專利名稱：聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料及其制備方法，特別涉及聚苯砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)高分子聚合物聚砜酰胺是應(yīng)用較廣泛的工程塑料，具有耐化學(xué)腐蝕、耐輻射、耐高溫、不燃性和電絕緣等優(yōu)良性能。可以制成優(yōu)良的過濾材料，也可用于電機(jī)的絕緣紙。尤其將其制成紡織纖維，更由于其具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐高溫的特點，可用來制成一些特殊的專用服裝，如抗荷服、代償服、作戰(zhàn)服以及消防服等。但是，由于聚砜酰胺的力學(xué)性能還是滿足不了要求，所以如何提高聚砜酰胺樹脂的綜合性能是當(dāng)今材料學(xué)科的重要顆題之一。
目前研究的重點大多數(shù)劑中在如何提高聚合物的分子量上，尚未見到采用納米技術(shù)制備聚砜酰胺與ZnO的復(fù)合材料的有關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料。
本發(fā)明的目的之二在于提供上述聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料的制備方法。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料的組成及重量百分含量如下芳香二胺 40-60％，對苯二甲酰氯 60-40％；此外，按上述原料總量100％為基準(zhǔn)加入納米ZnO粉體，其加入量為0.1-5％；上述的納米ZnO粉體的尺寸在20-50nm之間。
上述芳香二胺為對苯二胺、或間苯二胺。
上述對苯二胺為4’4二氨基二苯砜；所述的間苯二胺為3’3二氨基二苯砜。
一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于采用低溫原位聚合的技術(shù)，本方法的工藝步驟如下a.根據(jù)上述的原料組成及含量，將納米ZnO粉體加入于N，N-二甲基乙酰胺溶劑中，高速攪拌，轉(zhuǎn)速為12000轉(zhuǎn)/分，攪拌20分鐘，形成ZnO分散溶液；
b.將芳香二胺加入到上述ZnO分散溶液中，邊攪拌，邊溶解，并降溫至-8℃～-10℃；繼續(xù)攪拌30分鐘，形成納米ZnO與芳香二胺的混合分散液。
c.在納米ZnO與芳香二胺的混合分散液中邊攪拌邊加入對苯二甲酰氯，使其進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)時間為1-1.5小時，最終形成納米復(fù)合材料；d.用堿性溶液中和，使反應(yīng)液的PH值達(dá)到6-7，然后過濾，即得產(chǎn)品。所述中和用堿是氯化鈣、或氯化鋰。
當(dāng)所述的芳香二胺是4’4二氨基二苯砜或3’3二氨基二苯砜時，聚砜酰胺具體表示為聚苯砜酰胺。
本發(fā)明中，典型的聚砜酰胺是由二氨基二苯砜和對苯二甲酰氯縮聚而成，其化學(xué)反應(yīng)式為 本發(fā)明采用了低溫原位聚合的技術(shù)，先將納米ZnO粉體加入到N，N-二甲基乙酰胺溶劑中，攪拌，形成ZnO分散溶液；然后將芳香二胺加入到上述ZnO分散溶液中，形成納米ZnO與芳香二胺的混合分散液。最后與另一個單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，使ZnO以納米尺度均勻分散、鑲嵌在聚砜酰胺樹脂中，從而形成聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料。這種材料將無機(jī)物的剛性，尺寸穩(wěn)定性和耐熱性與有機(jī)聚合物的韌性和可加工性完美地結(jié)合了起來?？少x予材料許多采用傳統(tǒng)方法所難以達(dá)到的優(yōu)良性能。
本發(fā)明方法的優(yōu)點是工藝簡單，可操作性強(qiáng)，制作方便而且成本低廉。
本發(fā)明方法所制得的產(chǎn)物即聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料，經(jīng)凝固浴凝固、牽伸、水洗、烘燥、致密化處理、卷繞等工序處理，可制得聚砜酰胺/粘土納米復(fù)合材料纖維，這是一種新型的高性能纖維。
具體實施例方式
實施例一a.原料準(zhǔn)備主要原料為4’4二胺基二苯砜、3’3二胺基二苯砜，對苯二甲酰氯，納米ZnO粉體，其物理尺寸在20-50nm之間。
b.將0.5克納米ZnO粉體和300克N’N---二甲基乙酰胺溶劑放入一個1000ml的高速組織搗碎器中，用每分鐘12000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速高速剪切，時間為20分鐘，使其形成納米ZnO分散液。
c.將上述懸浮體倒入500ml的四頸反應(yīng)器中，邊攪拌邊加入0.09mol(22.35克)的4’4二胺基二苯砜和0.03mol(7.5克)3’3二氨基二苯砜，冷卻至-8℃---10℃；在低溫下繼續(xù)攪拌30分鐘。
d.在上述低溫溶液中邊攪拌邊加入0.12mol(24.4克)的對苯二甲酰氯，高速攪拌使其進(jìn)行縮聚反應(yīng)；反應(yīng)3分鐘后關(guān)閉冷卻泵，使其自然升溫。
e.繼續(xù)反應(yīng)1小時后，加入氧化鈣中和至PH值為6-7；最后經(jīng)過過濾出料，即得產(chǎn)品。
聚合物經(jīng)X衍射測定材料中粘土的d001面衍射峰的面間距及透射電鏡觀測粘土片層厚度，表明粘土已被撐開甚至被解離，片層厚度僅為20-80nm，以納米尺度分散在聚砜酰胺基體中，該復(fù)合材料的機(jī)械性能見下表。

