[发明专利]一种尼龙纳米复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料制备领域，尤其涉及一种尼龙纳米复合材料的制备方法。

背景技术

随着科技的快速发展，越来越多的新的复合材料被应用到了生活的各个方面。尼龙(PA)具有优良的力学性能、耐磨性、耐酸碱性及自润滑性，被广泛用于汽车零部件及电器元件。但由于其分子结构中酰胺极性基团的存在，使其极易吸水，尺寸稳定性差，应用受到了很大限制，因而也限制了其在相关领域的发展。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供一种尼龙纳米复合材料的制备方法。

一种尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于：

（1）取5.0g钠基MMT，放入装有20mL蒸馏水的三口烧瓶中，快速搅拌并缓慢升温到70℃，恒温；

（2）称取1.0gN-甲基苯磺酰胺放入烧杯中，加入40mL蒸馏水，搅拌，直至将其充分溶解，然后倒入三口烧瓶中，反应2h后，过滤，真空干燥，粉碎，得改性MMT；

（3）用粉碎机把真空干燥的PA610盐和改性MMT粉末粉碎，混合均匀，然后装入干燥的二口烧瓶中，封口待用；

（4）将二口烧瓶在油浴锅中固定，先抽真空再充氮气，重复六次，然后再缓慢升温至200℃，恒温至PA610和改性MMT混合物完全熔融，中间出现水蒸气时抽真空，然后升温至240℃，先恒温1h，再抽真空，使聚合反应完全；

（5）之后关闭电源、氮气，让其自然冷却；然后从二口烧瓶中取出聚合产物，得PA610／改性MMT纳米复合材料；将制备的纳米复合材料造粒，然后在烘干箱中烘干，注塑成型。

本发明所述的一种尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤（4）中所述抽真空时间为4h。

本发明所述的一种尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤（5）中所述干燥温度为80℃，干燥时间为10h。

本发明所述的一种尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于步骤（5）中所述注塑机各段温度分别为230℃、240℃、240℃、230℃。

本发明所述的一种尼龙纳米复合材料的制备方法，通过对制备工艺的改进及原料的改性，所制备的纳米复合材料拉伸性能和弯曲性能得到显著提高，且制备过程简单，节省成本，易于操作，具有较大的市场推广价值。

具体实施方式

一种尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于：

（1）取5.0g钠基MMT，放入装有20mL蒸馏水的三口烧瓶中，快速搅拌并缓慢升温到70℃，恒温；

（2）称取1.0gN-甲基苯磺酰胺放入烧杯中，加入40mL蒸馏水，搅拌，直至将其充分溶解，然后倒入三口烧瓶中，反应2h后，过滤，真空干燥，粉碎，得改性MMT；

（3）用粉碎机把真空干燥的PA610盐和改性MMT粉末粉碎，混合均匀，然后装入干燥的二口烧瓶中，封口待用；

（4）将二口烧瓶在油浴锅中固定，先抽真空再充氮气，重复六次，然后再缓慢升温至200℃，恒温至PA610和改性MMT混合物完全熔融，中间出现水蒸气时抽真空，然后升温至240℃，先恒温1h，再抽真空，使聚合反应完全；

（5）之后关闭电源、氮气，让其自然冷却；然后从二口烧瓶中取出聚合产物，得PA610／改性MMT纳米复合材料；将制备的纳米复合材料造粒，然后在烘干箱中烘干，注塑成型。

本发明所述的一种尼龙纳米复合材料的制备方法，步骤（4）中所述抽真空时间为4h。步骤（5）中所述干燥温度为80℃，干燥时间为10h。步骤（5）中所述注塑机各段温度分别为230℃、240℃、240℃、230℃。经有机化处理后，MMT的层间距增大，达到了改性MMT的目的，使得MMT在聚合物中更易分散、插层和剥离。改性MMT的用量较少时，它能很好地分散在PA610基体中，同时改性MMT与PA610大分子链端产生了较强的离子键作用，形成链问的化学交联。另外，吸附了高分子链的改性MMT片层能起到均匀分散载荷的作用，当受到外力时，改性MMT作为应力集中点能够产生银纹并带动PA610基体屈服一起抵抗外力，从而起到增韧作用。当改性MMT的质量分数超过4％后，改性MMT与PA610大分子链端产生的离子键增多，分子链的刚性增加，表现为缺口冲击强度降低。改性MMT片层的剥离情况影响纳米复合材料的强度，当改性MMT用量较低时，改性MMT片层可以被剥离分散于PA610基体中，由于PA610和改性MMT之间的“协同作用”，部分PA610的大分子链接枝到改性MMT片层上，分子之间产生较强的相互作用，而接枝了高分子链的改性MMT片层起到了均匀分散载荷和传递分子链所受应力的作用，因此当复合材料承受外界拉力作用时，拉力通过界面层被传递到改性MMT上，改性MMT片层承受了大部分拉力，使得纳米复合材料的拉伸强度上升。而随着改性MMT用量的继续增加，改性MMT团聚，使得改性MMT仅起到常规填料的作用，当受到外力作用时，改性MMT与PA610的结合处易发生应力集中，导致纳米复合材料在外力作用下发生断裂，使其拉伸强度下降纠。由于PA610大分子链一接枝到改性MMT片层上，改性MMT片层限制了PA610大分子链的运动，使纳米复合材料的断裂伸长率下降。