 固體、液體可同時加入。 本發(fā)明所用的分散劑，主要是水、醇類、表面活性劑、酸類、堿類，以促進(jìn)蒙脫土在 單體中及聚合物中能均勻分布，并剝片成納米級粒子。 本發(fā)明所采用的引發(fā)劑主要是異氰酸酯類，特別是HDI、TDI、MDI等。酯類如碳酸 二苯酯、對苯二甲酸二甲酯等。酰胺類如N-乙?；簝?nèi)酰胺、氨基己內(nèi)酰胺。本發(fā)明工藝 特點(diǎn)在于聚合反應(yīng)時間短，聚合物分子量易控制等。 本發(fā)明所涉及的尼龍6納米復(fù)合材料是采用反應(yīng)擠出法制得具有較高的拉伸強(qiáng) 度、彎曲強(qiáng)度及彎曲模量，尤其是其沖擊強(qiáng)度明顯高于其它同類型材料。該材料廣泛應(yīng)用于 電子、機(jī)械、食品包裝、汽車、輸送帶等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明加以詳細(xì)描述。
實(shí)例1 將己內(nèi)酰胺單體1000g、蒙脫土 15g、分散劑15g在反應(yīng)釜中，真空條件下充分反應(yīng) 分散，反應(yīng)分散時間為2hr，反應(yīng)分散溫度為14(TC，然后將反應(yīng)分散好的物料用計(jì)量泵打 入雙螺桿擠出機(jī)，同時計(jì)量打入引發(fā)劑，混合物和引發(fā)劑的比例1000 : 4，混合物料在雙螺 桿擠出機(jī)中反應(yīng)3min，出料。經(jīng)冷卻、吹干、切粒、干燥得尼龍6/納米復(fù)合材料，材料經(jīng)X 射線衍射達(dá)到納米尺度，并均勻分散。力學(xué)性能結(jié)果如下拉伸強(qiáng)度86. 3MPa，斷裂伸長率 164. 9%，彎曲強(qiáng)度145. 7MPa，彎曲模量1650MPa，缺口沖擊強(qiáng)度19. 3KJ/m2。
實(shí)例2 將己內(nèi)酰胺單體1000g、蒙脫土25g、分散劑15g在反應(yīng)釜中，真空條件下充分反應(yīng) 分散，反應(yīng)分散時間為2hr，反應(yīng)分散溫度為14(TC，然后將反應(yīng)分散好的物料用計(jì)量泵打 入雙螺桿擠出機(jī)，同時計(jì)量打入引發(fā)劑，混合物與引發(fā)劑的比例1000 : 5，混合物料在雙螺 桿擠出機(jī)中反應(yīng)4min，出料。經(jīng)冷卻、吹干、切粒、干燥得尼龍6/納米復(fù)合材料，材料經(jīng)X射 線衍射是達(dá)到納米尺度，并均勻分散。力學(xué)性能結(jié)果如下拉伸強(qiáng)度89. 6MPa，斷裂伸長率 142. 5%，彎曲強(qiáng)度150. 7MPa，彎曲模量1786MPa，缺口沖擊強(qiáng)度16. 6KJ/m2。
權(quán)利要求
一種尼龍6納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于將聚酰胺單體100份與分散劑0.1-20份、蒙脫土0.1-50份進(jìn)行前處理，壓力-0.1-1.0Mpa、溫度100-180℃，分散時間為0.5-3hr，而后將充分分散好的混合物進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)作為聚合反應(yīng)器，同時加入離子引發(fā)劑，加入量為混合物的0.01-2％，聚合反應(yīng)時間1-20min，反應(yīng)溫度200-300℃，聚合物經(jīng)切粒、冷卻、干燥得成品；雙螺桿擠出機(jī)，其長徑比為20-60，轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘，固體、液體同時加入；聚酰胺單體是己內(nèi)酰胺、十二內(nèi)酰胺、丁內(nèi)酰胺；蒙脫石純度在85-99％的蒙脫土，顆粒大小在200-600目之間，層間距在1nm-4nm之間，層間經(jīng)過陽離子交換的蒙脫土；分散劑是水、醇類、表面活性劑、酸類、堿類；引發(fā)劑是異氰酸酯類、酯類、?；簝?nèi)酰胺。
全文摘要
本發(fā)明屬于高分子新材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種尼龍6復(fù)合材料的制備方法。原料包括聚酰胺單體、蒙脫土、分散劑及陰離子引發(fā)劑，采用反應(yīng)擠出技術(shù)一步制備高性能的尼龍納米復(fù)合材料。反應(yīng)時間1-20min，反應(yīng)溫度200-300℃，聚合物經(jīng)切粒、冷卻、干燥得成品尼龍6納米新型復(fù)合材料。具有較高的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及彎曲模量，尤其是其沖擊強(qiáng)度明顯高于其它同類型材料。該材料廣泛應(yīng)用于電子、機(jī)械、食品包裝、汽車、輸送帶等領(lǐng)域。
文檔編號C08K9/04GK101735448SQ200810234388
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者熊長宏 申請人:熊長宏