一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍的組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種三維有序大孔二氧化硅增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料，其含有100份重量份的尼龍，35份重量份的玻璃纖維，1.2～1.8重量份的三維有序大孔二氧化硅及2～4份重量份的加工助劑。該增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料質(zhì)輕，耐沖擊強(qiáng)度高，并具有鮮艷的顏色。
【專利說明】一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍的組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種三維有序大孔二氧化硅增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]尼龍的分子結(jié)構(gòu)中含有酰胺基團(tuán)，酰胺基團(tuán)具有極性，可以產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的氫鍵，所以尼龍熔點較高，具有良好的力學(xué)性能，優(yōu)異的耐磨性以及較好的耐腐蝕性。
[0003]尼龍的最大缺點是，由于其熱變形溫度較低，因而其耐沖擊性能差，尺寸不穩(wěn)定，耐水性差。在尼龍中添加玻璃纖維、增柔劑等可以得到增強(qiáng)尼龍，由此改善尼龍的綜合力學(xué)性能，如抗沖擊強(qiáng)度、拉伸和彎曲強(qiáng)度；在尼龍中添加較為剛性的無機(jī)物，尤其是無機(jī)納米粒子，可以改善尼龍的尺寸穩(wěn)定性和提高尼龍的力學(xué)性能，無機(jī)納米多孔材料，除作為催化劑的載體、吸附和有機(jī)大分子的分離等應(yīng)用外，也可用于增強(qiáng)聚合物材料。ZL200810208102.7公開了一種介孔納米粒子增強(qiáng)尼龍復(fù)合材料的制備方法。但是，該發(fā)明采用的雙原位聚合工藝比較復(fù)雜。三維有序大孔材料，具有典型的反蛋白石結(jié)構(gòu)，孔徑在IOOnm~600nm之間且可控，其較高的比表面積，對尼龍表現(xiàn)出良好的增強(qiáng)效果；反蛋白石結(jié)構(gòu)可以產(chǎn)生典型的Bragge現(xiàn)象，尼龍組合物在日光下顯現(xiàn)出不同的顏色，可以賦予尼龍制品新的美感；由于三維有序大孔材料的密度低，因而尼龍組合物更為輕質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]本發(fā)明提供了一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，其特征在于，該三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，含有三維有序大孔二氧化硅和尼龍，還含有玻璃纖維；
[0007]所述的三維有序大孔二氧化硅，是以聚苯乙烯微球為硬模板，通過與粒徑為IOnm的二氧化硅納米粒子，蒸發(fā)自組裝、除去硬模板而得到的，具有反蛋白石結(jié)構(gòu)的二氧化硅；
[0008]所述的三維有序大孔二氧化娃,其粒徑在180nm~600nm之間；
[0009]所述的尼龍為尼龍6，尼龍66，尼龍610等中的一種；
[0010]所述的玻璃纖維優(yōu)選為E型無堿長玻璃纖維；
[0011]所述的一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，還包括必要的、本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的加工助劑，如:抗氧化劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、成核劑等中的一種或幾種。
[0012]本發(fā)明還提供了一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物的制備方法，其具體方法如下；
[0013]將100份重量份的尼龍，35份重量份的玻璃纖維，1.2~1.8重量份的三維有序大孔二氧化硅及2~4份重量份的加工助劑混合，并在高速混合機(jī)中先慢速混合2分鐘，再高速混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機(jī)中，擠出，冷卻后切粒；[0014]雙螺桿擠出機(jī)從加料口到機(jī)頭出料的各段溫度分別控制為:一區(qū)，210°C~245°C，二區(qū)，215°C -245°C，三區(qū)，220°C ~255 °C，四區(qū)，225 °C ~260 °C，五區(qū)，225 °C ~2650C，六區(qū)，230°C~265°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速為220轉(zhuǎn)/分，喂料轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/分；
