[发明专利]一种表面疏水PA微管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料的改性与加工应用领域，特别涉及一种表面疏水PA微管及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(俗称尼龙或PA)树脂是五大通用工程塑料中产量最大、品种最多、应用最广的品种。PA具有良好的力学性能、耐热性、耐磨性、耐化学品性、自润滑性等，且易于加工。但其含有大量的酰胺基团，吸水性和吸湿性较大，使用一段时间后，制品的塑性增大，力学性能下降，尺寸稳定性降低，寿命减短。尤其是对于粒径很小(<5mm)的PA微管，其比表面积大，更易吸水，使得性能降低及管径变化，大大限制了PA微管的应用领域。

国内外对于PA吸水性的改善多采用以下方法：(1)、添加含易与酰胺基团形成氢键的基团的树脂进行共混改性。如添加酚醛树脂、聚乙烯基苯酚等，其羰基与酰胺基形成氢键的趋势比水与酰胺基形成氢键的趋势大，可以占据PA的羰基和胺基，并产生位阻效应，阻止水分子的进入；(2)、添加无机粒子进行共混改性。由于PA材料吸水一般发生在其无定形区，无机粒子作为成核剂，可提高PA材料的结晶度，从而减小PA的吸水量。无机粒子对材料性能的提高还可抵消因吸水造成的制品性能下降；(3)、与吸水性极低的其他高聚物共混改性。如与低密度聚乙烯、聚丙烯等共混，该方法需要加入聚合物与酸酐的接枝体作为增容剂，以保证共混合金具有较好的耐水性能；(4)、对PA制品进行表面处理，如等离子处理、辐照处理、溶液处理等。对于PA微管来说，由于其比表面积大，与空气和水的接触面大，合适的表面处理法能有效改善其耐水性能。表面处理法通常工艺比较复杂，不利于工业化生产。

发明内容

本发明旨在提供一种表面疏水PA微管，及其利用表面多层吸附原理制备表面疏水PA微管的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的表面疏水PA微管，主要由PA、AlCl₃和多孔SiO₂·(H₂O)_n制备而成，所述多孔SiO₂·(H₂O)_n在PA微管表面和内部均形成硅球吸附层，使所述PA微管具有疏水性能。

其中，作为优选的，所述PA微管表面有若干层所述硅球吸附层，其外层粒径小于内层粒径。更优选的，所述硅球吸附层最外层粒径小于50nm。

优选的，所述PA为PA6、PA66、PA610、PA46等吸水性较大的聚酰胺树脂。

本发明还包括制备所述表面疏水PA微管的方法，包括以下步骤：

(1)将干燥的PA材料与占所述PA材料质量5％-10％的AlCl₃放入高速混合机中混合均匀；

其中，作为优选的，PA的干燥处理过程为：将PA材料于真空烘箱中80～100℃下干燥4～6h。

所述高速混合机的混合温度为100～120℃，转速为50-80r/min，混合时间为10～15min；

(2)首次吸附硅球：将上述混合物加入精密超细管挤出机中，同时在中间加料口加入硅球；由于首次吸附的吸附能力有限，加入量没有明确限制，优选的，AlCl₃与硅球的质量比为1:1.5～3，所述挤出机的螺杆直径为20～45mm，设置螺杆转速为80～120r/min，加热温度为熔融段240～260℃，升温段265～285℃，中间加料段265～285℃，机头段250～270℃，挤出成PA微管；优选的，首次吸附硅球为多孔SiO₂·(H₂O)_n，粒径为10～100μm。

(3)多级吸附硅球：挤出的PA微管进入定径装置前，快速进行多级吸附过程，此过程操作时间需在10s以下。首先，PA微管进行表面处理，其表面处理剂优选为3-氨基丙基三甲氧基硅烷，并通过比首次吸附粒径小的硅球；此步骤重复操作，且每次吸附的硅球粒径小于上次吸附的硅球粒径：进行表面处理，并通过粒径更小的纳米硅球；再进行表面处理，通过粒径进一步减小的微米硅球。由此形成多级吸附的PA疏水微管具有不同层数的硅球吸附层；

其中，作为优选的，所述多次吸附硅球为多孔SiO₂·(H₂O)_n，粒径分别为1～10μm、50～200nm、20～50nm。

(4)定型、冷却及牵引：将上述过程制得的PA微管进入定径装置和冷却装置，最后牵引并卷取。