一種凹凸棒土改性pbt材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種凹凸棒土改性pbt材料，它是由下述重量份的原料組成的：硫酸鋁鉀1?2、磷酸二氫鉀3?4、己內酰胺70?80、凹凸棒土10?13、乙酸鋅1?1.4、γ?氨丙基三乙氧基硅烷2?3、乙二酸18?20、聚對苯二甲酸丁二醇酯300?370、單硬脂酸甘油單酯2?4、2?巰基苯并咪唑1.7?2、丙烯酸丁酯10?15、乙撐雙硬脂酰胺2?3、聚四氫呋喃醚二醇4?6、生石灰2?3。本發(fā)明的材料能夠形成以母料為核心的“微網絡”結構，進而增加了聚酰胺基體材料的強度和韌性，并且，有利于復合材料在聚酰胺基體材料的分散。
【專利說明】
一種凹凸棒土改性Pbt材料及其制備方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及材料技術領域，尤其涉及一種凹凸棒土改性pbt材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]ZnO作為一種光催化型抗菌劑近些年來被廣泛研究，其在光催化作用下生成強氧化性的活性官能團來殺滅細菌。它具有無毒，無刺激性，穩(wěn)定性好，高溫下難分解，時效長久，價格低廉，資源豐富等優(yōu)點，具有廣闊的應用前景；
目前，用于負載光催化劑的常用載體主要有碳納米管(CNTs)及活性炭，介孔材料，白炭黑以及沸石等通過負載可以獲得尺寸均勻的納米顆粒，同時又保證了納米功能復合材料的高穩(wěn)定性。納米光催化劑/多孔礦物復合體系，即把納米半導體光催化劑組裝或負載到礦物材料的孔隙中或者表面上，不但解決了納米光催化劑顆粒的團聚問題，減少其用量，同時還利用多孔礦物的高比表面積、強吸附特性實現水中或空氣中污染物的靶向富集，通過光催化劑更有效地進行光降解；
因此納米光催化劑/多孔礦物復合體系既能提高光催化材料的光降解效率，又降低了其用量和制備成本，做到了優(yōu)勢互補，這種負載型復合材料既保留了納米顆粒本身的性質，同時通過納米顆粒與基體之間的界面親合，又會產生一些新的組合體效應，使整個復合體系表現為特有的協同增強效應，從而顯著提高材料的功能特性，但目前所用載體大多都存在著價格昂貴、表面活性點低等缺點，因此，研究和開發(fā)一種新型的載體材料正越來越受到學者們的重視，尋找一種價格低廉、表面活性高且穩(wěn)定性好的新型載體顯得十分必要；
聚酰胺由于其良好的力學性能、阻隔性能、耐磨性能、耐酸堿性能和良好的加工性能，作為工程塑料和非纖用材料越來越成為不可缺少的材料，其應用涉及汽車零部件、簾子布、輪胎子午線、電子電器、家庭用品等領域，用量成為聚酰胺產品中最多的品種。但在應用過程中，聚酰胺6材料的極性基團使得其易于吸收水分，造成了干態(tài)和低溫沖擊強度低、產品穩(wěn)定性差、摩擦易發(fā)生塑性形變、磨損嚴重等現象，另外，作為礦山工程塑料使用，不具備抗靜電性能，容易產生瓦斯爆炸等，從而影響其制品尺寸的穩(wěn)定性、抗磨減摩性能和電性能，這限制了它的應用范圍；
凹凸棒石作為一種天然的納米纖維狀粘土礦物，具有2:1型層鏈狀結構，其晶體結構中存在大量孔道結構，而且具有比表面積大、表面活性位點多、吸附能
