專利名稱：一種埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)阻燃型陰離子尼龍的制備方法，特別涉及一種埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法，屬材料科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
埃洛石納米管是一種天然的粘土礦物，由硅酸鹽片層在天然條件下卷曲而成的微管狀結(jié)構(gòu)。埃洛石納米管由硅氧四面體鋁氧八面體組成，外徑約為10 50 nm，內(nèi)徑約為 5 20nm，長度約為2 40 μ m。外壁含有一定的硅羥基，結(jié)構(gòu)單元之間以氫鍵和范德華力等次價(jià)鍵德形式結(jié)合。天然的納米管狀結(jié)構(gòu)易于分散的性質(zhì)，使得其已經(jīng)作為一種新型的聚合物增強(qiáng)材料得到研究。埃洛石納米管在我國儲(chǔ)藏量較豐富，成本較低，來源易，在聚合物阻燃方面展示出良好的研究開發(fā)和應(yīng)用前景。陰離子聚合尼龍是采用陰離子聚合方法，使單體快速聚合成分子量高、熔體粘度大的尼龍。這種尼龍結(jié)晶度高(可超過50%)、密度大、工藝簡單、成型時(shí)間短。在強(qiáng)度、剛度、 吸水性、尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)藥品性等方面都比普通尼龍優(yōu)越得多。根據(jù)合成工藝的不同， 活性陰離子聚合尼龍主要有鑄型尼龍、反應(yīng)注射成型尼龍兩種。但是陰離子聚合尼龍也存在一些缺點(diǎn)，如韌性差、自潤滑性不佳、強(qiáng)度和剛度與金屬相比還有較大的距離。近年來，陰離子聚合尼龍的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，對其進(jìn)行阻燃改性使之具有阻燃性成為必不可少的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法。 該方法制備出的材料不僅具有更好的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等力學(xué)性能，而且還有良好的阻燃性能。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的內(nèi)容，本發(fā)明采用以下兩種技術(shù)方案1、反應(yīng)注射成型
以按質(zhì)量份計(jì)的100份己內(nèi)酰胺單體、0. 05 10份埃洛石納米管、0. 01 5份催化劑、 0. 01 5份活化劑為原料，采用反應(yīng)注射成型的方法制得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍；具體工藝如下
1)將經(jīng)過表面處理埃洛石納米管0.05^10份、催化劑0. 0Γ5份與50份的己內(nèi)酰胺加入A釜，50份己內(nèi)酰胺與0.0廣5份活性劑加入B釜，在110 130°C范圍內(nèi)抽真空，加熱熔融，充入氮?dú)獗Ｗo(hù)；
2)A、B兩釜料在11(T130°C溫度范圍內(nèi)加熱30分鐘后，反應(yīng)注射成型機(jī)噴嘴與模具注射口對接，開啟RIM設(shè)備，反應(yīng)釜A、B內(nèi)的活性料經(jīng)混合腔碰撞混合后注射到模腔內(nèi)，保持模具加熱溫度16(T18(TC，聚合1 5min，停止加熱，打開模具，制得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍。2、澆鑄成型
以按質(zhì)量份計(jì)的100份己內(nèi)酰胺單體、0. 05 10份埃洛土納米管、0. 01 5份催化劑、0. 01 5份活化劑為原料，采用澆鑄成型的方法制得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍，具體工藝如下
1)、將50份己內(nèi)酰胺單體與經(jīng)表面處理的埃洛石0.05^10份加入反應(yīng)釜A，50份己內(nèi)酰胺加入反應(yīng)釜B，將A、B兩釜同時(shí)加熱，加熱溫度為11(T13(TC，使得埃洛土均勻分散于己內(nèi)酰胺熔體中，開啟真空泵真空脫水，真空度約0. 1 IMPa，持續(xù)10 20分鐘，停止抽真空；
2)、打開反應(yīng)器蓋，將催化劑0.0Γ5份加入反應(yīng)釜A內(nèi)，將催化劑0. 0Γ5份加入反應(yīng)釜B，繼續(xù)加熱使反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在110 130 V，并開啟真空泵抽真空，真空度應(yīng)達(dá)到約0. 1 IMPa，持續(xù)10 20分鐘，停止抽真空；
