本發(fā)明涉及一種改性塑料，具體涉及一種凹凸棒土納米粒子與尼龍復(fù)合制備的抗老化性能強(qiáng)、力學(xué)性能優(yōu)異的復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
改性塑料是科技含量高、涉及面廣的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)發(fā)展的新材料行業(yè)。塑料改性的方法很多，主要有共聚、共混、填充、增強(qiáng)、電鍍、阻燃和添加成核劑等方法。尼龍即聚酰胺(簡(jiǎn)稱pa)，是指分子鏈上含有酰胺集團(tuán)的高分子化合物。聚酰胺可以由二元胺和二元酸通過(guò)縮聚反應(yīng)制得，也可以由己內(nèi)酰胺自聚得到。尼龍耐磨、耐油、耐酸、耐腐蝕，具有優(yōu)良的力學(xué)性能、較好的電性能和良好的加工性能，是應(yīng)用較廣的塑料之一。盡管尼龍的綜合性能非常優(yōu)異，但是由于高分子材料本身結(jié)構(gòu)的原因，尼龍的強(qiáng)度和抗老化等性能還有待加強(qiáng)，因此，對(duì)尼龍的改性、共混及合金的研究成了人們關(guān)注的熱點(diǎn)。如：在尼龍復(fù)合材料的研究中，用碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維增強(qiáng)尼龍已經(jīng)取得了重要成果；同時(shí)，以蒙脫土、碳酸鈣、滑石粉、納米so2、碳納米管、凹凸棒土等納米材料改性尼龍的研究較多。
凹凸棒土(簡(jiǎn)稱at)是一種具有獨(dú)特層鏈結(jié)構(gòu)的晶質(zhì)水合鎂鋁硅酸鹽礦物，主要含有ag、al、si、o、h等元素，其晶體多呈棒狀或纖維狀，單根棒的直徑在100nm以下，長(zhǎng)度約在1um，凹凸棒土具有的納米級(jí)孔道及細(xì)小的晶體尺寸賦予其很高的內(nèi)外比表面積，其內(nèi)表面積約為600m2/g，外表面積約為300m2/g，因此，凹凸棒土既具有納米材料的特性，又具備短纖維增強(qiáng)材料的剛性，凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料研究具有廣闊的應(yīng)用前景。如：北京化工大學(xué)王一中等人在對(duì)凹凸棒土進(jìn)行活化處理后，通過(guò)原位聚合合成了凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料，材料力學(xué)性能有較大提升；南京理工大學(xué)史建設(shè)等人采用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)凹凸棒土進(jìn)行表面接枝改性，并通過(guò)熔融共混技術(shù)制備了凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料，材料抗沖擊性能提高了30％、熱穩(wěn)定性提高了10％；另外，常州大學(xué)李錦春等人發(fā)明了一種凹凸棒土改性偶聯(lián)劑(專利號(hào)：zl201210248441.4)，利用硅烷偶聯(lián)劑改性凹凸棒土，在凹凸棒土改性尼龍6復(fù)合材料的制備過(guò)程中起到良好的偶聯(lián)作用，得到高性能凹凸棒土改性尼龍復(fù)合材料等。盡管尼龍改性國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)方法和工藝雖有較大發(fā)展，但尼龍改性仍存在很大的發(fā)展空間。尼龍?jiān)诠?、熱、氧、水份等因素影響下，分子鏈中酞胺鍵和端基容易發(fā)生脆化、黃變，其降解老化是自然屬性，無(wú)法避免，主要表現(xiàn)特征為：一是產(chǎn)品外觀光澤減弱，顏色淡化，黃色指數(shù)增加；二是彈性模量和抗沖擊性能下降。尼龍行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)把色度變化值和耐沖擊保留值作為衡量尼龍材料老化程度的依據(jù)，因此，尼龍改性研究特別是抗老化研究依然任重道遠(yuǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明采用氧化物/硫化物納米材料對(duì)凹凸棒土進(jìn)行修飾改性，通過(guò)對(duì)凹凸棒土活化處理、納米包覆改性方式將納米氧化物或硫化物吸附在凹凸棒土孔道與表面，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)納米材料，并將修飾后的凹凸棒土納米材料與尼龍制成各種有色母粒，并將不同顏色母粒與尼龍熔融共混，制得各色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料，該納米復(fù)合體相尼龍材料具有抗老化性能強(qiáng)、力學(xué)性能好、色牢度高等特點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