強、優(yōu)良的生物相容性以及化學和熱穩(wěn)定性等特點，是一種經濟實用的載體材料，在生物、環(huán)境、新型材料等方面具有廣闊的應用前景；因此本發(fā)明的目的是將納米光催化劑與凹凸棒石進行有效的復合，然后有效的分散到聚酰胺中，制備一種新型的復合材料。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種凹凸棒土改性pbt材料及其制備方法。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術方案實現的: 一種凹凸棒土改性Pbt材料，它是由下述重量份的原料組成的:
硫酸鋁鉀1-2、磷酸二氫鉀3-4、己內酰胺70-80、凹凸棒土 10-13、乙酸鋅1_1.4、γ -氨丙基三乙氧基硅烷2-3、乙二酸18-20、聚對苯二甲酸丁二醇酯300-370、單硬脂酸甘油單酯2-
4、2_巰基苯并咪唑1.7-2、丙烯酸丁酯10-15、乙撐雙硬脂酰胺2-3、聚四氫呋喃醚二醇4-6、生石灰2-3。
[0005]—種所述的凹凸棒土改性pbt材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述磷酸二氫鉀加入到其重量10-12倍的去離子水中，攪拌均勻，加入凹凸棒土，升高溫度為80-90°C，保溫加熱至水干，送入300-350°C下煅燒1-2小時，冷卻至常溫，加入到3-5mol/l的鹽酸中酸化3-5小時，酸化溫度為20-35°C，過濾后將沉淀水洗3-4次，在80-90°C下干燥，磨成細粉，得活化凹凸棒土粉；
(2)取上述乙二酸重量的16-20%，加入到其重量25-30倍的無水乙醇中，攪拌均勻；
(3)將上述乙酸鋅加入到其重量70-80倍的、46-50%的乙醇溶液中，加入上述活化凹凸棒土粉，超聲10-20分鐘，滴加上述乙二酸的乙醇溶液，滴加完畢后磁力攪拌3-4分鐘，抽濾，將抽濾后的產物在110-116 °C下干燥3-5小時，送入馬弗爐中，在600-640°C下煅燒1.7_2小時，冷卻，得氧化鋅負載粉料；
(4)將上述硫酸鋁鉀、生石灰混合，加入到混合料重量10-15倍的去離子水中，攪拌均勻，加入氧化鋅負載粉料，在60-70 V下保溫攪拌20-30分鐘，過濾，得沉淀；
(5)將上述2-巰基苯并咪唑加入到聚四氫呋喃醚二醇中，在50-60°C下保溫攪拌10-16分鐘，加入單硬脂酸甘油單酯，攪拌至常溫，得酯分散液；
(6)將上述沉淀加入到其重量60-70倍的無水乙醇中，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，升高溫度為80_90°C，保溫攪拌1.7-2小時，抽濾，將沉淀水洗2-3次，在50-60°C下真空干燥20-30分鐘，得氨基改性氧化鋅負載粉料；
(7)取上述己內酰胺重量的10-16%、剩余乙二酸重量的20-30%，與氨基改性氧化鋅負載粉料混合，加入混合料重量8-10倍的蒸餾水，送入到反應釜中，升高溫度為190-200°C，保溫反應3-4小時，緩慢冷卻至常溫，過濾除去濾液，將沉淀干燥，研磨成細粉，得預聚改性氧化鋅負載粉料；
(8)將上述預聚改性氧化鋅負載粉料與剩余的己內酰胺混合，加入混合料重量4-7倍的蒸餾水，送入到反應釜中，升高溫度為200-230 °C，加入剩余的乙二酸，保溫反應3-3.5小時，加入上述酯分散液，攪拌均混合20-30分鐘，出料冷卻，在50-60°C下真空干燥1-2小時，得聚合改性氧化鋅負載粉料；
