一种尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多官能化有机蒙脱土/尼龙6复合材料的制备方法，其利用含羧基的有机蒙脱土与含八氨基的笼型倍半硅氧烷反应，以提高有机蒙脱土与尼龙6的相互作用，从而与尼龙6复合制备高性能复合材料。制备过程是首先将含羧基的有机改性蒙脱土与二氯亚砜反应以活化羧基，再将其与八氨苯基笼型倍半硅氧烷（POSS）反应生成POSS改性的有机蒙脱土，即多官能化有机蒙脱土，再将其与尼龙6熔融挤出制备蒙脱土/尼龙6复合材料。本发明专利技术所制备的多官能化有机蒙脱土是一种含有多个氨基的新型有机蒙脱土，它与尼龙基体的相互作用很强，因此所得到的复合材料性能优异，另外改性方法简单，复合材料制备过程中不用更改常用挤出流程，适宜大规模生产。

Preparation method of nylon multifunctional organic montmorillonite composite material

The invention discloses a method for preparing polyfunctional organic MMT / nylon 6 composites, the use of organic montmorillonite containing carboxyl containing eight amino silsesquioxane reaction, in order to improve the interaction of organic montmorillonite and nylon 6, thus producing high performance composite material and nylon 6 composite system. Is prepared through the carboxyl group containing organic reaction of montmorillonite and two chloro sulfoxide to activate the carboxyl group, and then with eight amino phenyl silsesquioxane (POSS) reaction of POSS modified organic montmorillonoid, namely multi functionalized organic montmorillonite, and the nylon 6 melt extrusion preparation of MMT / nylon 6 composites. Multifunctional prepared by the invention of organic montmorillonite is a kind of organic montmorillonite containing amino groups, its interaction with the nylon matrix is very strong, so the properties of the composites are excellent, the modified method is simple, in the preparation process of the composite without changing the common extrusion process, suitable for mass production.

