[发明专利]一种原位聚合制备浇铸尼龙/镁盐晶须纳米复合材料的方法及其产品

说明书

本发明方法涉及一种原位聚合制备浇铸尼龙/镁盐晶须纳米复合材料的方法及其产品，先将镁盐晶须在熔融聚酰胺单体中预分散；再在预分散的镁盐晶须/聚酰胺单体混合熔液中加入催化剂、活化剂和其他助剂，最后采用原位阴离子开环聚合工艺浇铸制备成浇铸尼龙/镁盐晶须纳米复合材料。本发明将镁盐晶须在熔融聚酰胺单体中采用超声进行预分散，从而保证了晶须在聚合物基体中达到良好的分散，使得改性后的聚酰胺复合材料的力学强度、模量和热学性能均得到显著的提高。

技术领域

本发明方法涉及高分子技术领域，具体涉及一种原位聚合制备浇铸尼龙/镁盐晶须纳米复合材料的方法及其产品。

背景技术

纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的刚性粒子和其他无机粒子、纤维等改性剂为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系。纳米复合材料由于其优良的综合性能，特别是其性能的可设计性，被广泛应用于航空航天、国防、交通、体育等领域。

镁盐晶须是一种新型的高性能无机增强材料，它是在特殊条件下以单晶形式生长成的纤维，其亚微米和纳米级尺寸的直径以及有序的原子排列，使其内部存在的缺陷很少，因而具有很高的强度，且远超过目前大量使用的各种增强剂。单晶结构的镁盐晶须与塑料复合有明显的增强效果，聚合物中加入镁盐晶须能显著地提高其力学性能。

中国专利 CN 101525434A，碱式硫酸镁晶须增强改性反应注射尼龙复合材料及其制备方法，是在高速搅拌机中使用硅烷类偶联剂对碱式硫酸镁晶须进行表面预处理，然后与己内酰胺进行真空除水，加入催化剂及助催化剂后经计量泵注射到模具中进行聚合反应。专利CN 10501775A，一种碱式硫酸镁晶须/PA610T复合材料及其制备方法，也是通过对晶须进行高速表面改性，并加入相容剂、润滑剂和抗氧剂进行熔融挤出。

上述尼龙/镁盐晶须复合材料的制备，都是先对晶须进行表面改性，再与聚酰胺树脂熔融共混。然而在镁盐晶须的表面处理及混合过程中的快速搅拌，将会破坏晶须的长径比，进而降低其增强、阻燃能力。另一方面，镁盐晶须具有的大长径比及小比重的特性，不仅导致进料时形成架桥现象，而且在熔融共混过程中难在聚合物基体中达到好的分散，对生产和机械性能造成不利影响。因此，镁盐晶须在聚合物基体中的均匀分散决定了镁盐晶须/聚合物纳米复合材料整体性能的增强程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位聚合制备浇铸尼龙/镁盐晶须纳米复合材料的方法及其产品，在保证镁盐晶须有效分散的情况下通过阴离子开环聚合的方法制备出浇铸尼龙/镁盐晶须纳米复合材料。

一种原位聚合制备浇铸尼龙/镁盐晶须纳米复合材料的方法，包括以下步骤：

（1）将镁盐晶须在熔融态聚酰胺单体中进行预分散得混合熔液，所述镁盐晶须质量占聚酰胺单体质量的1~30%；

（2）在混合熔液中加入催化剂、活化剂和其他助剂，然后采用原位阴离子开环聚合工艺浇铸制备出镁盐晶须/聚酰胺复合材料。

进一步方案，所述的聚酰胺是指分子链中含有酰胺键、重均分子量在5000~100000的一种内酰胺的聚合物或至少两种内酰胺的共聚物。

所述内酰胺是指环状酰胺或环状酰胺衍生物中的至少一种。

所述环状酰胺或环状酰胺衍生物为戊内酰胺、己内酰胺、庚内酰胺、辛内酰胺、壬内酰胺、癸内酰胺、十一内酰胺、十二内酰胺、戊二酰亚胺或己二酰亚胺。

所述的镁盐晶须是指碱式氯化镁晶须、氢氧化镁晶须、氧化镁晶须或硼酸镁晶须的的至少一种。

所述步骤（1）中预分散是指超声分散5~90分钟。