一種納米改性著色尼龍復(fù)合材料，該材料中含有1～18wt％的納米氧化物或納米硫化物包覆改性的凹凸棒土和3～15wt％的納米二氧化硅復(fù)合微球；其中，納米氧化物或納米硫化物與凹凸棒土的質(zhì)量比為(3-5)∶(10-20)；納米二氧化硅復(fù)合微球是粒徑為50nm金屬或金屬氧化物納米顆粒分散在100-500nm二氧化硅微球中。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述凹凸棒土粒徑在100nm以下，長(zhǎng)徑比在10以上。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述尼龍材料為聚己內(nèi)酰胺、聚己二酰己二胺、聚十一酰胺、聚十二酰胺、聚癸二酰己二胺、聚十二烷二酰己二胺、聚9-氨基壬酸、聚十三酰胺、聚癸二酸癸二胺中至少一種，并包括上述材料的回生料。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述用于改性凹凸棒土的氧化物納米材料為氧化鋅、氧化鈦、氧化鈷、氧化鐵、氧化銅、氧化硒、氧化鎂、氧化錳、氧化鈉、氧化硅、氧化鋯、氧化鈣、氧化鉀、氧化鋇、氧化錫、氧化鍶、氧化銻、氧化鎢和/或氧化鉻；所述納米氧化物粒徑為50nm以下。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述用于改性凹凸棒土的硫化物納米材料為硫化鋅、硫化錫、硫化鐵、硫化鎂、硫化銅和/或硫化鎘；所述納米硫化物的粒徑在3-100nm。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述分散于氧化硅微球中的金屬或金屬氧化物為鋅、鐵、錫、鉛、銀、銅、鉑或氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、氧化鋅、氧化鐵、氧化錫、氧化鉛、氧化銅、氧化鎂、氧化鋇、氧化鍶、氧化鋁、氧化鎵、氧化銦、氧化鉈、氧化鍺、氧化銻、氧化鉍和/或氧化釙；金屬或金屬氧化物納米顆粒與二氧化硅的質(zhì)量比為(0.1～0.4)∶1。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述納米氧化物或硫化物包覆改性的凹凸棒土的制備方法如下：
a.制備改性凹凸棒土納米材料
(1)凹凸棒土的活化處理：于70-100℃制備鈉鹽飽和水溶液，攪拌下緩慢加入納米凹凸棒土，降溫到室溫，固體結(jié)晶析出；加入去離子水至鈉鹽晶體全部溶解，過(guò)濾去除鈉鹽水溶液；獲得的凹凸棒土加到10-25wt％的氫氧化鈉溶液中，加熱到30-50℃后保溫?cái)嚢?-12小時(shí)，降至室溫后濾出溶液，凹凸棒土用弱酸溶液洗滌至中性，再用去離子水洗滌2-3次，干燥研磨粉碎得到活化處理后的凹凸棒土納米材料；
(2)凹凸棒土的納米包覆改性：步驟(1)活化處理的納米凹凸棒土分別加入到含有不同顏色氧化物或硫化物納米材料的醇類溶劑中，凹凸棒土與氧化物納米材料/硫化物納米材料的質(zhì)量比為(10-20)∶(3-5)，常溫下攪拌1-3小時(shí)；靜置分層，過(guò)濾，沉淀物為改性凹凸棒土納米材料。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述納米氧化物或硫化物包覆改性的凹凸棒土的制備方法如下：
(1)凹凸棒土的活化處理：于70-100℃制備鈉鹽飽和水溶液，攪拌下緩慢加入納米凹凸棒土，鈉鹽飽和溶液與凹凸棒土的質(zhì)量比為(1-3)∶1；升溫至沸點(diǎn)后，降溫到室溫，固體結(jié)晶析出；加入去離子水，加溫到50-100℃至鈉鹽晶體全部溶解，過(guò)濾去除鈉鹽水溶液；獲得的凹凸棒土加到10-25wt％的氫氧化鈉溶液中，加熱到30-50℃后保溫?cái)嚢?-12小時(shí)，降至室溫后濾出溶液，凹凸棒土用ph≥5的弱酸中和洗滌一次，再用去離子水洗滌2-3次，干燥研磨粉碎得到活化處理后的凹凸棒土納米材料；
(2)凹凸棒土的納米包覆改性：步驟(1)活化處理的納米凹凸棒土分別加入到含有不同顏色的納米氧化物或硫化物的醇類溶劑中，醇類溶劑與凹凸棒土納米材料、氧化物納米材料/硫化物納米材料三者質(zhì)量比為100∶(10-20)∶(3-5)，常溫下攪拌1-3小時(shí)；靜置分層，下層沉淀物即為表面包覆氧化物或硫化物納米粒子的凹凸棒土納米材料。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述鈉鹽為硫酸鈉、三水合醋酸鈉、無(wú)水醋酸鈉、甲酸鈉或丙酸鈉；所述醇類溶劑為甲醇、乙醇、苯甲醇、乙二醇、異丙醇中一種或多種混合；
