[发明专利]一种长碳链尼龙纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米复合材料领域，具体地说，涉及一种长碳链尼龙纳米复合材料及其制备方法，所述纳米复合材料是由预混料经熔融共混制得的，所述预混料是由结合有液体介质的纳米材料充盈粘附于长碳链尼龙颗粒间形成的。所述制备方法包括将液体介质和纳米材料混合得到膏状物，将所述膏状物粘附于长碳链尼龙颗粒表面进行熔融共混得到纳米复合材料。本发明提供的纳米复合材料具有优良的韧性，并且工艺流程短，成本低，适合推广使用。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料领域，具体地说，涉及一种长碳链尼龙纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

现有的技术中常采用纳米材料与聚合物混合挤出，形成复合材料，虽然该类复合材料的拉伸强度有所提升，但是由于纳米材料与聚合物的相容性差等问题，导致该类材料的耐冲击性能普遍不高。

为解决上述问题，常采用插层原位聚合等方式，令聚合物在纳米材料的空隙间发生反应以提高复合材料的耐冲击性能，但是该流程费时较长，聚合反应条件苛刻，并且溶剂不易回收，会带来环境污染等衍生问题。

专利号CN101081928A，提出了一种聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法，采用水辅助法制备聚酰胺/纳米蒙脱土母料，其制备方法是用去离子水为插层剂，将纯化的蒙脱土和去离子水混合，充分分散制得蒙脱土泥浆，将泥浆逐步加入到组方量完全熔融的聚酰胺，再经挤出造粒得到聚酰胺/纳米蒙脱土母料。其制备方法简单，生产成本低，但该方法是在聚酰胺熔融后再加入蒙脱土泥浆，会导致蒙脱土泥浆未来得及与共聚物完全混合，其层间的水便因高温气化，导致聚酰胺未能及时进入层间，同时，仅仅通过水气化的产生的能量不足以将蒙脱土层间完全剥离因而不能得到完全剥离型的复合材料，其产品性能也受到了极大的影响。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明旨在提供一种纳米复合材料，包括纳米材料和长碳链尼龙，所述纳米材料的空隙经扩张处理，不需要进行插层原位聚合，可以在提升强度的同时，进一步提高长碳链尼龙纳米复合材料材料的韧性。

为达到上述目的，本发明具体采用如下技术方案：

一种长碳链尼龙纳米复合材料，其特征在于，所述纳米复合材料是由预混料经熔融共混制得的，所述预混料是由结合有液体介质的纳米材料充盈粘附于长碳链尼龙颗粒间形成的。

上述方案中，聚酰胺分子链段中重复出现的酰胺基是一个带极性的基团，这个集团上的氢，能够与另一个分子的酰胺基团链段上的羰基上的氧结合形成相当强大的氢键。氢键的形成使得聚酰胺的结构易发生结晶化。而且由于分子间的作用力较大，因而使得聚酰胺有较高的力学强度和高的塑化温度。另一方面在聚酰胺分子中由于亚甲基的存在使得分子链比较柔顺，因而也具有较高的韧性，但是在与纳米材料形成复合材料的过程中，由于纳米材料与聚酰胺的相容性存在差别，会导致聚酰胺自身的韧性有所下降，此外，聚酰胺的主要缺点是亲水性过强，导致吸水后的尺寸稳定性变差。

上述方案中，以高分子为基料的纳米复合材料，在代表强度的力学性能提升过程中，会在韧性方面出现损失，有时甚至会低于基料本身的韧性，减小了材料的适用范围；究其原因，是由于复合材料中的部分纳米材料组分与部分高分子间相容性差，此外，纳米材料本身在加工过程中产生了团聚，无法均匀分散在复合材料中，也造成了某些力学性能的缺失。本发明提供的纳米复合材料在纳米材料中结合有液体介质，并且将所述结合有液体介质的纳米材料粘附包裹在长碳链尼龙颗粒表面形成混合物，将上述混合物经熔融共混，利用加工升温过程令液体介质发生相变，使得纳米材料均匀分散在长碳链尼龙中，极大地提高了复合材料的韧性。