一种类水滑石-聚酰胺功能纳米复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子新材料技术领域，具体地说是涉及一种类水滑石-聚酰胺功能纳米复合材料及其制备方法。由100份聚酰胺单体、0.5～2份阴离子插层改性的类水滑石、0.2～0.5份活化剂和2～5份催化剂制成。将各种功能性的类水滑石分散于聚酰胺单体中，利用聚酰胺单体反应挤出原位聚合得到类水滑石-聚酰胺功能纳米复合材料。由于阴离子插层改性水滑石具有光、电、磁、生物等功能性，因此制备的功能纳米复合材料也具有多功能化，有望应用于电子、机械、食品包装、光、电、磁、生物医药、汽车配件、输送带等领域。采用双螺杆挤出反应工艺，有利于类水滑石在基体中均匀、呈纳米级分散，这使制备的纳米复合材料在所含填料较少时具有较优异的性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及高分子新材料
，具体地说是涉及。由100份聚酰胺单体、0.5～2份阴离子插层改性的类水滑石、0.2～0.5份活化剂和2～5份催化剂制成。将各种功能性的类水滑石分散于聚酰胺单体中，利用聚酰胺单体反应挤出原位聚合得到类水滑石-聚酰胺功能纳米复合材料。由于阴离子插层改性水滑石具有光、电、磁、生物等功能性，因此制备的功能纳米复合材料也具有多功能化，有望应用于电子、机械、食品包装、光、电、磁、生物医药、汽车配件、输送带等领域。采用双螺杆挤出反应工艺，有利于类水滑石在基体中均匀、呈纳米级分散，这使制备的纳米复合材料在所含填料较少时具有较优异的性能。【专利说明】
本专利技术涉及高分子新材料
，具体地说是涉及。
技术介绍
原位聚合方法制备的聚酰胺复合材料，因其具有所含填料较少、性能较高等特点而得到广泛研究。原位聚合法制备层状粘土/聚酰胺纳米复合材料的研究十分活跃，并获得了良好的发展。聚酰胺的反应挤出原位聚合工艺在能够促使内酰胺阴离子产生的催化剂以及通常能够促进生成聚合反应增长中心的助催化剂(活性剂)存在的情况下，内酰胺的阴离子聚合反应可在几分钟内以90%-95%的转化率生成高分子量的聚酰胺；已经有人采用反应挤出工艺成功制备了蒙脱土 /聚酰胺纳米复合材料，但还未见到反应挤出工艺制备水滑石/聚酰胺纳米复合材料的相关报道。水滑石(LDHs)是一种阴离子黏土，水滑石的化学组成决定其具有离子交换能力、 吸附和催化等性能；同时还具有耐热性、耐辐射性和耐酸碱性，因而成为在吸附、离子交换和催化以及光、电、磁等方面都具有巨大潜力和极具诱人前景的新材料。随着科学技术的发展，实验室已经可以成功制备各种功能性阴离子插层的类水滑石。将这些功能性阴离子插层的类水滑石与其他材料复合，以得到功能性的复合材料，将是一项值得深入研究的课题。
技术实现思路
`针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了。将各种功能性阴离子插层的类水滑石分散于聚酰胺单体中，利用聚酰胺单体反应挤出原位聚合得到功能纳米复合材料，可以通过调节类水滑石和内酰胺的种类，从而得到多种功能纳米复合材料。为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案为:一种类水滑石-聚酰胺功能纳米复合材料，由如下重量份的原料制成:聚酰胺单体100份；阴离子插层改性的类水滑石0.5~2份；催化剂2~5份；活化剂0.2~0.5份；其中，所述聚酰胺单体选自丁内酰胺、己内酰胺、辛内酰胺、庚内酰胺或十二内酰胺中的一种或多种的组合物；所述阴离子插层改性的类水滑石中的阴离子选自有机阴离子、聚合物阴离子、配合物阴离子、同多或杂多阴离子、生物化学阴离子中的一种；所述催化剂选自内酰胺金属化合物、碱金属、碱金属氢化物、碱金属氢氧化物、碱金属醇盐或Na2CO3中的一种或多种的组合物；所述活化剂选自异氰酸酯、N-乙酰基己内酰胺、酰氯或酸酐中的一种或多种的组合物。优选的，阴离子插层改性的类水滑石中，有机阴离子选自已二酸根、丙二酸根或对苯二甲酸根，聚合物阴离子选自聚乙烯基磺酸盐(poly (vinylsulfonate))、聚苯乙烯基磺酸盐(polytyrenesulfonate)、聚丙烯酸盐(polyacrylate)、聚苯胺(polyaniline)、离子化的聚乙烯醇(ionized polyvinyl alcohol)、聚乙烯基乙二醇(polyethylene glycol)或偶数聚苯乙烯(even polystyreneoligomer anion)中的聚合体阴离子,配合物阴离子选自 3_、 4_ 或 4_，同多或杂多阴离子选自 3_、 3_ 或 7_，生物化学阴离子源自于苏氨酸(Thr)、脯氨酸(Pro)、天冬氨酸(Asp)、甘氨酸 优选的，催化剂中，内酰胺金属化合物为己内酰胺钠，碱金属为钠、钾或锂，碱金属氢化物为NaH或LiH，碱金属氢氧化物为NaOH或K0H，碱金属醇盐选自甲醇钾或甲醇钠。