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述納米改性著色尼龍復(fù)合材料的制備方法如下：
a.納米氧化物或硫化物包覆改性的凹凸棒土；
b、制備含改性凹凸棒土的尼龍色母粒：將尼龍顆粒加入到步驟a獲得的改性凹凸棒土納米材料中，其中改性凹凸棒土納米材料與尼龍顆粒的質(zhì)量比為1∶(3-10)，超聲攪拌20-45分鐘后，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，加壓擠出成粒，得到含凹凸棒土尼龍色母粒；
c、制備凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料，將步驟b制備的尼龍色母粒與尼龍顆?；蚯衅廴诠不?，加入納米二氧化硅復(fù)合微球和助劑，尼龍色母粒與尼龍材料的質(zhì)量比為100∶(100-700)；納米二氧化硅復(fù)合微球與尼龍材料的質(zhì)量比為(3-15)∶100，分散混合后，加壓擠出成粒，得到凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，
所述步驟b的具體操作如下：將尼龍顆粒加入到步驟a獲得的改性凹凸棒土納米材料中，其中改性凹凸棒土納米材料與尼龍顆粒的質(zhì)量比為1∶(3-10)，超聲攪拌20-45分鐘后，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下，將獲得的混合物加熱到275-300℃，保持氮?dú)獾牧髁吭?0-60ml/min，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，加壓擠出成粒，注射壓力控制在80～100mpa，得到含凹凸棒土尼龍色母粒；
所述步驟c的具體操作如下：將步驟b制備的尼龍色母粒與尼龍顆粒或切片熔融共混，加入納米二氧化硅復(fù)合微球、助劑，尼龍色母粒與尼龍材料的質(zhì)量比為100∶(100-700)；納米二氧化硅復(fù)合微球與尼龍材料的質(zhì)量比為(3-15)∶100，分散混合后，采用雙螺桿擠出機(jī)，得到凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料，雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)料口、出料口溫度均控制在240-270℃；中段溫度控制在275-300℃。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述助劑為潤(rùn)滑劑、增韌劑、紫外吸收劑和/或抗氧化劑；
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，
所述增韌劑為三元乙丙橡膠、乙烯辛烯共聚物、增韌劑zr-04中的至少一種；
所述潤(rùn)滑劑選用n-十八烷基-13-二十二酰胺或樹脂c100或本領(lǐng)域常用潤(rùn)滑劑；
所述抗氧化劑為抗氧化劑1098、抗氧化劑1076、抗氧化劑b225、抗氧化劑b215、抗氧化劑s-9228中的至少一種；
所述紫外光吸收劑為uv-p、uv-326、uv-327、uv-328、uv-329、uv-360、uv-531和uv-928中的至少一種。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述尼龍復(fù)合材料的改性與著色方法的顏色調(diào)配方法是在步驟(2)中將不同顏色的氧化物或硫化物材料按照所需顏色進(jìn)行調(diào)配，或者在步驟c中將不同顏色的尼龍色母粒按照所需顏色進(jìn)行調(diào)配。
如上所述的納米改性著色尼龍復(fù)合材料，優(yōu)選地，所述的尼龍材料為尼龍6(聚己內(nèi)酰胺)、尼龍66(聚己二酰己二胺)、尼龍11(聚十一酰胺)、尼龍12(聚十二酰胺)、尼龍610(聚癸二酰己二胺)、尼龍612(聚十二烷二酰己二胺)、尼龍9(聚9-氨基壬酸)、尼龍13(聚十三酰胺)、尼龍1010(聚癸二酸癸二胺)等一種或一種以上，包含該材料的回生料，優(yōu)選為尼龍6、尼龍66。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明采用氧化物/硫化物納米材料對(duì)凹凸棒土進(jìn)行改性，形成復(fù)合結(jié)構(gòu)納米材料，利用氧化物、硫化物本身的顏色制得各色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料色粒，最終將這些色粒與尼龍材料共混制備納米復(fù)合體相著色尼龍材料。