(9 )將上述聚合改性氧化鋅負載粉料與剩余各原料混合，高速攪拌均勻，送入雙螺桿擠出機擠出，經過拉條、冷卻、切粒、干燥處理，即得。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明首先對凹凸棒石進行煅燒和酸化處理，可以增加凹凸棒石表面的硅羥基基團，賦予凹凸棒石表面更多的負電荷，增加其對金屬陽離子的吸附能力，通過對吸附Zn2+離子的凹凸棒石原位沉淀獲得前驅體，通過鍛燒獲得ZnO/凹凸棒石復合材料，以凹凸棒石為載體，可以提尚ZnO納米粒子的分散性，獲得具有尚抗菌活性的復合材料，凹凸棒石作為層鏈狀硅酸鹽粘土，具比表面積大和潛在活性位點多等優(yōu)點，負載納米ZnO后，大大增加了 ZnO與微生物的接觸面積，基于凹凸棒石的高吸附活性，細菌可以被抗菌材料吸附在其周圍形成富集，使得ZnO納米顆粒更容易與細菌直接接觸，從而發(fā)揮其抗菌特性致細菌失活，然后將該復合材料參與到己內酰胺的預聚合過程中，利用己內酰胺開環(huán)產物氨基己酸與復合材料表面的氨基反應，使復合材料表面接枝一定量的聚酰胺預聚體，在其表面形成一層強的界面層;然后再參與聚酰胺的聚合過程，由于復合材料表面接枝的聚酰胺預聚體能夠參與己內酰胺的開環(huán)聚合，因此，能夠形成以母料為核心的“微網絡”結構，進而增加了聚酰胺基體材料的強度和韌性，并且，有利于復合材料在聚酰胺基體材料的分散。
【具體實施方式】
[0007]—種凹凸棒土改性pbt材料，它是由下述重量份的原料組成的:
硫酸鋁鉀1、磷酸二氫鉀3、己內酰胺70、凹凸棒土 10、乙酸鋅1、γ氨丙基三乙氧基硅烷
2、乙二酸18、聚對苯二甲酸丁二醇酯300、單硬脂酸甘油單酯2、2巰基苯并咪唑1.7、丙烯酸丁酯10、乙撐雙硬脂酰胺2、聚四氫呋喃醚二醇4、生石灰2。
[0008]一種所述的凹凸棒土改性pbt材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述磷酸二氫鉀加入到其重量10倍的去離子水中，攪拌均勻，加入凹凸棒土，升高溫度為80°C，保溫加熱至水干，送入300°C下煅燒I小時，冷卻至常溫，加入到3mol/l的鹽酸中酸化3小時，酸化溫度為20°C，過濾后將沉淀水洗3次，在80°C下干燥，磨成細粉，得活化凹凸棒土粉；
(2)取上述乙二酸重量的16%，加入到其重量25倍的無水乙醇中，攪拌均勻；
(3)將上述乙酸鋅加入到其重量70倍的、46%的乙醇溶液中，加入上述活化凹凸棒土粉，超聲10分鐘，滴加上述乙二酸的乙醇溶液，滴加完畢后磁力攪拌3分鐘，抽濾，將抽濾后的產物在110°C下干燥3小時，送入馬弗爐中，在600°C下煅燒1.7小時，冷卻，得氧化鋅負載粉料；
(4)將上述硫酸鋁鉀、生石灰混合，加入到混合料重量10倍的去離子水中，攪拌均勻，加入氧化鋅負載粉料，在60 V下保溫攪拌20分鐘，過濾，得沉淀；
(5)將上述2巰基苯并咪唑加入到聚四氫呋喃醚二醇中，在500C下保溫攪拌10分鐘，加入單硬脂酸甘油單酯，攪拌至常溫，得酯分散液；
(6)將上述沉淀加入到其重量60倍的無水乙醇中，加入γ氨丙基三乙氧基硅烷，升高溫度為80°C，保溫攪拌1.7小時，抽濾，將沉淀水洗2次，在50°C下真空干燥20分鐘，得氨基改性氧化鋅負載粉料；
(7)取上述己內酰胺重量的10%、剩余乙二酸重量的20%，與氨基改性氧化鋅負載粉料混合，加入混合料重量8倍的蒸餾水，送入到反應釜中，升高溫度為190°C，保溫反應3小時，緩慢冷卻至常溫，過濾除去濾液，將沉淀干燥，研磨成細粉，得預聚改性氧化鋅負載粉料；
(8)將上述預聚改性氧化鋅負載粉料與剩余的己內酰胺混合，加入混合料重量4倍的蒸餾水，送入到反應釜中，升高溫度為200°C，加入剩余的乙二酸，保溫反應3小時，加入上述酯分散液，攪拌均混合20分鐘，出料冷卻，在50°C下真空干燥I小時，得聚合改性氧化鋅負載粉料；
(9 )將上述聚合改性氧化鋅負載粉料與剩余各原料混合，高速攪拌均勻，送入雙螺桿擠出機擠出，經過拉條、冷卻、切粒、干燥處理，即得。
[0009]性能測試:
拉伸強度為94.8MPa;
缺口沖擊強度(KJ/m2)10.02;垂直燃燒(1.6mm) FV-O；
其中制備的氧化鋅負載粉料對大腸桿菌的最低抑菌濃度為0.lg/L。
【主權項】
1.一種凹凸棒土改性pbt材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 硫酸鋁鉀1-2、磷酸二氫鉀3-4、己內酰胺70-80、凹凸棒土 10-13、乙酸鋅1-1.4、γ-氨丙基三乙氧基硅烷2-3、乙二酸18-20、聚對苯二甲酸丁二醇酯300-370、單硬脂酸甘油單酯2-4、2_巰基苯并咪唑1.7-2、丙烯酸丁酯10-15、乙撐雙硬脂酰胺2-3、聚四氫呋喃醚二醇4-6、生石灰2-3。2.—種如權利要求1所述的凹凸棒土改性pbt材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將上述磷酸二氫鉀加入到其重量10-12倍的去離子水中，攪拌均勻，加入凹凸棒土，升高溫度為80-90°C，保溫加熱至水干，送入300-350°C下煅燒1-2小時，冷卻至常溫，加入到3-5mol/l的鹽酸中酸化3-5小時，酸化溫度為20-35°C，過濾后將沉淀水洗3-4次，在80-90°C下干燥，磨成細粉，得活化凹凸棒土粉； (2)取上述乙二酸重量的16-20%，加入到其重量25-30倍的無水乙醇中，攪拌均勻； (3)將上述乙酸鋅加入到其重量70-80倍的、46-50%的乙醇溶液中，加入上述活化凹凸棒土粉，超聲10-20分鐘，滴加上述乙二酸的乙醇溶液，滴加完畢后磁力攪拌3-4分鐘，抽濾，將抽濾后的產物在110-116 °C下干燥3-5小時，送入馬弗爐中，在600-640°C下煅燒1.7_2小時，冷卻，得氧化鋅負載粉料； (4)將上述硫酸鋁鉀、生石灰混合，加入到混合料重量10-15倍的去離子水中，攪拌均勻，加入氧化鋅負載粉料，在60-70 V下保溫攪拌20-30分鐘，過濾，得沉淀； (5)將上述2-巰基苯并咪唑加入到聚四氫呋喃醚二醇中，在50-60°C下保溫攪拌10-16分鐘，加入單硬脂酸甘油單酯，攪拌至常溫，得酯分散液； (6)將上述沉淀加入到其重量60-70倍的無水乙醇中，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷，升高溫度為80_90°C，保溫攪拌1.7-2小時，抽濾，將沉淀水洗2-3次，在50-60°C下真空干燥20-30分鐘，得氨基改性氧化鋅負載粉料； (7)取上述己內酰胺重量的10-16%、剩余乙二酸重量的20-30%，與氨基改性氧化鋅負載粉料混合，加入混合料重量8-10倍的蒸餾水，送入到反應釜中，升高溫度為190-200°C，保溫反應3-4小時，緩慢冷卻至常溫，過濾除去濾液，將沉淀干燥，研磨成細粉，得預聚改性氧化鋅負載粉料； (8)將上述預聚改性氧化鋅負載粉料與剩余的己內酰胺混合，加入混合料重量4-7倍的蒸餾水，送入到反應釜中，升高溫度為200-230 °C，加入剩余的乙二酸，保溫反應3-3.5小時，加入上述酯分散液，攪拌均混合20-30分鐘，出料冷卻，在50-60°C下真空干燥1-2小時，得聚合改性氧化鋅負載粉料； (9)將上述聚合改性氧化鋅負載粉料與剩余各原料混合，高速攪拌均勻，送入雙螺桿擠出機擠出，經過拉條、冷卻、切粒、干燥處理，即得。
【文檔編號】C08K13/06GK105838043SQ201610231208
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】孟勇
【申請人】滁州優(yōu)勝高分子材料有限公司