一种水响应型尼龙复合材料的制备方法及应用技术

技术编号：40901476 阅读：3 留言：0更新日期：2024-04-18 11:19

本发明专利技术公开一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：先采用硅烷偶联剂对麻浆粕进行改性，得到改性麻浆粕；然后将聚对苯二甲酸乙二醇酯‑1，4‑环己烷二甲醇酯(PETG)与改性麻浆粕挤出造粒，制成PETG‑改性麻浆粕复合物，最后将尼龙6、PETG‑改性麻浆粕复合物、无水硫酸铜、憎水剂、相容剂、抗氧剂和硬脂酸进行熔融挤出造粒，制得该水响应型尼龙复合材料，具有良好的水响应能力、优异的长时塑形性以及良好的防水性能和抗菌防霉性能，是一款可应用于制作矫正鞋垫的功能型尼龙复合材料。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料，具体涉及的是一种水响应型尼龙复合材料的制备方法及应用。

技术介绍

1、矫正鞋垫是根据足部生物力学特征设计的，为人体提供保护、支撑及改善活动能力的辅助器具，置于鞋内与足部密切融合，通过调整足底与外界接触的面积、角度等改变足部生物力学结构及特征，分散足底压力，改善人体生物力学轴线，提高关节稳定性，解决人体由于外界因素、下肢生物力学异常及代偿等引起的各关节及人体姿势异常等问题，被广泛应用于医疗康复等领域。

2、聚酰胺6(尼龙6)是一种常见的工程塑料，因其具有良好的热塑性、耐磨性和自润滑性，常用来制成矫正鞋垫。但是，在实际应用过程中存在以下问题：一是尼龙6作为结晶性材料，在室温塑形过程中容易因结晶等因素造成可塑形时间窗口缩短，仅维持10～20秒，未能符合实际应用要求(工艺不低于30秒)；二是尼龙6材料本征不抗菌，容易导致矫正鞋垫生长霉菌，达不到应用要求(要求抗菌效果不低于99％，防霉等级0级)；三是矫正鞋垫在使用过程中容易因脚汗等因素长期处于潮湿环境，进一步诱发霉菌生长，不利于用户长期使用。

3、因此，开发一款具有水响应且长时塑形的功能型尼龙复合材料，对提高矫正鞋垫的使用效果和寿命，具有重要的现实意义和应用价值。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，制备得到的尼龙复合材料具有良好的水响应能力、优异的长时塑形性以及良好的防水性能和抗菌防霉性能，是一款可应用于制作矫正鞋垫的功能型尼龙复合材料。

<p>2、为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：

3、一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1、先将麻浆粕加入到无水乙醇中，然后加入硅烷偶联剂，在75～90℃下搅拌10～30min，随后过滤分离，并用无水乙醇洗净，在60～80℃下烘干，得到改性麻浆粕，加入的硅烷偶联剂的质量为麻浆粕质量的0.5wt％～2wt％；

5、步骤2、然后将petg与改性麻浆柏按照质量比3:7～5:5的比例进行混合，挤出造粒，加工温度为150～210℃，得到petg-改性麻浆粕复合物；

6、步骤3、然后将45wt％～60wt％尼龙6、30wt％～45wt％petg-改性麻浆粕复合物、1wt％～3wt％无水硫酸铜、2wt％～5wt％憎水剂、3wt％～8wt％相容剂、0.5wt％～2wt％抗氧剂和0.5wt％～2wt％硬脂酸进行混合，进行挤出造粒，加工温度为150～230℃，制备得到该水响应型尼龙复合材料。

7、步骤1中，所述麻浆粕为罗布麻麻浆粕，大麻麻浆粕和剑麻麻浆粕。

8、步骤1中，加入的麻浆粕与无水乙醇的质量比为1:6～1:10。

9、步骤1中，所述硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

10、步骤3中，所述无水硫酸铜的粒径不小于1200目。

11、步骤3中，所述憎水剂为甲基硅酸钠粉末和聚硅氧烷粉末中的至少一种。

12、步骤3中，所述相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为3％～5％)、乙烯-乙酸乙烯酯接枝马来酸酐(马来酸酐的接枝率为3％～5％)和乙烯-丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为3％～6％)中的至少一种。

13、步骤3中，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的至少一种。

14、该水响应型尼龙复合材料的制备方法制备得到的水响应型尼龙复合材料应用于矫正鞋垫的制作。

15、采用上述技术方案后，本专利技术一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，具有以下优点：

16、1、具有长时塑形能力：采用petg-改性麻浆粕复合物、相容剂等对尼龙6进行改性，有效抑制了尼龙6分子链的结晶能力，降低了尼龙复合材料的相对结晶度，使其制作的矫正鞋垫在加工塑形时，可塑性的操作时间长(不低于32s，基本维持在32～44s)；

17、2、具有良好的防水作用和水分响应能力：采用petg-改性麻浆粕复合物、憎水剂和相容剂等对尼龙6进行改性，一方面，通过添加低吸水率材料(petg)部分替代尼龙6，实现复合材料防水；另一方面，憎水剂在接触空气中的水分后会形成致密防水层，进一步阻挡水气进入，也能降低材料的吸水率(不高于0.7％，基本维持在0.4％～0.7％)，此外，无水硫酸铜作为水分响应剂，可以通过显色反应起到预警作用，利于用户做出判断，对矫正鞋垫进行烘晒，提高矫正鞋垫的使用寿命；

18、3、具有良好的抗菌性能和防霉等级：一方面，麻浆粕和无水硫酸铜均有抗菌作用，通过引入两者赋予了尼龙复合材料抗菌效果；另一方面，经由petg、憎水剂、相容剂等改性的尼龙复合材料具有良好的疏水效果，可抑制霉菌在材料表层进行附着，综合作用下实现了尼龙复合材料良好的抗菌性能(不低于99.3％，维持在99.3％～99.7％)和防霉性能(防霉等级0级)。

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【技术保护点】

1.一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述麻浆粕为罗布麻麻浆粕，大麻麻浆粕和剑麻麻浆粕。

3.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，加入的麻浆粕与无水乙醇的质量比为1:6～1:10。

4.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述无水硫酸铜的粒径不小于1200目。

6.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述憎水剂为甲基硅酸钠粉末和聚硅氧烷粉末中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述相容剂为乙烯-辛烯共聚物接枝甲基

8.根据权利要求7所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：所述乙烯-辛烯共聚物接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为3％～5％，所述乙烯-乙酸乙烯酯接枝马来酸酐中马来酸酐的接枝率为3％～5％，所述乙烯-丙烯酸丁酯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯中甲基丙烯酸缩水甘油酯的接枝率为3％～6％。

9.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂1076中的至少一种。

10.由权利要求1～9任一项权利要求所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法制备得到的水响应型尼龙复合材料应用于矫正鞋垫的制作。

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【技术特征摘要】

1.一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述麻浆粕为罗布麻麻浆粕，大麻麻浆粕和剑麻麻浆粕。

3.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，加入的麻浆粕与无水乙醇的质量比为1:6～1:10。

4.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，所述硅烷偶联剂为γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷和n-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述无水硫酸铜的粒径不小于1200目。

6.根据权利要求1所述的一种水响应型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述憎水剂为甲基硅酸钠粉末和聚硅氧烷粉末中的至少一种。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽，卓杰，王经逸，林鸿裕，
申请(专利权)人：福建永聚兴新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：

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