在制備過(guò)程中，首先對(duì)凹凸棒土進(jìn)行活化處理，即鈉鹽處理和堿處理。鈉鹽在結(jié)晶過(guò)程中由于體積膨脹可擴(kuò)大凹凸棒土孔道尺寸，通過(guò)鈉鹽的結(jié)晶和溶解過(guò)程可清除凹凸棒土表面和孔道內(nèi)的雜質(zhì)，使凹凸棒土比表面積增大，孔道疏通，活性增強(qiáng)；通過(guò)鈉鹽活化處理過(guò)的凹凸棒土在醇類溶劑中對(duì)納米氧化物或納米硫化物的吸附量較未經(jīng)過(guò)鈉鹽活化處理的凹凸棒土有顯著增加。鈉鹽處理和堿處理，使凹凸棒土八面體陽(yáng)離子mg2+、a13+、fe3+由邊緣至中心的依次置換作用，化學(xué)鍵態(tài)改變使得其比表面積增大，同時(shí)，其在醇類溶劑里的吸附力增強(qiáng)。經(jīng)活化處理的凹凸棒土更利于吸附、結(jié)合氧化物/硫化物納米粒子。
表面包覆一層納米氧化物或納米硫化物的凹凸棒土，形成復(fù)合核殼結(jié)構(gòu)，首先增強(qiáng)了凹凸棒土短纖維材料的剛性，提高了凹凸棒土在尼龍基體中的結(jié)合度和分散性；其次增強(qiáng)了凹凸棒土納米復(fù)合材料的紫外吸收性能，提高了尼龍復(fù)合材料抗老化性能；同時(shí)使凹凸棒土納米材料具有鮮艷的色彩，通過(guò)納米材料自身顏色來(lái)給尼龍著色，增強(qiáng)了尼龍的色牢度。
納米氧化物或納米硫化物改性凹凸棒土步驟采用醇類溶劑，醇類溶劑的沸點(diǎn)比水低，由于懸浮液的沸點(diǎn)低，干燥時(shí)所需的溫度低，同時(shí)，干燥后的凹凸棒土表面吸附醇分子，由于醇類分子的存在，使凹凸棒土納米復(fù)合材料粒子間產(chǎn)生了排斥力，材料表面應(yīng)力降低，防止團(tuán)聚，同時(shí)也便于分散到尼龍材料中。
尼龍材料中同時(shí)參雜一定量的分散金屬或金屬氧化物的納米二氧化硅復(fù)合微球，可與改性凹凸棒土納米材料產(chǎn)生協(xié)同作用，提高尼龍材料抗老化性能和力學(xué)性能。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明的納米改性著色尼龍復(fù)合材料具有抗老化性能強(qiáng)、力學(xué)性能好、色牢度高等特點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
以下實(shí)施例使用的部分原料來(lái)源如下：
凹凸棒土：盱眙歐佰特粘土材料有限公司產(chǎn)品。
納米二氧化硅微球：江蘇視客新材料股份有限公司產(chǎn)品。
增韌劑zr-04：浙江永康馳風(fēng)塑化有限公司產(chǎn)品。
樹脂c100潤(rùn)滑劑：上海海益環(huán)?？萍加邢薰井a(chǎn)品。
抗氧化劑s-9228、抗氧化劑b225：常州市新策高分子有限公司產(chǎn)品。
實(shí)施例1：制備黑色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料
(1)將三水合醋酸鈉與純凈水按質(zhì)量比100∶13配置醋酸鈉水溶液500g，加溫到90℃，待晶體全部溶解后，緩慢攪拌加入250g納米凹凸棒土，升溫至沸點(diǎn)后，降溫到室溫至醋酸鈉結(jié)晶析出后，加入去離子水后繼續(xù)加溫到80℃至鈉鹽晶體全部溶解，過(guò)濾去除鈉鹽水溶液，加入250g氫氧化鈉(15％)溶液，加熱40℃后保溫?cái)嚢?0小時(shí)，攪拌速度120r/min，降至室溫液固分離后，用ph＝5鹽酸水溶液洗滌，再用離子水洗滌2次，干燥研磨粉碎得到凹凸棒土納米材料。將凹凸棒土納米材料與45g納米氧化錳、20g納米氧化鈦加入到1650g甲醇溶劑中，攪拌2小時(shí)后，靜置60分鐘，體系溶液分層，去除上層溶劑后，得到改性凹凸棒土納米材料。
(2)將1400g尼龍66顆粒加入到改性凹凸棒土納米材料容器里，超聲攪拌30分鐘后，保持氮?dú)獾牧髁吭?5ml/min，將改性凹凸棒土和尼龍的混合物加熱到285℃，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，注射壓力控制在85mpa加壓擠出成粒，得到含凹凸棒土黑色尼龍66母粒。
(3)取上述黑色尼龍66母粒1000g與3200g尼龍66顆粒、350g二氧化硅復(fù)合微球(二氧化硅微球中分散有15wt％氧化鋅納米顆粒和15wt％氧化鋁納米顆粒)、105g樹脂c100潤(rùn)滑劑、205g增韌劑zr-04、30g抗氧化劑s-9228、20g抗氧化劑b225、25g紫外吸收劑uv-326、25g紫外吸收劑uv-531攪拌均勻并熔融共混，溫度控制在290℃，雙螺桿擠出機(jī)造粒成型，得到黑色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
實(shí)施例2：制備綠色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料
