本发明专利技术提供了一种新型有机化蒙脱土增韧增强尼龙的制备方法。包括如下步骤：将蒙脱土溶于极性溶剂中溶胀，然后加入作为插层剂的ω－十二内酰胺的有机溶液，获得有机化的蒙脱土；然后将有机化的蒙脱土加入己内酰胺中，在氮气保护下，１００－１２０℃搅拌４～８小时，在真空度为９９３３１－９９９９７Ｐａ下抽真空１５～６０分钟，然后加入己内酰胺钠、２，４－甲苯二异氰酸酯以及其他助剂，进行浇铸或者反应挤出，即获得产物。本发明专利技术的方法，制备了一种能够有效的结合蒙脱土与尼龙基体间连接力的插层剂，这种插层剂处理的蒙脱土制备的蒙脱土／尼龙纳米复合材料既具有高强度、高模量、高阻隔的特点，又具有高的缺口冲击强度和断裂伸长率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种增韧增强型蒙脱土/尼龙纳米复合材料的插层聚合浇铸或反应挤出制造方法，尤其涉及一种新型蒙脱土的有机化处理方法、、配方、工艺。
技术介绍
所谓纳米复合材料是指，作为分散相材料尺寸至少在一维方向的尺寸小于100nm的复合材料。由于纳米粒子的表面效应、体积效应、量子尺寸效应以及宏观量子效应等，将明显改善聚合物基体的刚度、强度、韧性等性能。蒙脱土的主要成分为硅酸盐类，其片层厚度仅为0.96-2.1nm，当在材料中达到纳米级分散时，如上所述其材料的性能将会发生很大的改变。蒙脱土/尼龙纳米复合材料由于具有高强度、高模量和高的阻隔性能，得到了广泛的研究与应用。日本Unitika公司在1976年就研究出一种尼龙/层状硅酸盐(无机粘土)复合材料，专利号为Japan，Patent No.JP-A-51-109998。其后Toyota公司进一步研究了ε-己内酰胺分别在未改性蒙脱土与有机化蒙脱土存在下聚合的产品性能，专利号United States，Patent No.4739007。还有一些研究了有机改性蒙脱土/尼龙6基体在双螺杆中熔融加工技术，例如United States，Patent No.5747560。近年来我国在这方面的研究也取得了很大的成果，中科院化学所的漆宗能教授采用单体插层缩聚技术制备了尼龙/蒙脱土纳米复合材料，其材料的热变形温度有大幅度的提高。中科院化学所的王德禧教授也进行了尼龙6纳米粘土母粒的应用研究。蒙脱土/尼龙纳米复合材料的性能的好坏，一项关键因素在于蒙脱土插层剂的选择和处理方式以及它在聚合物基体中的分散、剥离情况。关于蒙脱土的有机化有很多的专利报道，美国Nanocor Ltd..申请了很多这方面的专利。比如US Patent No.6,399,690、6,391,449、6,387,996、6,380,295、6,376,591、6,287,634、6,262,162、6,251,980、6,242,500、6,235,533、6,232,388、6,228,903、6,225,394、6,126,734、6,124,365、6,107,387、6,090,734、6,057,396、6,050,509、5,998,528、5,952,059、5,880,197、5,877,248、5,849,830、5,844,032、5,830,528、5,804,613、5,760,121、5,721,306、5,698,624、5,578,672、5,552,496。通常制备蒙脱土/尼龙纳米复合材料所用的有机蒙脱土，一般以不同碳链长度的氨基酸类插层对蒙脱土进行有机化处理的，然后有机化的蒙脱土与尼龙在双螺杆中挤出，或者与己内酰胺进行缩聚反应。这样制备的蒙脱土/尼龙纳米复合材料通常模量、强度、抗热变形温度和阻隔效果提高，但是缺口冲击和拉伸断裂伸长率都有明显的降低，显著降低了蒙脱土/尼龙纳米复合材料的使用范围，导致蒙脱土/尼龙纳米复合材料韧性降低的主要因素是蒙脱土与尼龙基体间没有强的结合力，从而导致材料韧性下降。如果存在某种处理剂能够以化学键力连接蒙脱土与尼龙基体，则能显著提高这种蒙脱土/尼龙纳米复合材料的韧性而不降低材料的强度。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是公开，以克服上述技术存在的蒙脱土/尼龙纳米复合材料的缺陷。本专利技术的方法包括如下步骤将蒙脱土溶于极性溶剂中，溶胀4～8小时，然后加入作为插层剂的ω-十二内酰胺的有机溶液，ω-十二内酰胺的加入量以蒙脱土总重量计为10～50％，搅拌20～28小时，过滤、洗涤，60～90℃真空干燥20～26小时，研磨至180～220目，获得有机化的蒙脱土；所述的极性溶剂选自乙醇、丙酮或二甲苯等有机溶剂；所述的ω-十二内酰胺有机溶液选自ω-十二内酰胺与乙醇、丙酮、二甲苯、盐酸、磷酸或硫酸等中的一种的混合溶液，溶液的重量浓度为0-30％；将有机化的蒙脱土加入己内酰胺中，在氮气保护下，100-120℃搅拌4～8小时，在真空度为99331-99997Pa下抽真空15～60分钟，然后加入己内酰胺钠、2，4-甲苯二异氰酸酯以及其他助剂，进行浇铸或者反应挤出，即获得产物，反应过程的重量份数为有机化的蒙脱土 0.4-2份己内酰胺100份己内酰胺钠 0.2-4份2，4-甲苯二异氰酸酯 0.2-1份其他助剂0～1份所说的其他助剂可以是抗氧剂、阻燃剂、脱膜剂等。