3)將A、B兩釜料混合，并立即加入到事先預(yù)熱到160 180°C的模具中，保持溫度聚合 20 30分鐘，停止加熱，制得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍。如上兩種方法所述埃洛石納米管為粘土質(zhì)硅酸鹽礦物，粒度為200 800目。如上兩種方法所述所述催化劑包括NaOH、Na、NaH、己內(nèi)酰胺鈉鹽、己內(nèi)酰胺溴化鎂
及乙基溴化鎂。如上兩種方法所述所述活化劑包括異氰酸酯、具有酰亞胺結(jié)構(gòu)的內(nèi)酰胺；
其中異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯，二苯甲烷二異氰酸酯，三苯甲烷三異氰酸酯，多亞甲基多苯基多異氰酸酯的一種或其混合物。具有酰亞胺結(jié)構(gòu)的內(nèi)酰胺為己二酰雙己內(nèi)酰胺、N-乙?；簝?nèi)酰胺、間苯二甲?；簝?nèi)酰胺、N-苯甲?；簝?nèi)酰胺的一種或其混合物。埃洛土納米管由于其帶有結(jié)晶水，在燃燒過程中產(chǎn)生水蒸氣，起到稀釋和冷卻可燃?xì)怏w的作用，同時(shí)埃洛土納米管分解產(chǎn)物形成無機(jī)阻隔層，減緩可燃?xì)怏w的釋放。通過埃洛石納米管對陰離子聚合尼龍進(jìn)行改性，不僅可以起到填充增強(qiáng)作用，還能起到阻燃作用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
1)將經(jīng)過表面處理埃洛石納米管5份、50份己內(nèi)酰胺及己內(nèi)酰胺溴化鎂5. 7份(己內(nèi)酰胺溴化鎂有效含量20%)加入A釜，50份己內(nèi)酰胺與間苯二甲酰二己內(nèi)酰胺1. 90份加入 B釜，在110°C下抽真空，加熱熔融，充入氮?dú)獗Ｗo(hù)。2)將A、B兩釜料在110°C溫度范圍內(nèi)加熱30分鐘，反應(yīng)注射成型機(jī)噴嘴與模具注射口對接，開啟RIM設(shè)備，反應(yīng)釜A、B內(nèi)的活性料經(jīng)混合腔碰撞混合后注射到模腔內(nèi)，保持模具加熱溫度160°C，聚合2. 5min，停止加熱，打開模具，制得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍。實(shí)施例2
1)將經(jīng)過表面處理埃洛石納米管0. 5份、50份己內(nèi)酰胺及己內(nèi)酰胺鈉3份加入B釜， 50份己內(nèi)酰胺與1. 6-亞甲基二異氰酸酯3份加入B釜，在120°C下抽真空，加熱熔融，充入氮?dú)獗Ｗo(hù)。2)將A、B兩釜料在120°C溫度范圍內(nèi)加熱30分鐘，反應(yīng)注射成型機(jī)噴嘴與模具注射口對接，開啟RIM設(shè)備，反應(yīng)釜A、B內(nèi)的活性料經(jīng)混合腔碰撞混合后注射到模腔內(nèi)，保持模具加熱溫度170°C，聚合5min，停止加熱，打開模具，制得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍。實(shí)施例31)、將50份己內(nèi)酰胺單體與經(jīng)表面處理的埃洛石8份加入反應(yīng)釜A，50份己內(nèi)酰胺加入B釜，將A、B兩釜同時(shí)加熱，加熱溫度為130°C，使得埃洛土均勻分散于己內(nèi)酰胺熔體中， 開啟真空泵減壓、除水，真空度應(yīng)達(dá)到約0. 1 IMPa，持續(xù)10 20分鐘，停止抽真空；
2)、打開反應(yīng)器蓋，將0.15份NaOH加入反應(yīng)釜A內(nèi)，繼續(xù)加熱使反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在 130 0C，并開啟真空泵抽真空，真空度應(yīng)達(dá)到約0. 1 IMPa，混合物沸騰，持續(xù)10 20分鐘，停止抽真空；
3)、將0.57份二苯甲烷二異氰酸酯加入反應(yīng)釜B，繼續(xù)加熱，抽真空脫水，真空度應(yīng)達(dá)到約0. IMPa，持續(xù)10 20分鐘，停止加熱抽真空。將A、B兩釜料迅速攪拌均勻，并立即加入到事先預(yù)熱到180°C的模具中，保持溫度聚合20分鐘，停止加熱，取出制品。
權(quán)利要求