(1)將三水合醋酸鈉與純凈水按質(zhì)量比100∶14配置醋酸鈉水溶液550g，加溫到90℃，待晶體全部溶解后，緩慢攪拌加入250g納米凹凸棒土，升溫至沸點(diǎn)后，降溫到室溫至醋酸鈉結(jié)晶析出后，加入去離子水后繼續(xù)加溫到80℃至鈉鹽晶體全部溶解，過(guò)濾去除鈉鹽水溶液，加入250g氫氧化鈉(11％)溶液，加熱40℃后保溫?cái)嚢?2小時(shí)，攪拌速度150r/min，降至室溫液固分離后用ph＝5鹽酸水溶液洗滌，再用離子水洗滌2次，干燥研磨粉碎得到凹凸棒土納米材料。將凹凸棒土納米材料與12g納米氧化鉻、6g納米氧化鋅加入到1650g乙醇溶劑中，攪拌2小時(shí)后，靜置50分鐘，體系溶液分層，去除上層溶劑后，得到改性凹凸棒土納米材料。
(2)將950g尼龍66顆粒加入到改性凹凸棒土納米材料容器里，超聲攪拌35分鐘后，保持氮?dú)獾牧髁吭?5ml/min，將改性凹凸棒土和尼龍的混合物加熱到290℃，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，注射壓力控制在85mpa加壓擠出成粒，得到含凹凸棒土綠色尼龍66母粒。
(3)取上述綠色尼龍66母粒900g與6000g尼龍66顆粒、220g二氧化硅復(fù)合微球(二氧化硅微球中分散有30wt％氧化鋅納米顆粒)、145g樹脂c100潤(rùn)滑劑、350g增韌劑zr-04、30g抗氧化劑s-9228、20g抗氧化劑b225、30g紫外吸收劑uv-326、25g紫外吸收劑uv-531攪拌均勻并熔融共混，溫度控制在280℃，雙螺桿擠出機(jī)造粒成型，得到綠色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
實(shí)施例3：制備紅色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料
(1)將三水合醋酸鈉與純凈水按質(zhì)量比100∶18配置醋酸鈉水溶液400g，加溫到90℃，待晶體全部溶解后，緩慢攪拌加入250g納米凹凸棒土，升溫至沸點(diǎn)后，降溫到室溫至醋酸鈉結(jié)晶析出后，加入去離子水后繼續(xù)加溫到80℃至鈉鹽晶體全部溶解，過(guò)濾去除鈉鹽水溶液，加入270g氫氧化鈉(25％)溶液，加熱45℃后保溫?cái)嚢?0小時(shí)，攪拌速度120r/min，降至室溫液固分離后用ph＝5鹽酸水溶液洗滌，再用離子水洗滌2次，干燥研磨粉碎得到凹凸棒土納米材料。將凹凸棒土納米材料與50g納米氧化鐵、25納米g硫化鎘加入到1650g乙醇溶劑中，攪拌2.5小時(shí)后，靜置50分鐘，體系溶液分層，去除上層溶劑后，得到改性凹凸棒土納米材料。
(2)將2400g尼龍66顆粒加入到改性凹凸棒土納米材料容器里，超聲攪拌40分鐘后，保持氮?dú)獾牧髁吭?5ml/min，將改性凹凸棒土和尼龍的混合物加熱到290℃，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，注射壓力控制在85mpa加壓擠出成粒，得到含凹凸棒土紅色尼龍66母粒。
(3)取上述紅色尼龍66母粒1500g與1600g尼龍66顆粒、230g二氧化硅復(fù)合微球(二氧化硅微球中分散有15wt％氧化鐵納米顆粒和15wt％氧化鋅納米顆粒)、65g樹脂c100潤(rùn)滑劑、80g增韌劑poe、22g抗氧化劑s-9228、25g紫外吸收劑uv-326攪拌均勻并熔融共混，溫度控制在290℃，雙螺桿擠出機(jī)造粒成型，得到紅色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
實(shí)施例4：制備白色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料
(1)將三水合醋酸鈉與純凈水按質(zhì)量比100∶15配置醋酸鈉水溶液400g，加溫到90℃，待晶體全部溶解后，緩慢攪拌加入250g納米凹凸棒土，升溫至沸點(diǎn)后，降溫到室溫至醋酸鈉結(jié)晶析出后，加入去離子水后繼續(xù)加溫到80℃至鈉鹽晶體全部溶解，過(guò)濾去除鈉鹽水溶液，加入270g氫氧化鈉(13％)溶液，加熱45℃后保溫?cái)嚢?1小時(shí)，攪拌速度130r/min，降至室溫液固分離后用ph＝5鹽酸水溶液洗滌，再用離子水洗滌2次，干燥研磨粉碎得到凹凸棒土納米材料。將凹凸棒土納米材料與16g納米氧化鋁、10g納米氧化鈣加入到1650g乙醇溶劑中，攪拌2小時(shí)后，靜置60分鐘，體系溶液分層，去除上層溶劑后，得到改性凹凸棒土納米材料。
(2)將1000g尼龍66顆粒加入到改性凹凸棒土納米材料容器里，超聲攪拌30分鐘后，保持氮?dú)獾牧髁吭?5ml/min，將改性凹凸棒土和尼龍的混合物加熱到290℃，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，注射壓力控制在85mpa加壓擠出成粒，得到含凹凸棒土白色尼龍66母粒。
