本发明专利技术公开了铸型尼龙/凹凸棒石粘土复合材料的制备方法，该制备方法首先由六甲基磷酰三胺、凹凸棒石粘土和甲苯二异氰酸酯按确定比例制成分散悬胶体，再将该分散悬胶体作为铸型尼龙的功能改性剂添加到己内酰胺聚合单体中，以氢氧化钠-甲苯二异氰酸酯为催化活化体系，引发己内酰胺阴离子开环聚合反应，于模具中常压下完成聚合并同时成型。本发明专利技术的制备工艺简单高效，具有工业实用价值，所制备的铸型尼龙/凹凸棒石粘土复合材料在保持了普通铸型尼龙的较高拉伸强度的基础上，有效强化了韧性和抗冲击性能，可以更好地满足在众多工业领域代替有色金属及合金钢制造机械部件的使用要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，具体涉及一种利用催化活化阴离子开环聚合制备。
技术介绍
建立在催化活化阴离子开环聚合基础上开发制造的铸型尼龙生产工艺简单，铸件的机械强度优于水解开环缩聚尼龙，可以在冶金、矿山、交通、运输等领域部分代替有色金属及合金钢制造滑块、轴套、轴瓦、托辊、滑轮、凸轮、导向轮等耐磨机械部件。聚合物基粘土复合材料是目前的研究热点，既有助于改善聚合物的材料性能，又拓展了粘土这一天然资源的高附加值应用。尼龙/凹凸棒石粘土复合材料及制备方法的专利主要集中在水解开环缩聚尼龙(如授权公告号CN 100487053C专利)、原位反应挤出尼龙 (如授权公告号CN 1314730C专利、公开号CN 101235198A专利申请)及尼龙聚合体与凹凸棒石粘土直接熔融共混造粒(如授权公告号CN 100503727C专利)。铸型尼龙制造的关键在于确保聚合前原料所含微量水分和反应生成的水完全脱除，脱水工艺采用真空蒸馏操作实现。凹凸棒石晶体所含的外表面吸附水、孔道吸附水和结晶水均构成铸型尼龙/凹凸棒石粘土复合材料制备过程的阻聚因素，必须预先对凹凸棒石粘土进行高温煅烧处理，才能有效除去吸附水和结晶水。高温煅烧处理后的凹凸棒石粘土在进行现有技术的表面有机化修饰的过程中会面临重新含有吸附水和结晶水的问题，仅利用铸型尼龙制造工艺中的真空蒸馏脱水不能完全脱除这些水分，然而，在制备铸型尼龙/ 凹凸棒石粘土复合材料时，使用经过有机化修饰的凹凸棒石粘土是重要的，因为凹凸棒石粘土是链层状结构含镁铝硅酸盐无机矿物，无机矿物只有在有机聚合物铸型尼龙基体中良好相容和充分分散才能有效发挥对铸型尼龙材料性能的改进作用，对凹凸棒石粘土预先进行特定的有机化修饰是保证提高铸型尼龙/凹凸棒石粘土复合材料微观界面结合力和相容性的前提，而且，有机化修饰的凹凸棒石粘土也有利于在有机聚合物铸型尼龙基体中的充分分散。中国专利申请(公开号CN 101768355A)公开了一种阴离子开环法制备凹凸棒石粘土 /尼龙6纳米复合材料的方法，使用了干燥的凹凸棒石粘土，以超声波强化分散效果， 没有提及是否对凹凸棒石粘土进行有机化修饰，也没有公布所制备的复合材料力学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，通过该制备方法得到的复合材料保持了普通铸型尼龙的较高拉伸强度，同时有效强化了韧性和抗冲击性能，可以更好地满足在众多工业领域代替有色金属及合金钢制造机械部件的使用要求。本专利技术的技术解决方案是首先，制备一种分散悬胶体，该分散悬胶体用作铸型尼龙的功能改性剂，由六甲基磷酰三胺、已煅烧干燥的凹凸棒石粘土和甲苯二异氰酸酯按比例制成，其中，六甲基磷酰三胺是悬胶体的分散介质，同时兼具有和己内酰胺单体及尼龙聚合体的良好混溶性质，凹凸棒石粘土作为悬胶体分散质，其表面硅羟基和甲苯二异氰酸酯的异氰酸酯基发生反应产生化学键合，在分散悬胶体制备过程中完成凹凸棒石粘土的有机化修饰，该分散悬胶体不含对后续铸型尼龙/凹凸棒石粘土复合材料制备产生阻聚作用的水分；然后，在已脱除水分的己内酰胺熔体中加入一定比例的该分散悬胶体，通过氢氧化钠-甲苯二异氰酸酯催化活化体系引发已内酰胺阴离子开环聚合反应，于常压下将反应物料铸入已预热保温模具中完成聚合并同时成型，得到铸型尼龙/凹凸棒石粘土复合材料。其中，单体己内酰胺为聚合级工业品；凹凸棒石粘土为江苏玖川粘土科技发展有限公司分级提纯商品，型号JC-J503、纯度彡99. 