1.一種埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法，其特征在于以按質(zhì)量份計(jì)的100份己內(nèi)酰胺單體、0. 05 10份埃洛土納米管、0. 01 5份催化劑、0. 01 5份活化劑為原料，采用反應(yīng)注射成型的方法制得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍，具體工藝如下1)將埃洛石納米管0. 05 10份、催化劑0. 0Γ5份與50份的己內(nèi)酰胺加入A釜， 50份己內(nèi)酰胺與0. 0Γ5份活性劑加入B釜，在110 130°C范圍內(nèi)抽真空，加熱熔融，充入氮?dú)獗Ｗo(hù)；2) A、B兩釜料在11(T130°C溫度范圍內(nèi)加熱30分鐘后，反應(yīng)注射成型機(jī)噴嘴與模具注射口對接，開啟RIM設(shè)備，反應(yīng)釜A、B內(nèi)的活性料經(jīng)混合腔碰撞混合后注射到模腔內(nèi)，保持模具加熱溫度16(T18(TC，聚合1 5min，停止加熱，打開模具，制得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍。
2.一種埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法，其特征在于以按質(zhì)量份計(jì)的100份己內(nèi)酰胺單體、0. 05 10份埃洛土納米管、0. 01 5份催化劑、0. 01 5份活化劑為原料，采用澆鑄成型的方法制得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍，具體工藝如下1)、將50份己內(nèi)酰胺單體與經(jīng)表面處理的埃洛石0.05^10份加入反應(yīng)釜A，50份己內(nèi)酰胺加入反應(yīng)釜B，將A、B兩釜同時(shí)加熱，加熱溫度為11(T13(TC，使得埃洛土均勻分散于己內(nèi)酰胺熔體中，開啟真空泵真空脫水，真空度約0. 1 IMPa，持續(xù)10 20分鐘，停止抽真空；2)、打開反應(yīng)器蓋，將催化劑0.0Γ5份加入反應(yīng)釜A內(nèi)，將催化劑0. 0Γ5份加入反應(yīng)釜B，繼續(xù)加熱使反應(yīng)器內(nèi)溫度保持在110 130 V，并開啟真空泵抽真空，真空度應(yīng)達(dá)到約0. 1 IMPa，持續(xù)10 20分鐘，停止抽真空；3)、將A、B兩釜料混合，并立即加入到事先預(yù)熱到160 180°C的模具中，保持溫度聚合20 30分鐘，停止加熱，制得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的所述的埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法，其特征在于所述埃洛石納米管為粘土質(zhì)硅酸鹽礦物，粒度為200 800目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的所述的埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法其特征在于所述催化劑包括NaOH、Na、NaH、己內(nèi)酰胺鈉鹽、己內(nèi)酰胺溴化鎂及乙基溴化鎂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的所述的埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法其特征在于所述活化劑為異氰酸酯、具有酰亞胺結(jié)構(gòu)的內(nèi)酰胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法其特征在于所述的異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯，二苯甲烷二異氰酸酯，三苯甲烷三異氰酸酯，多亞甲基多苯基多異氰酸酯的一種或其混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法其特征在于所述的具有酰亞胺結(jié)構(gòu)的內(nèi)酰胺包括己二酰雙己內(nèi)酰胺、N-乙?；簝?nèi)酰胺、間苯二甲?；簝?nèi)酰胺、N-苯甲?；簝?nèi)酰胺。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種埃洛石納米管增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍的制備方法。本發(fā)明采用陰離子原位聚合的方法，在己內(nèi)酰胺開環(huán)聚合的過程中，使埃洛石納米管均勻分散于聚合物基體中，制備得增強(qiáng)阻燃型陰離子聚合尼龍。該方法制得的陰離子聚合尼龍，力學(xué)性能和阻燃性能得到明顯的提高。
文檔編號C08K13/06GK102153744SQ201110043478
公開日2011年8月17日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者劉愛學(xué), 張明強(qiáng), 楊海洋, 殷凌幸子, 賴登旺, 鄭梯和 申請人:株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司