(3)取上述白色尼龍66母粒1000g與6000g尼龍66顆粒、320g二氧化硅復(fù)合微球(二氧化硅微球中分散有15wt％氧化鋁納米顆粒和15wt％氧化鈣納米顆粒)、170g樹脂c100潤(rùn)滑劑、280g增韌劑poe、45g抗氧化劑s-9228、50g紫外吸收劑uv-326攪拌均勻并熔融共混，溫度控制在290℃，雙螺桿擠出機(jī)造粒成型，得到白色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
實(shí)施例5：制備黃色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料
(1)將無(wú)水醋酸鈉與純凈水按質(zhì)量比100∶30配置醋酸鈉水溶液550g，加溫到100℃，待晶體全部溶解后，緩慢攪拌加入250g納米凹凸棒土，升溫至沸點(diǎn)后，降溫到室溫至醋酸鈉結(jié)晶析出后，加入去離子水后繼續(xù)加溫到85℃至鈉鹽晶體全部溶解，過(guò)濾去除鈉鹽水溶液，加入260g氫氧化鈉(21％)溶液，加熱42℃后保溫?cái)嚢?0小時(shí)，攪拌速度120r/min，降至室溫液固分離后用ph＝5鹽酸水溶液洗滌，再用離子水洗滌2次，干燥研磨粉碎得到凹凸棒土納米材料。將凹凸棒土納米材料與15g納米氧化鎢、55g納米硫化錫加入到1650g乙醇溶劑中，攪拌2.5小時(shí)后，靜置50分鐘，體系溶液分層，去除上層溶劑后，得到改性凹凸棒土納米材料。
(2)將2000g尼龍66顆粒加入到改性凹凸棒土納米材料容器里，超聲攪拌30分鐘后，保持氮?dú)獾牧髁吭?5ml/min，將改性凹凸棒土和尼龍的混合物加熱到290℃，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，注射壓力控制在85mpa加壓擠出成粒，得到含凹凸棒土黃色尼龍66母粒。
(3)取上述黃色尼龍66母粒1200g與2600g尼龍66顆粒、300g二氧化硅復(fù)合微球(二氧化硅微球中分散有30wt％氧化錫)、105gn-十八烷基-13-二十二酰胺潤(rùn)滑劑、95g增韌劑poe、35g抗氧化劑1098、30g紫外吸收劑uv-360攪拌均勻并熔融共混，溫度控制在290℃，雙螺桿擠出機(jī)造粒成型，得到黃色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
實(shí)施例6：制備藍(lán)色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料
(1)將醋酸鈉與純凈水按質(zhì)量比100∶16配置醋酸鈉水溶液500g，加溫到100℃，待晶體全部溶解后，緩慢攪拌加入250g納米凹凸棒土，升溫至沸點(diǎn)后，降溫到室溫至結(jié)晶固體析出后，加入去離子水后繼續(xù)加溫到85℃至鈉鹽晶體全部溶解，過(guò)濾去除鈉鹽水溶液，加入260g氫氧化鈉(18％)溶液中，加熱48℃后保溫?cái)嚢?0小時(shí)，攪拌速度140r/min，降至室溫液固分離后用ph＝5鹽酸水溶液洗滌，再用離子水洗滌2次，干燥研磨粉碎得到凹凸棒土納米材料。將凹凸棒土納米材料與55g納米氧化銅加入到1650g乙醇溶劑中，攪拌2.5小時(shí)后，靜置60分鐘，體系溶液分層，去除上層溶劑后，得到改性凹凸棒土納米材料。
(2)將1700g尼龍66顆粒加入到改性凹凸棒土納米材料容器里，超聲攪拌30分鐘后，保持氮?dú)獾牧髁吭?5ml/min，將改性凹凸棒土和尼龍的混合物加熱到290℃，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，注射壓力控制在85mpa加壓擠出成粒，得到含凹凸棒土藍(lán)色尼龍66母粒。
(3)取上述藍(lán)色尼龍66母粒1200g與4000g尼龍66顆粒、220g二氧化硅復(fù)合微球(二氧化硅微球中分散有30wt％氧化銅)、100gn-十八烷基-13-二十二酰胺潤(rùn)滑劑、285g增韌劑poe、65g抗氧化劑1098、70g紫外吸收劑uv-360攪拌均勻并熔融共混，溫度控制在290℃，雙螺桿擠出機(jī)造粒成型，得到藍(lán)色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
對(duì)比例1：制備紅色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料
將6000g尼龍66顆粒加入到550g凹凸棒土納米材料容器里，并加入230g乙丙共聚物分散劑、145g樹脂c100潤(rùn)滑劑、245g增韌劑zr-04、30g抗氧化劑s-9228、20g抗氧化劑b225、25g紫外吸收劑uv-326、25g紫外吸收劑uv-531、48g顏料紅149攪拌均勻后，熔融共混，溫度控制在290℃，雙螺桿擠出機(jī)造粒成型，得到紅色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
對(duì)比例2：制備黃色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料
