納米增強(qiáng)粒子增強(qiáng)的尼龍復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可應(yīng)用于制備扎帶或電子插接線器件的納米增強(qiáng)粒子增強(qiáng)的尼龍復(fù) 合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 尼龍是工程塑料中開(kāi)發(fā)較早的品種，具有高強(qiáng)、耐油、減震等諸多優(yōu)良的性能，在 汽車、電氣設(shè)備、機(jī)械部件、交通器材、紡織等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。而透明尼龍由于其透 明性，使得其在光學(xué)儀器、精密部件、計(jì)量?jī)x表、電子插接線、食品包裝和生物醫(yī)用等領(lǐng)域相 對(duì)于其它不透明尼龍具有更明顯的優(yōu)勢(shì)，因此對(duì)于透明尼龍的生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)已受到許多生產(chǎn) 商的重視，Koga，Emser，Degussa等知名企業(yè)均已推出了多種系列的透明尼龍產(chǎn)品。
[0003] 許多無(wú)機(jī)材料，如玻璃纖維、滑石、碳酸巧、粘±等都可W作為填料或增強(qiáng)劑來(lái)提 高高分子材料的性能。高分子材料的性能的提高程度通常取決于填料的填充量、填料在基 體中的分散度和取向度、填料/基體界面情況等。（Macromolecules，2011，44:3856-3861. )近年來(lái)，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，利用納米填料來(lái)制備聚合物納米復(fù)合材料在提高材料已有 性能及賦予材料新性能方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，引起了研究者越來(lái)越多的興趣。如日本豐田 研究所、美國(guó)Connell和Michigan大學(xué)等的科研人員對(duì)插層制備聚合物/蒙脫±納米復(fù)合 材料作了廣泛的研究，其中就包括合成了尼龍6/蒙脫±納米復(fù)合材料。中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研 究所漆宗能教授等人率先在國(guó)內(nèi)開(kāi)展了聚合物/蒙脫±納米復(fù)合材料的研究，已取得多項(xiàng) 成果并申請(qǐng)了專利（CN1162470C、CN1137198C)，如單體插層縮聚法制備尼龍/蒙脫±納米 復(fù)合材料等（CN1055706CXN1081207C)。研究證明，與純PA6相比，納米增強(qiáng)粒子可W大大 提高PA6的力學(xué)性能。因此，利用納米粒子對(duì)聚醜胺進(jìn)行改性，對(duì)于提高材料總體性能，拓 展材料的應(yīng)用范圍具有重要意義。但上述尼龍為了保證力學(xué)強(qiáng)度，一般具有較高的結(jié)晶度， 而結(jié)晶過(guò)程十分容易形成球晶，而球晶直徑大于可見(jiàn)光波長(zhǎng)，導(dǎo)致送種尼龍不具備透明性。
[0004] 上世紀(jì)走八十年代，我國(guó)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和人們?nèi)粘Ｉ钍褂蒙婕暗降慕壴?材料都是采用諸如麻繩、棉線等材料，隨后，尼龍?jiān)鷰ё鳛橐环N新奇的塑料制品由沿海外貿(mào) 互動(dòng)交流流入國(guó)內(nèi)，得到廣泛應(yīng)用，并逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)綁扎繩索。但尼龍?jiān)鷰Т嬖谌笨跊_擊強(qiáng) 度低，吸水后易變形，加工過(guò)程中成型慢，影響制件成品的尺寸穩(wěn)定性等問(wèn)題，使其應(yīng)用受 到一定限制。
[0005] 本發(fā)明通過(guò)一步法原位聚合，在尼龍單體原位聚合制備的過(guò)程中直接添加納米增 強(qiáng)粒子，無(wú)需進(jìn)行預(yù)分散等工序，減少了設(shè)備工藝過(guò)程，降低了生產(chǎn)成本。且由制備的納米 增強(qiáng)粒子增強(qiáng)的透明尼龍復(fù)合材料具有結(jié)晶溫度高，加工成型快的特點(diǎn)，制備出的尼龍復(fù) 合材料的晶粒細(xì)化，在高強(qiáng)度、高結(jié)晶度的情況下，還具有透明性，可應(yīng)用于制備扎帶或電 子插接線器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供可應(yīng)用于制備扎帶或電子插接線器件的納米增強(qiáng)粒子增 強(qiáng)的透明尼龍復(fù)合材料及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明的可應(yīng)用于制備扎帶或電子插接線器件的納米增強(qiáng)粒子增強(qiáng)的透明尼龍 復(fù)合材料，是由W下重量份的原料組分制備得到，W尼龍單體的重量份為基準(zhǔn)；
[0008] 厄龍單體 100重量份 納米增強(qiáng)粒子 0.01~65重量份 純水 0.01~100重量份 催化劑 ：0.則~1重量份