[0015]所述的三維有序大孔二氧化硅的制備過程是:
[0016](I)采用無皂乳液聚合法制備聚苯乙烯微球:將配方量去離子水、苯乙烯加入到四口燒瓶中，在N2保護(hù)下持續(xù)攪拌并加熱。當(dāng)溫度到達(dá)75°C時，加入含過硫酸銨的水溶液，反應(yīng)9小時后得到穩(wěn)定乳液。配方為:去離子水125mL、苯乙烯10.5~13.5mL、過硫酸銨0.1Ogo通過調(diào)節(jié)苯乙烯的量，可以得到不同粒徑的聚苯乙烯微球；
[0017](2)將上述聚苯乙烯微球乳液與一定濃度的二氧化硅溶膠納米粒子混合，超聲振蕩30分鐘，加入到潔凈玻璃器皿中，在恒溫恒濕箱中(溫度60°C，濕度50% )加熱3~5小時，待溶劑蒸發(fā)完全后，在馬弗爐中550°C焙燒I小時后除掉聚苯乙烯模板，冷卻至室溫即得三維有序大孔二氧化硅。二氧化硅溶膠的體積分?jǐn)?shù)為20%~30%，二氧化硅的粒徑為IOnm0
[0018]本發(fā)明的有益效果是:三維有序大孔二氧化硅提高了尼龍和玻璃纖維的相容性，明顯提高了尼龍的綜合力學(xué)性能，尤其是耐沖擊強(qiáng)度；由于不同粒徑的三維有序大孔二氧化硅在日光下，可以顯現(xiàn)出不同的顏色，不僅豐富了尼龍制品的鮮艷度，還有利于尼龍制品的防偽和鑒別；由于三維有序大孔二氧化硅的粒徑較大，因此可以降低尼龍制品的密度。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:
[0020]三維有序大孔二`氧化硅的制備:
[0021]將去離子水125mL、苯乙烯10.5mL加入到四口燒瓶中，在N2保護(hù)下持續(xù)攪拌并加熱。當(dāng)溫度到達(dá)75°C時，加入含過硫酸銨的水溶液，反應(yīng)9小時后得到穩(wěn)定乳液。將上述聚苯乙烯微球乳液與體積分?jǐn)?shù)為20%的二氧化硅溶膠納米粒子混合，超聲振蕩30分鐘，加入到潔凈玻璃器皿中，在恒溫恒濕箱中(溫度60°C，濕度50% )加熱3.5小時，待溶劑蒸發(fā)完全后，在馬弗爐中550°C焙燒I小時后除掉聚苯乙烯模板，冷卻至室溫即得三維有序大孔二氧化娃。測得二維有序大孔二氧化娃的粒徑是185nm。
[0022](2)三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物的制備:
[0023]將100份重量份的尼龍6，35份重量份的無堿長玻璃纖維，1.2重量份的三維有序大孔二氧化硅、0.02重量份的抗氧化劑168、0.03重量份的抗氧化劑1098、0.9重量份的聚乙烯蠟、1.2重量份的硬脂酸鈣及0.3重量份的光穩(wěn)定劑622混合，，并在高速混合機(jī)中先慢速混合2分鐘，再高速混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機(jī)中，擠出，冷卻后切粒。雙螺桿擠出機(jī)從加料口到機(jī)頭出料的各段溫度分別控制為:一區(qū)，210°C~225°C，二區(qū)，215°C -230°C,三區(qū)，220°C~235°C，四區(qū)，225°C ~240°C，五區(qū)，230°C ~245°C，六區(qū)，235°C ~250°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速為220轉(zhuǎn)/分，喂料轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/分。
[0024]實施例2:
[0025](I)三維有序大孔二氧化硅的制備:
[0026]將去離子水125mL、苯乙烯12.0mL加入到四口燒瓶中，在N2保護(hù)下持續(xù)攪拌并加熱。當(dāng)溫度到達(dá)75°C時，加入含過硫酸銨的水溶液，反應(yīng)9小時后得到穩(wěn)定乳液。將上述聚苯乙烯微球乳液與體積分?jǐn)?shù)為25%的二氧化硅溶膠納米粒子混合，超聲振蕩30分鐘，加入到潔凈玻璃器皿中，在恒溫恒濕箱中(溫度60°C，濕度50% )加熱4.5小時，待溶劑蒸發(fā)完全后，在馬弗爐中550°C焙燒I小時后除掉聚苯乙烯模板，冷卻至室溫即得三維有序大孔二氧化娃。測得二維有序大孔二氧化娃的粒徑是387nm。
[0027] (2)三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物的制備:
[0028]將100份重量份的尼龍6，35份重量份的無堿長玻璃纖維，1.5重量份的三維有序大孔二氧化硅、0.02重量份的抗氧化劑168、0.5重量份的聚乙烯蠟、1.0重量份的硬脂酸鈣及0.4重量份的光穩(wěn)定劑622混合，并在高速混合機(jī)中先慢速混合2分鐘，再高速混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機(jī)中，擠出，冷卻后切粒。
[0029]雙螺桿擠出機(jī)從加料口到機(jī)頭出料的各段溫度分別控制為:一區(qū)，210°C~225 0C, 二區(qū)，215 °C -230 °C,三區(qū)，220°C ~235 °C，四區(qū)，225 °C ~240°C，五區(qū)，230°C ~245°C，六區(qū)，235°C~250°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速為220轉(zhuǎn)/分，喂料轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/分。
[0030]實施例3:
[0031](I)三維有序大孔二氧化硅的制備:
[0032]將去離子水125mL、苯乙烯13.5mL加入到四口燒瓶中，在N2保護(hù)下持續(xù)攪拌并加熱。當(dāng)溫度到達(dá)75°C時，加入含過硫酸銨的水溶液，反應(yīng)9小時后得到穩(wěn)定乳液。將上述聚苯乙烯微球乳液與體積分?jǐn)?shù)為28%的二氧化硅溶膠納米粒子混合，超聲振蕩30分鐘，加入到潔凈玻璃器皿中，在恒溫恒濕箱中(溫度60°C，濕度50% )加熱5.0小時，待溶劑蒸發(fā)完全后，在馬弗爐中550°C焙燒I小時后除掉聚苯乙烯模板，冷卻至室溫即得三維有序大孔二氧化娃。測得二維有序大孔二氧化娃的粒徑是586nm。
[0033](2)三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物的制備:
[0034]將100份重量份的尼龍66，35份重量份的無堿長玻璃纖維，1.8重量份的三維有序大孔二氧化硅、0.05重量份的抗氧化劑1035、0.07重量份的抗氧化劑1010、0.7重量份的聚乙烯蠟、1.4重量份的硬脂酸鋅、0.3重量份的光穩(wěn)定劑622及1.0重量份的防玻璃纖維外漏劑TAF混合，并在高速混合機(jī)中先慢速混合2分鐘，再高速混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機(jī)中，擠出，冷卻后切粒。雙螺桿擠出機(jī)從加料口到機(jī)頭出料的各段溫度分別控制為:一區(qū)，235°C~240°C，二區(qū)，240°C _245°C，三區(qū)，245°C~250°C，四區(qū)，250°C~255°C，五區(qū)，255°C~260°C，六區(qū)，270°C~275°C。主機(jī)轉(zhuǎn)速為220轉(zhuǎn)/分，喂料轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/分。
【權(quán)利要求】
1.一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，其特征在于，該三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，含有三維有序大孔二氧化硅和尼龍，還含有玻璃纖維； 所述的三維有序大孔二氧化硅，是以聚苯乙烯微球為硬模板，通過與粒徑為IOnm的二氧化硅納米粒子，蒸發(fā)自組裝、除去硬模板而得到的，具有反蛋白石結(jié)構(gòu)的二氧化硅； 所述的三維有序大孔二氧化娃，其粒徑在180nm~600nm之間； 所述的尼龍為尼龍6，尼龍66，尼龍610等中的一種； 所述的玻璃纖維優(yōu)選為E型無堿長玻璃纖維； 所述的一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，還包括必要的、本領(lǐng)域技術(shù)人員公認(rèn)的加工助劑，如:抗氧化劑、潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、成核劑等中的一種或幾種。
2.—種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，其特征在于，該三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物各組分重量份是: 100份重量份的尼龍，35份重量份的玻璃纖維，1.2~1.8重量份的三維有序大孔二氧化硅及2~4份重量份的 加工助劑。
【文檔編號】C08L77/00GK103602058SQ201310563690
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】倪忠斌, 楊先剛, 鄭廣通, 劉士榮 申請人:無錫市天聚科技有限公司