(1)將250g凹凸棒土分散于500ml去離子水中，超聲波振動(dòng)攪拌20分鐘，形成均勻的黏土懸浮液，將黏土懸浮液置于80℃水浴中，加入14g硅烷偶聯(lián)劑kh550，攪拌4小時(shí)后冷卻，用蒸餾水洗滌3次，抽濾、干燥、研磨，得到硅烷偶聯(lián)劑改性凹凸棒土納米材料。
(2)將1400g尼龍66顆粒加入到硅烷偶聯(lián)劑改性凹凸棒土納米材料容器里，超聲攪拌30分鐘后，保持氮?dú)獾牧髁吭?5ml/min，將改性凹凸棒土和尼龍的混合物加熱到285℃，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，注射壓力控制在85mpa加壓擠出成粒，得到含凹凸棒土尼龍66母粒。
(3)取上述尼龍66母粒1000g與3200g尼龍66顆粒、105g樹脂c100潤(rùn)滑劑、205g增韌劑zr-04、30g抗氧化劑s-9228、20g抗氧化劑b225、25g紫外吸收劑uv-326、25g紫外吸收劑uv-531、6g顏料黃107攪拌均勻并熔融共混，溫度控制在290℃，雙螺桿擠出機(jī)造粒成型，得到黃色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
對(duì)比例3：制備黑色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料
(1)將250g凹凸棒土納米材料與45g納米氧化錳、20g納米氧化鈦加入到1650g甲醇溶劑中，攪拌2小時(shí)后，靜置60分鐘，體系溶液分層，去除上層溶劑后，得到改性凹凸棒土納米材料。
(2)將1400g尼龍66顆粒加入到改性凹凸棒土納米材料容器里，超聲攪拌30分鐘后，保持氮?dú)獾牧髁吭?5ml/min，將改性凹凸棒土和尼龍的混合物加熱到285℃，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，注射壓力控制在85mpa加壓擠出成粒，得到含凹凸棒土黑色尼龍66母粒。
(3)取上述黑色尼龍66母粒1000g與3200g尼龍66顆粒、350g二氧化硅復(fù)合微球(二氧化硅微球中分散有15wt％氧化鋅納米顆粒和15wt％氧化鋁納米顆粒)、105g樹脂c100潤(rùn)滑劑、205g增韌劑zr-04、30g抗氧化劑s-9228、20g抗氧化劑b225、25g紫外吸收劑uv-326、25g紫外吸收劑uv-531攪拌均勻并熔融共混，溫度控制在290℃，雙螺桿擠出機(jī)造粒成型，得到黑色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
對(duì)比例4：制備黑色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料
(1)將三水合醋酸鈉與純凈水按質(zhì)量比100∶13配置醋酸鈉水溶液500g，加溫到90℃，待晶體全部溶解后，緩慢攪拌加入250g納米凹凸棒土，升溫至沸點(diǎn)后，降溫到室溫至醋酸鈉結(jié)晶析出后，加入去離子水后繼續(xù)加溫到80℃至鈉鹽晶體全部溶解，過(guò)濾去除鈉鹽水溶液，加入250g氫氧化鈉(15％)溶液，加熱40℃后保溫?cái)嚢?0小時(shí)，攪拌速度120r/min，降至室溫液固分離后用ph＝5.5鹽酸水溶液洗滌，再用離子水洗滌2次，干燥研磨粉碎得到凹凸棒土納米材料。將凹凸棒土納米材料與45g納米氧化錳、20g納米氧化鈦加入到1650g甲醇溶劑中，攪拌2小時(shí)后，靜置60分鐘，體系溶液分層，去除上層溶劑后，得到改性凹凸棒土納米材料。
(2)將1400g尼龍66顆粒加入到改性凹凸棒土納米材料容器里，超聲攪拌30分鐘后，保持氮?dú)獾牧髁吭?5ml/min，將改性凹凸棒土和尼龍的混合物加熱到285℃，通過(guò)高速混煉機(jī)混煉后，注射壓力控制在85mpa加壓擠出成粒，得到含凹凸棒土黑色尼龍66母粒。
(3)取上述黑色尼龍66母粒1000g與3200g尼龍66顆粒、105g樹脂c100潤(rùn)滑劑、205g增韌劑zr-04、30g抗氧化劑s-9228、20g抗氧化劑b225、25g紫外吸收劑uv-326、25g紫外吸收劑uv-531攪拌均勻并熔融共混，溫度控制在290℃，雙螺桿擠出機(jī)造粒成型，得到黑色凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料。
實(shí)施例7：凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料抗老化性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
