[发明专利]一种尼龙12/SiO2纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种尼龙12/SiO₂纳米复合材料及其制备方法。所述的复合材料使用表面包覆有机官能团的纳米SiO₂颗粒对尼龙12进行改性，纳米SiO₂能够在聚合物基体尼龙12中达到粒子级别的分散，纳米SiO₂与尼龙12结合力强，提高了尼龙12基体的性能。本发明的方法工艺稳定简便，易于控制，制得的尼龙12/SiO₂纳米复合材较纯尼龙12有优良的热性能、结晶性能、力学性能等。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种尼龙12/SiO₂纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

纳米材料是纳米科学的一个重要的研究发展方向。近年来，纳米材料已在许多领域引起了广泛的重视，成为材料科学研究的热点。许多科学家认为它是21世纪最有前途的材料之一。一般来说，纳米材料是指其内部结构中至少有一相的一维尺度达到纳米级尺寸(100nm以下)的材料。纳米材料内部的超微颗粒既可以是晶态，也可以是非晶态，由于微粒尺寸属纳米量级，因而其界面原子所占比例极大，当粒子粒径小于10nm时，表明原子个数比例迅速增加，当粒径降低到1nm时，表面原子数比例达到约90％以上，原子几乎全部集中到纳米粒子的表面。这部分界面原子的结构既不同于长程有序的晶体，也不同于长程无序的非晶体。同时，由于纳米粒子表面原子增多，表面原子配位数不足和较高的表面能，使其易与其它原子结合而稳定下来，表现出很高的化学活性。纳米材料由于其结构上的特殊性，使得这类材料具有一系列优异的性能，主要有表面效应、体积效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。随着科研工作者对纳米材料研究的深入，人们发现由于纳米材料本身特殊的结构特点使其表现出常规材料所不具备的光、电、磁等方面的特殊性能，使得纳米材料在电子学、光电子学、生物学、医学、新材料开发、国防科技、能源利用等领域具有非常广阔的应用前景。

尼龙12是聚酰胺工程塑料的重要品种之一，在汽车、电缆、工业齿轮、工业管道等领域有广泛的应用。在汽车上，尼龙12被用于汽车燃油输气管、汽车制动刹车管、汽车防抱死系统螺线轴、精密齿轮、消声齿轮等。在工业管道上，尼龙12被用于高压液压管、管快速接头、空调管、空压设备软管等。在通讯电缆上，尼龙12被用于光缆护套、透明管材、粘结电线漆等。但尼龙12的缺点也十分明显。

尼龙在较强外力和加热条件下韧性和耐热性不佳，因此耐热性和韧性需要进一步提高。为了改进尼龙的上述缺点，许多研究者利用纳米SiO₂对尼龙进行改性，以期提高尼龙的韧性和耐热性能。

一般来说，会利用共混法进行材料的改性，但是共混法的不足之处是纳米SiO₂的表面富含羟基，表面能高，在进行共混时，会产生团聚现象，从而达不到增强材料性能的作用。

现有技术中尼龙材料的不足限制了其进一步应用，因此对其进行改性，扩大在其他领域方面的应用，具有一定的市场前景和相应的商业价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种尼龙12/SiO₂纳米复合材料的制备方法。该制备方法能够解决共混法存在的纳米颗粒在聚合物中分散不均匀的问题，能够改善SiO₂与尼龙12的相容性，以及与尼龙12的不同作用方式，获得性能更优异的纳米复合材料。

本发明的另一目的是提供一种尼龙12/SiO₂纳米复合材料，所述材料相对于尼龙12，其力学性能大幅提高。

本发明采用的技术方案如下：

一种尼龙12/SiO₂纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：将均匀分散有纳米SiO₂的乙醇溶液与十二内酰胺单体、引发剂、催化剂加入到反应器中，在惰性气体保护下，先进行高压聚合反应，再进行常压反应，得到所述的尼龙12/SiO₂纳米复合材料。