實施例二a.原料準(zhǔn)備主要原料為4’4二胺基二苯砜，對苯二甲酰氯，納米ZnO粉體，其物理尺寸在20-50nm之間。
b.將0.05克納米ZnO粉體和300克N’N---二甲基乙酰胺溶劑放入一個1000ml的高速組織搗碎器中，用每分鐘12000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速高速剪切，時間為20分鐘，使其形成納米ZnO分散液。
c.將上述懸浮體倒入500ml的四頸反應(yīng)器中，邊攪拌邊加入30克的4’4二胺基二苯砜，冷卻至-8℃--10℃；在低溫下繼續(xù)攪拌30分鐘。
d.在上述低溫溶液中邊攪拌邊加入20克的對苯二甲酰氯，高速攪拌使其進(jìn)行縮聚反應(yīng)；反應(yīng)3分鐘后關(guān)閉冷卻泵，使其自然升溫。
繼續(xù)反應(yīng)1小時后，加入氧化鈣中和至PH值為6--7；最后經(jīng)過過濾出料，即得產(chǎn)品。
實施例三
a.原料準(zhǔn)備主要原料為3’3二胺基二苯砜，對苯二甲酰氯，納米ZnO粉體，其物理尺寸在20-50nm之間。
b.將2.5克納米ZnO粉體和300克N’N---二甲基乙酰胺溶劑放入一個1000ml的高速組織搗碎器中，用每分鐘12000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速高速剪切，時間為20分鐘，使其形成納米ZnO分散液。
c.將上述懸浮體倒入500ml的四頸反應(yīng)器中，邊攪拌邊加入20克3’3二氨基二苯砜，冷卻至-8℃--10℃；在低溫下繼續(xù)攪拌30分鐘。
d.在上述低溫溶液中邊攪拌邊加入30克的對苯二甲酰氯，高速攪拌使其進(jìn)行縮聚反應(yīng)；反應(yīng)3分鐘后關(guān)閉冷卻泵，使其自然升溫。
繼續(xù)反應(yīng)1小時后，加入氧化鈣中和至PH值為6--7；最后經(jīng)過過濾出料，即得產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料的組成及重量百分含量如下芳香二胺 40-60％，對苯二甲酰氯 60-40％；此外，按上述原料總量100％為基準(zhǔn)加入納米ZnO粉體，其加入量為0.1-5％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料，其特征在于采用的納米ZnO粉體的尺寸在20-50nm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料，其特征在于所述芳香二胺為對苯二胺、間苯二胺中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料，其特征在于所述對苯二胺為4’4二氨基二苯砜；所述的間苯二胺為3’3二氨基二苯砜。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于采用低溫原位聚合的技術(shù)，本方法的工藝步驟如下a.根據(jù)上述的原料組成及含量，將納米ZnO粉體加入于N，N-二甲基乙酰胺溶劑中，高速攪拌，轉(zhuǎn)速為12000轉(zhuǎn)/分，攪拌20分鐘，形成ZnO分散溶液；b.將芳香二胺加入到上述ZnO分散溶液中，邊攪拌，邊溶解，并降溫至-8℃～-10℃；繼續(xù)攪拌30分鐘，形成納米ZnO與芳香二胺的混合分散液。c.在納米ZnO與芳香二胺的混合分散液中邊攪拌邊加入對苯二甲酰氯，使其進(jìn)行縮聚反應(yīng)，反應(yīng)時間為1-1.5小時，最終形成納米復(fù)合材料；d.用堿性溶液中和，使反應(yīng)液的PH值達(dá)到6-7，然后過濾，即得產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述中和用堿是氯化鈣、或氯化鋰。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于當(dāng)所述的芳香二胺是4’4二氨基二苯砜或3’3二氨基二苯砜時，聚砜酰胺具體表示為聚苯砜酰胺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料及其制備方法。該復(fù)合材料的組成及重量百分含量如下芳香二胺40－60％，對苯二甲酰氯60－40％；此外，按上述原料總量100％為基準(zhǔn)加入納米ZnO粉體，其加入量為0.1－5％。本發(fā)明采用了低溫原位聚合的技術(shù)，先將納米ZnO粉體加入到N，N－二甲基乙酰胺溶劑中，攪拌，形成ZnO分散溶液；然后將芳香二胺加入到上述ZnO分散溶液中，形成納米ZnO與芳香二胺的混合分散液。最后與另一個單體進(jìn)行縮聚反應(yīng)，使ZnO以納米尺度均勻分散、鑲嵌在聚砜酰胺樹脂中，從而形成聚砜酰胺/ZnO納米復(fù)合材料。這種材料將無機(jī)物的剛性，尺寸穩(wěn)定性和耐熱性與有機(jī)聚合物的韌性和可加工性完美地結(jié)合了起來?？少x予材料許多采用傳統(tǒng)方法所難以達(dá)到的優(yōu)良性能。本發(fā)明方法的優(yōu)點是工藝簡單，可操作性強(qiáng)，制作方便而且成本低廉。
文檔編號C08K3/00GK101067043SQ20071004115
公開日2007年11月7日 申請日期2007年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月24日
發(fā)明者唐志勇, 張德仁, 孫晉良, 劉麗, 鄧捷, 任慕蘇, 張家寶, 劉杰霞 申請人:上海大學(xué)