本专利技术的方法，制备了一种能够有效的结合蒙脱土与尼龙基体间连接力的插层剂，这种插层剂处理的蒙脱土制备的蒙脱土/尼龙纳米复合材料既具有高强度、高模量、高阻隔的特点，又具有高的缺口冲击强度和断裂伸长率。所述的增强尼龙复合材料的力学性能的测试标准如下 具体实施方式实施例1有机蒙脱土的制备将7克的ω-十二内酰胺溶于100ml乙醇当中，加入3ml的浓盐酸(36w％)搅拌。取20克的钠蒙脱土(阳离子交换容量CEC＝100mmol/100g)溶于500ml丙酮中溶胀6小时，将ω-十二内酰胺溶液倒入蒙脱土悬浮液中加热，保持温度60℃搅拌24小时，过滤洗涤至无氯离子，70℃真空干燥22小时，研磨至200目。将1％量的按上述方法制备的有机化蒙脱土加入己内酰胺中，通入高纯氮气保护搅拌6小时，温度控制在110℃。抽真空30分钟，真空度为99997Pa，加入己内酰胺钠4％、2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)0.6％，混合均匀，在180℃条件下进行浇铸。制备的蒙脱土/尼龙纳米复合材料性能见附表1。实施例2同实施例2，仅改变有机化蒙脱土含量为2％，制备的蒙脱土/尼龙纳米复合材料性能见附表1。实施例3同实施例2，仅改变有机化蒙脱土含量为3％，制备的蒙脱土/尼龙纳米复合材料性能见附表1。实施例4同实施例2，仅改变有机化蒙脱土含量为5％，制备的蒙脱土/尼龙纳米复合材料，制备的蒙脱土/尼龙纳米复合材料性能见附表1。对比例1补充对比实施例，采用实施例2相同的方法，但是，蒙脱土不进行有机化，制备的蒙脱土/尼龙纳米复合材料性能见附表1。性能见附表1。 权利要求1.一种有机化蒙脱土增韧增强尼龙的制备方法，其特征在于，包括如下步骤将蒙脱土溶于极性溶剂中，溶胀，然后加入作为插层剂的ω-十二内酰胺的有机溶液，ω-十二内酰胺的加入量以蒙脱土总重量计为10～50％，搅拌，过滤、洗涤，真空干燥，研磨，获得有机化的蒙脱土；将有机化的蒙脱土加入己内酰胺中，在氮气保护下，搅拌混合，在真空度为99331-99997Pa下抽真空，然后加入己内酰胺钠、2，4-甲苯二异氰酸酯以及其他助剂，进行浇铸或者反应挤出，即获得产物，反应过程的重量份数为有机化的蒙脱土 0.4-2份己内酰胺 100份己内酰胺钠 0.2-4份2，4-甲苯二异氰酸酯 0.2-1份其他助剂 0～1份。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，ω-十二内酰胺的加入后搅拌20～28小时，70-80℃真空干燥20～26小时，研磨至180～220目。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的极性溶剂选自乙醇、丙酮或二甲苯。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的ω-十二内酰胺有机溶液选自ω-十二内酰胺与乙醇、丙酮、二甲苯、盐酸、磷酸或硫酸等中的一种的混合溶液。5.根据权利要求4所本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种有机化蒙脱土增韧增强尼龙的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将蒙脱土溶于极性溶剂中，溶胀，然后加入作为插层剂的ω－十二内酰胺的有机溶液，ω－十二内酰胺的加入量以蒙脱土总重量计为１０～５０％，搅拌，过滤、洗涤，真空干燥，研磨，获 得有机化的蒙脱土；将有机化的蒙脱土加入己内酰胺中，在氮气保护下，搅拌混合，在真空度为９９３３１－９９９９７Ｐａ下抽真空，然后加入己内酰胺钠、２，４－甲苯二异氰酸酯以及其他助剂，进行浇铸或者反应挤出，即获得产物，反应过程的重量份数为： 有机化的蒙脱土０．４－２份己内酰胺１００份己内酰胺钠０．２－４份２，４－甲苯二异氰酸酯０．２－１份其他助剂０～１份。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘安栋，解廷秀，杨桂生，
申请(专利权)人：上海杰事杰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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