[0009] 所述的尼龍復(fù)合材料中的納米增強(qiáng)粒子的分散相尺度為10~100納米。
[0010] 所述的尼龍單體選自己內(nèi)醜胺、了內(nèi)醜胺、辛內(nèi)醜胺、ω -庚內(nèi)醜胺、12-內(nèi)醜胺 中的一種或幾種。
[0011] 所述的催化劑為次亞磯酸、Ν-己醜基己內(nèi)醜胺或它們的混合物。
[0012] 所述的納米增強(qiáng)粒子為市售的有機(jī)胺改性蒙脫±，或由W下方法制備得到的有機(jī) 胺改性蒙脫±:
[0013] W有機(jī)胺的重量份為基準(zhǔn)，將100重量份的有機(jī)胺、0. 01~10重量份的活化劑、 0. 01~80重量份的蒙脫±與1~1000重量份的純水混合，并將混合物由室溫升溫至溫 度為100~15(TC，在升溫過(guò)程中同時(shí)利用高速攬拌機(jī)攬拌剪切10~120分鐘，停止攬拌 后，利用離必機(jī)將所得混合物離必分離5~60分鐘，離必分離時(shí)的離必機(jī)的轉(zhuǎn)速是1000~ 10000轉(zhuǎn)/分鐘，取下層沉淀，之后在溫度為60~12(TC的真空烘箱中進(jìn)行真空干燥12~ 48小時(shí)，得到有機(jī)胺改性蒙脫±。
[0014] 所述的有機(jī)胺選自十二烷基Η甲基氯化倭、十二烷基Η甲基漠化倭、十二烷基二 甲基予基氯化胺、十二烷基二甲基予基漠化胺、十四烷基二甲基予基氯化胺、十四烷基二甲 基予基漠化胺、十六烷基Η甲基氯化倭、十六烷基Η甲基漠化倭、十六烷基二甲基帰丙基氯 化倭、十六烷基二甲基予基氯化胺、十六烷基二甲基予基漠化胺、十六烷基二甲基帰丙基漠 化倭、（對(duì)己帰苯甲基）十二（或十六）烷基二甲基氯化胺、（對(duì)己帰苯甲基）十二（或 十六）烷基二甲基漠化胺、十八烷基Η甲基氯化胺、十八烷基Η甲基漠化胺、十八烷基二甲 基予基氯化胺、十八烷基二甲基予基漠化胺、十八烷基伯胺、對(duì)（己帰基苯）Η甲基漠化倭、 氯姪基二甲基苯甲胺、己二胺、二己帰Η胺、Η己帰四胺、鄰苯二甲醜亞胺、甲基丙帰酸二甲 氨己醋、Η甲基氯化倭、對(duì)（己帰基苯）Η甲基氯化倭中的一種。
[0015] 所述的活化劑選自硫酸、己酸、鹽酸、礙酸、Η氯醋酸、磯酸、間苯二酸、鄰苯二酸中 的一種。
[0016] 所述的蒙脫±選自鋼基蒙脫±、媒基蒙脫±、巧基蒙脫±、鋼-巧基蒙脫±、鎮(zhèn)基 蒙脫±中的一種。
[0017] 所述的市售的有機(jī)胺改性蒙脫±選自十二烷基季倭鹽、十六烷基季倭鹽、十八焼 基季倭鹽、帰丙基季倭鹽、丙帰醜胺基季倭鹽、丙帰醋基季倭鹽改性的有機(jī)胺改性蒙脫±中 的一種。
[0018] 本發(fā)明的可應(yīng)用于制備扎帶或電子插接線器件的納米增強(qiáng)粒子增強(qiáng)的透明尼龍 復(fù)合材料的制備方法是按照W下步驟進(jìn)行：
[0019] 1). W尼龍單體的重量份為基準(zhǔn)，將100重量份的尼龍單體、0. 01~65重量份的 納米增強(qiáng)粒子、0. 01~1重量份的催化劑和0. 01~100重量份的純水加入到反應(yīng)蓋中并攬 拌均勻（一般在反應(yīng)蓋中進(jìn)行攬拌的時(shí)間為0. 5~2小時(shí)）；
[0020] 2)密閉步驟1)的反應(yīng)蓋，在攬拌狀態(tài)下，對(duì)反應(yīng)蓋進(jìn)行充惰性氣體及抽真空處 理，排出反應(yīng)蓋內(nèi)的空氣；之后向反應(yīng)蓋內(nèi)充入惰性氣體，使反應(yīng)蓋中的壓強(qiáng)為0.01~ 3MPa，將反應(yīng)蓋中的溫度由室溫在60~120分鐘內(nèi)均勻升溫至溫度為220~27(TC，并保 溫0. 5~10小時(shí)；在保溫期間，勻速降低反應(yīng)蓋內(nèi)的壓強(qiáng)至常壓，并排出反應(yīng)蓋內(nèi)的氣體物 質(zhì)；之后打開(kāi)真空泉，對(duì)反應(yīng)蓋進(jìn)行抽真空處理并停止攬拌，向反應(yīng)蓋中充入惰性氣體，使 反應(yīng)蓋內(nèi)的壓強(qiáng)至常壓；打開(kāi)反應(yīng)蓋的出料閥出料至容器中，降溫至室溫，得到可應(yīng)用于制 備扎帶或電子插接線器件的納米增強(qiáng)粒子增強(qiáng)的透明尼龍復(fù)合材料。
[0021] 本發(fā)明的可應(yīng)用于制備扎帶或電子插接線器件的納米增強(qiáng)粒子增強(qiáng)的透明尼龍 復(fù)合材料，是將尼龍單體、納米增強(qiáng)粒子、催化劑和純水加入到反應(yīng)蓋中進(jìn)行制備得到，在 原位水解開(kāi)環(huán)聚合制備納米增強(qiáng)粒子增強(qiáng)的透明尼龍復(fù)合材料的過(guò)程中加入納米增強(qiáng)粒 子，不僅提高了納米增強(qiáng)粒子增強(qiáng)的透明尼龍復(fù)合材料的各項(xiàng)力學(xué)性能，且制備的透明尼 龍復(fù)合材料的結(jié)晶溫度顯著提高，使得透明尼龍復(fù)合材料在加工的過(guò)程中成型快，有利于 尼龍?jiān)鷰У某尚椭苽?。本發(fā)明所制備的納米增強(qiáng)粒子增強(qiáng)的透明尼龍復(fù)合材料中的納米增 強(qiáng)粒子與尼龍相容性好，結(jié)晶生成的晶粒較小，最終可形成具有微晶粒結(jié)構(gòu)的透明尼龍材 料。送種透明