【技术实现步骤摘要】
一种尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法
本专利技术属于复合材料制备
，具体涉及一种尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法。
技术介绍
蒙脱土是一种片层状的硅酸盐天然矿物，为膨润土矿的主要矿物组分。尽管它的长及宽的尺寸范围是几百纳米，但它的厚度仅为1nm左右。聚合物插层层状硅酸盐(PLS)是继sol-gel之后出现的又一制备有机-无机复合材料的新方法。该方法是利用层状硅酸盐层间含有可置换阳离子的特点，首先通过有机化处理将有机阳离子引入到蒙脱土层间，使蒙脱土由亲水性变成亲油性，然后利用有机蒙脱土与聚合物或有机单体间的相互作用，使聚合物或单体插入到其层间，实现蒙脱土与有机分子间的纳米复合。利用PLS法，最先成功制备了尼龙/蒙脱土纳米复合材料，该材料具有比纯尼龙高得多的强度、刚度、热变形温度和突出的耐磨性。对于蒙脱土来说，层间阳离子为可交换阳离子如Ca2+、Mg2+、Na+等,它们很容易与有机或无机阳离子进行交换得到离子交换型粘土。满足聚合物插层的粘土矿物质应具有适当的阳离子交换容量。许多单核或多核有机阳离子、有机金属络合物及生物阳离子均可通过离子交换作用引入到粘土层间。不同尺寸的阳离子通过离子交换作用引入到层间，导致层间距增加，由数纳米增加到十几纳米，在适当的聚合条件下，单体在受限空间内聚合可能导致粘土层崩塌，解离成单层，使粘土以约1nm厚的片层分散于聚合物基体中，形成纳米级混杂材料。因此插层剂的选择是制备PLS纳米复合材料的关键步骤之一。它必须符合以下几个条件[84]：(1)容易进入层状硅酸盐晶片(001面)间的纳米空间，并能显著增大粘土晶片间层间距；(2)插层剂分子应与聚合物单体或高分子链具有较强的物理或化学作用，以利于单体或聚合物插层反应的进行，并且可以增强粘土片层与聚合物两相间的界面粘结，有助于提高复合材料的性能。从分子设计的观点来看，插层剂有机阳离子的分子结构应与单体及其聚合物相容，可具有参与聚合的基团，这样聚合物基体能够通过离子键同硅酸盐片层相连接，大大提高聚合物与层状硅酸盐间的界面相互作用；(3)价廉易得,最好是现有的工业品。常用的插层剂有烷基铵盐、季铵盐、吡啶类衍生物和其它阳离子型表面活性剂等。从市售的一些有机蒙脱土分析，具有官能团的有机蒙脱土不多，一般也局限在羧基、羟基等有限的几种，另外它们与一般的聚合物之间的相互作用不大，因此如果对现有的有机蒙脱土进行进一步改性，制备具有多个官能基团，然后在于聚合物复合，是一种简单方便且有效的制备聚合物/蒙脱土复合材料的方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种具有较高力学、热学及耐磨性较好的尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术提供一种尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法，其包括以下步骤：a）有机蒙脱土的再次改性：将二氯亚砜加入到十八羧基溴化铵改性的有机蒙脱土中，搅拌升温于60~90℃下回流20~30小时，然后过滤洗涤，得到含有亚硫酰氯基团的有机改性蒙脱土；b）将含有亚硫酰氯基团的有机改性蒙脱土加入四氢呋喃溶液中，其含量为2mg/ml-20mg/ml，然后加入八氨苯基POSS，其质量为蒙脱土质量的1-2倍，搅拌升温于60~90℃下回流20~30小时，然后过滤洗涤，得到POSS改性的有机蒙脱土，即多官能化有机蒙脱土；c）将尼龙6、尼龙6质量的1-10%的POSS改性有机蒙脱土放入混合机中混合均匀，后经挤出造粒，得到复合材料粒料。进一步地，步骤a）中，有机蒙脱土在二氯亚砜中的含量为2mg/ml-20mg/ml。进一步地，步骤b）中，含有亚硫酰氯基团的有机改性蒙脱土在四氢呋喃溶液中的含量为2mg/ml-20mg/ml。本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术提供了一种针对有机改性蒙脱土的进一步改性方法，在有机改性蒙脱土中既引入酰胺键以增大与尼龙基体的相互作用，又引入多个氨基使这种作用进一步增强，从而制备高性能尼龙蒙脱土复合材料。本专利技术利用市售的有机蒙脱土为原料，将其进一步改性以增大其与尼龙6的相互作用和分散，从而制备高性能复合材料，所得多官能化有机蒙脱土具有多个氨基，是一种比有机蒙脱土更适合的无机填料，与聚合物基体的亲和力更强。POSS改性剂与原有有机蒙脱土为化学键和，因此在熔融加工过程中不会脱落，性能稳定。实现了对有机蒙脱土的再次改性，极大地改进了有机蒙脱土与聚合物材料的相互作用，分散性好。本专利技术操作相对简捷，成本低。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是本专利技术提供的尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料制备的工艺流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1利用八氨苯基POSS对18羧基溴化铵改性的有机蒙脱土进行改性，反应过程如图1所示。首先分别向250ml单口烧瓶中加入300mg的有机蒙脱土、磁子和约150ml二氯亚砜，在60℃条件下搅拌反应回流20小时。可以看到，反应前为浅黄褐色混浊液体，20小时候后为黑色浊液。用布氏漏斗抽滤得到灰黑色粉状即活化的有机蒙脱土。然后将抽滤得到的活化有机蒙脱土加入到250ml单口烧瓶中，再加入300mg八氨苯基POSS、磁子和约150ml四氢呋喃，在60℃条件下搅拌反应回流30小时。抽滤得到灰色粉状固体，放入真空干燥箱，在50摄氏度条件下真空干燥24h后，用研钵研磨成粉末，后继续干燥约24h得到最终的POSS改性的多官能化有机蒙脱土。将多官能化有机蒙脱土以尼龙6的质量百分比为1%，在230℃下挤出，制备出最终复合材料。实施例2利用八氨苯基POSS对18羧基溴化铵改性的有机蒙脱土进行改性，反应过程如图1所示。首先分别向250ml单口烧瓶中加入1.5g的有机蒙脱土、磁子和约150ml二氯亚砜，在90℃条件下搅拌反应回流20小时。可以看到，反应前为浅黄褐色混浊液体，20小时候后为黑色浊液。用布氏漏斗抽滤得到灰黑色粉状即活化的有机蒙脱土。然后将抽滤得到的活化有机蒙脱土加入到250ml单口烧瓶中，再加入3g八氨苯基POSS、磁子和约150ml四氢呋喃，在85℃条件下搅拌反应回流24小时。抽滤得到灰色粉状固体，放入真空干燥箱，在50摄氏度条件下真空干燥24h后，用研钵研磨成粉末，后继续干燥约24h得到最终的POSS改性的多官能化有机蒙脱土。将多官能化有机蒙脱土以尼龙6的质量百分比为5%，在250℃下挤出，制备出最终复合材料。实施例3利用八氨苯基POSS对18羧基溴化铵改性的有机蒙脱土进行改性，反应过程如图1所示。首先分别向1升单口烧瓶中加入12g的有机蒙脱土、磁子和约600ml二氯亚砜，在75℃条件下搅拌反应回流24小时。可以看到，反应前为浅黄褐色混浊液体，24小时候后为黑色浊液。用布氏漏斗抽滤得到灰黑色粉状即活化的有机蒙脱土。然后将抽滤得到的活化有机蒙脱土加入到1升单口烧瓶中，再加入24g八氨苯基POSS、磁子和约600ml四氢呋喃，在75℃条件下搅拌反应回流24小时。抽滤得到灰色粉状固体，放入真空干燥箱，在50摄氏度条件下真空干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a）有机蒙脱土的再次改性：将二氯亚砜加入到十八羧基溴化铵改性的有机蒙脱土中，搅拌升温于60~90℃下回流20~30小时，然后过滤洗涤，得到含有亚硫酰氯基团的有机改性蒙脱土；b）将含有亚硫酰氯基团的有机改性蒙脱土加入四氢呋喃溶液中，其含量为2mg/ml‑20mg/ml，然后加入八氨苯基POSS，其质量为蒙脱土质量的1‑2倍，搅拌升温于60~90℃下回流20~30小时，然后过滤洗涤，得到POSS改性的有机蒙脱土，即多官能化有机蒙脱土；c）将尼龙6、尼龙6质量的1‑10%的POSS改性有机蒙脱土放入混合机中混合均匀，后经挤出造粒，得到复合材料粒料。

【技术特征摘要】
1.一种尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a）有机蒙脱土的再次改性：将二氯亚砜加入到十八羧基溴化铵改性的有机蒙脱土中，搅拌升温于60~90℃下回流20~30小时，然后过滤洗涤，得到含有亚硫酰氯基团的有机改性蒙脱土；b）将含有亚硫酰氯基团的有机改性蒙脱土加入四氢呋喃溶液中，其含量为2mg/ml-20mg/ml，然后加入八氨苯基POSS，其质量为蒙脱土质量的1-2倍，搅拌升温于60~90℃下回流20~30小时，然后过滤洗涤，得到POSS改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世东，陈广新，董红飞，祁学勤，
申请(专利权)人：盐城神力制绳有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32