优选的，活化剂中，异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，酰氯为乙酰氯或苯甲酰氯，酸酐为乙酸酐或邻苯二甲酸酐。优选的，所述阴离子插层改性的类水滑石为镁铝水滑石或锌铝水滑石。本专利技术的另一目的在于提供一种类水滑石-聚酰胺功能纳米复合材料的制备方法，包括反应挤出法，具体包括如下步骤:①、将100份聚酰胺单体和0.5~2份阴离子插层改性的类水滑石放入容器中，通氮气保护，升温至80~100°C机械搅拌I~5h，等分成两份并分别放入一容器中；②、向其中一容器中放入2~5份催化剂，向另一容器中放入0.2~0.5份活化剂， 两个容器均减压蒸馏20~60min，以除去水分；③、将两个容器中的除水后产物分别加入至双螺杆挤出反应设备的两个加料灌中，加料灌温度保持在100~150°C，调节两个加料灌的加料速度使其与双螺杆的挤出速度保持一致均为50~600r/min，控制双螺杆挤出反应设备的反应温度为100~300°C，反应时间为10~20min，所得聚合物再经过冷却、切粒和干燥处理。优选的，阴离子插层改性的类水滑石中，有机阴离子选自已二酸根、丙二酸根或对苯二甲酸根，聚合物阴离子选自聚乙烯基磺酸盐(poly (vinylsulfonate))、聚苯乙烯基磺酸盐(polytyrenesulfonate)、聚丙烯酸盐(polyacrylate)、聚苯胺(polyaniline)、离子化的聚乙烯醇(ionized polyvinyl alcohol)、聚乙烯基乙二醇(polyethylene glycol)或偶数聚苯乙烯(even polystyreneoligomer anion)中的聚合体阴离子,配合物阴离子选自 3_、 4_ 或 4_，同多或杂多阴离子选自 3_、 3_ 或 7_，生物化学阴离子源自于苏氨酸(Thr)、脯氨酸(Pro)、天冬氨酸(Asp)、甘氨酸优选的，催化剂中，内酰胺金属化合物为己内酰胺钠，碱金属为钠、钾或锂，碱金属氢化物为NaH或LiH，碱金属氢氧化物为NaOH或K0H，碱金属醇盐选自甲醇钾或甲醇钠。优选的，活化剂中，异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，酰氯为乙酰氯或苯甲酰氯，酸酐为乙酸酐或邻苯二甲酸酐。优选的，所述阴离子插层改性的类水滑石为镁铝水滑石或锌铝水滑石。与现有技术相比，本专利技术的有益效果表现在:1)、本专利技术将各种功能性阴离子插层的类水滑石分散于聚酰胺单体中，利用聚酰胺单体反应挤出原位聚合得到功能纳米复合材料。可以通过调节类水滑石和内酰胺的种类，从而得到多种功能纳米复合材料。同时，由于含有的阴离子插层改性水滑石具有光、电、 磁、生物等功能性，该材料具有多功能化，有望应用于电子、机械、食品包装、光、电、磁、生物医药、汽车配件、输送带等领域。2)、本专利技术采用双螺杆挤出反应制备工艺，有利于类水滑石在基体中均匀分散，且可出现了部分板层剥离的类水滑石，类水滑石在基体中呈纳米级分散，这使制备的纳米复合材料在所含填料较少时具有较优异的性能。3)、本专利技术的制备方法成本低，操作简单，反应时间较短，可连续大规模生产。【专利附图】【附图说明】图1是实施例2制备的类水滑石-聚酰胺紫外吸收功能纳米复合材料的扫描电镜照片图。其中图1a和图1b分别为产物的低、高倍率扫描电镜照片。图2是实施例2制备的类水滑石-聚酰胺紫外吸收功能纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种类水滑石?聚酰胺功能纳米复合材料，其特征是该复合材料由如下重量份的原料制成：聚酰胺单体????????????????100份；阴离子插层改性的类水滑石??0.5～2份；催化剂????????????????????2～5份；活化剂????????????????????0.2～0.5份；其中，所述聚酰胺单体选自丁内酰胺、己内酰胺、辛内酰胺、庚内酰胺或十二内酰胺中的一种或多种的组合物；所述阴离子插层改性的类水滑石中的阴离子选自有机阴离子、聚合物阴离子、配合物阴离子、同多或杂多阴离子、生物化学阴离子中的一种；所述催化剂选自内酰胺金属化合物、碱金属、碱金属氢化物、碱金属氢氧化物、碱金属醇盐或Na2CO3中的一种或多种的组合物；所述活化剂选自异氰酸酯、N?乙酰基己内酰胺、酰氯或酸酐中的一种或多种的组合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李宏林，吴玉程，杨桂生，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：