9%、分散粒度(< 6.5ym) ^ 98、分子式为 Mg5Si8O2tl (OH)2 (OH2) 4·4Η20，在制备分散悬胶体前经热处理，于500°C煅烧^ir后冷却至常温； 六甲基磷酰三胺为工业品，纯度彡99. 0%、相对密度1. 024(250C )、分子式为C6H18N3OP,在制备分散悬胶体前经减压蒸馏纯化处理，于1. 47kl^压力时收集105 107°C馏分；氢氧化钠和甲苯二异氰酸酯为试剂级化学品；制备分散悬胶体的原料质量配比为六甲基磷酰三胺凹凸棒石粘土 甲苯二异氰酸酯=16 1 1 ；制备铸型尼龙/凹凸棒石粘土复合材料的原料质量配比为己内酰胺(单体)分散悬胶体(功能改性剂)氢氧化钠(聚合催化剂)甲苯二异氰酸酯(聚合活化剂)=100 2. 25 9 0.1 0.2 0.15 0.35，其中，优选质量配比为100 4. 5 6. 5 0.14 0.16 0. 25 0. 3 ；聚合模具为不锈钢或普通钢材质。本专利技术包括以下具体步骤(1)分散悬胶体制备将上述质量配比的已纯化处理的六甲基磷酰三胺、已热处理的凹凸棒石粘土和甲苯二异氰酸酯分别准确计量，置于搅拌反应器中，通入干燥氮气保护，充分搅拌，于80°C温度、常压下反应4hr，制得分散悬胶体浆料，冷却该分散悬胶体至常温，保存于盛有无水氯化钙的干燥器中备用；(2)浓缩反应活性料制备将上述1/3质量的己内酰胺和氢氧化钠同时投入不锈钢活性料釜中，减压至1. 33kPa以下压力，于120 135°C温度下反应，蒸馏脱除水分，维持减压状态30min，得到含有己内酰胺钠盐的浓缩反应活性料，解除真空，通入干燥氮气至常压，保持浓缩反应活性料温度为160 170°C ；(3)功能复合料制备将上述剩余2/3质量的己内酰胺投入不锈钢配料釜中，减压至 1. 以下压力，于120 135°C温度下蒸馏脱除水分，维持减压状态20min，解除真空，通入干燥氮气至常压，加入准确计量的分散悬胶体浆料，混合均勻成为功能复合料，保持该功能复合料温度为160 170°C ；(4)反应液浇铸聚合将步骤2的浓缩反应活性料、步骤3的功能复合料和上述聚合活化剂甲苯二异氰酸酯迅速混合成为反应液，浇铸入温度为170 190°C的模具内，反应浇铸液温度160 170°C，反应浇铸液聚合并凝固成型后保温30min，逐步冷却脱模，得到铸型尼龙/凹凸棒石粘土复合材料。本专利技术的有益效果在于1、由本专利技术制备方法得到的铸型尼龙/凹凸棒石粘土复合材料在保持了普通铸型尼龙所具备的较高拉伸强度的基础上，有效强化了韧性和抗冲击性能，可以更好地满足在众多工业领域代替有色金属及合金钢制造机械部件的使用要求。2、分散悬胶体制备过程简单，保存于干燥器中作为铸型尼龙的功能改性剂可多次取用，计量和添加操作方便；3、在制备铸型尼龙/凹凸棒石粘土复合材料时采用了常规的铸型尼龙制造工艺，简单高效，具有工业实用价值。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术的技术解决方案作进一步说明，这些实施例不能理解为是对技术解决方案的限制。实施例1 依以下具体步骤制备复合材料(1)分散悬胶体制备将800g已纯化处理的六甲基磷酰三胺、50g已热处理的凹凸棒石粘土和50g甲苯二异氰酸酯分别准确计量，置于搅拌反应器中，通入干燥氮气保护，充分搅拌，于80°C温度、常压下反应4hr，制得分散悬胶体浆料，冷却该分散悬胶体浆料至常温，保存于盛有无水氯化钙的干燥器中备用；(2)浓缩反应活性料制备将IOOOg己内酰胺和3.Og氢氧化钠同时投入不锈钢活性料釜中，减压至1. 33kPa以下压力，于120°C温度下反应，蒸馏脱除水分，维持减压状态30min， 得到含有己内酰胺钠盐的浓缩反应活性料，解除真空，通入干燥氮气至常压，保持浓缩反应活性料温度为160本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程晓春，金叶玲，吴洁，冯良东，徐海青，谭立强，朱小红，李爱平，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：
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