對(duì)實(shí)施例1-6和對(duì)比例1-2制備的凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料分別進(jìn)行抗老化性能實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備選用無(wú)錫中天工程技術(shù)有限公司zn-p型紫外光老化試驗(yàn)箱，檢測(cè)步驟及方法：將實(shí)施例1-6和對(duì)比例1-2制備的凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料(顆粒)加入到注塑機(jī)中注塑成型，注塑區(qū)溫度230℃，得到實(shí)驗(yàn)用拉伸樣條(長(zhǎng)度80mm×寬度8mm×厚度4mm)和沖擊片材(長(zhǎng)度80mm×寬度65mm×厚度4mm)，將實(shí)驗(yàn)樣品留樣標(biāo)識(shí)后送入試驗(yàn)箱進(jìn)行老化檢測(cè)，按照輻射總量＝輻射時(shí)間×輻照強(qiáng)度公式計(jì)算確定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選擇極限輻照條件，以輻照后肉眼可分辨變化(如：局部的粉化、破裂、細(xì)裂紋、變形或變色、褪色等顏色變化，與輻照前參照物進(jìn)行對(duì)比)作為最短輻照時(shí)間，參照gb/t16422.3-2014國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)結(jié)果見表一。
表一實(shí)施例樣品與對(duì)比例樣品老化性能檢測(cè)情況表
實(shí)施例8：凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料拉伸性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
對(duì)實(shí)施例1-6、對(duì)比例1-2拉伸樣條和實(shí)施例7老化性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)后的拉伸樣條分別進(jìn)行拉伸性能實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)步驟：對(duì)比例1-2制備的拉伸樣條(未老化試驗(yàn))的上下端分別夾在拉伸試驗(yàn)機(jī)的上下夾持器里，根據(jù)設(shè)定好的拉伸強(qiáng)度(mpa)和拉伸速度等數(shù)據(jù)，拉伸至完全斷裂處停止，記錄拉伸距離，每組試樣數(shù)10個(gè)，共試樣20個(gè)，取最長(zhǎng)拉伸斷裂處距離長(zhǎng)度作為試樣標(biāo)距，分別對(duì)實(shí)施例7老化性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)后的拉伸樣條進(jìn)行拉伸強(qiáng)度性能實(shí)驗(yàn)，并將檢測(cè)結(jié)果記錄(見表二)。
表二實(shí)施例樣品與對(duì)比例樣品拉伸性能測(cè)試情況表
實(shí)施例9：凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料沖擊性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
對(duì)實(shí)施例1-6、對(duì)比例1-2沖擊片材和實(shí)施例7老化性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)后的沖擊片材分別進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)步驟：對(duì)比例1-2制備的沖擊片材(未老化試驗(yàn))試樣固定在支座上，用已知能量的擺錘打擊支撐成水平梁的試樣，沖擊線位于兩支座的正中，由擺錘一次沖擊使試樣完全破壞(斷裂成兩段)，根據(jù)設(shè)定好的沖擊能量(j)和沖擊速度(m/s)等數(shù)據(jù)，分別對(duì)實(shí)施例7老化性能檢測(cè)實(shí)驗(yàn)后的沖擊樣條進(jìn)行沖擊強(qiáng)度(kj/m2)性能實(shí)驗(yàn)，并將檢測(cè)結(jié)果記錄(見表三)。實(shí)驗(yàn)參照硬質(zhì)塑料簡(jiǎn)支梁沖擊試驗(yàn)方法(gb/t1049-93)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
表三實(shí)施例樣品與對(duì)比例樣品沖擊性能測(cè)試情況表
從上述實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果得知(見表一)，本發(fā)明制造的凹凸棒土/尼龍復(fù)合材料抗老化性能強(qiáng)、色牢度高、力學(xué)性能好。