[發明專利]一種尼龍多官能化有機蒙脫土復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710374035.5
• 申請日: 2017-05-24
• 公開（公告）號: CN107163566A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 王世東;陳廣新;董紅飛;祁學勤
• 申請（專利權）人: 鹽城神力制繩有限公司
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08K9/04;C08K3/34
• 代理公司: 蘇州翔遠專利代理事務所(普通合伙)32251
• 代理人: 李正方

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，具體涉及一種尼龍多官能化有機蒙脫土復合材料的制備方法。

背景技術

蒙脫土是一種片層狀的硅酸鹽天然礦物，為膨潤土礦的主要礦物組分。盡管它的長及寬的尺寸范圍是幾百納米，但它的厚度僅為1nm左右。聚合物插層層狀硅酸鹽 ( PLS)是繼 sol-gel之后出現的又一制備有機-無機復合材料的新方法。該方法是利用層狀硅酸鹽層間含有可置換陽離子的特點，首先通過有機化處理將有機陽離子引入到蒙脫土層間，使蒙脫土由親水性變成親油性，然后利用有機蒙脫土與聚合物或有機單體間的相互作用，使聚合物或單體插入到其層間，實現蒙脫土與有機分子間的納米復合。利用PLS法，最先成功制備了尼龍/蒙脫土納米復合材料，該材料具有比純尼龍高得多的強度、剛度、熱變形溫度和突出的耐磨性。

對于蒙脫土來說，層間陽離子為可交換陽離子如Ca2+、Mg2+、Na+等,它們很容易與有機或無機陽離子進行交換得到離子交換型粘土。滿足聚合物插層的粘土礦物質應具有適當的陽離子交換容量。許多單核或多核有機陽離子、有機金屬絡合物及生物陽離子均可通過離子交換作用引入到粘土層間。不同尺寸的陽離子通過離子交換作用引入到層間，導致層間距增加，由數納米增加到十幾納米，在適當的聚合條件下，單體在受限空間內聚合可能導致粘土層崩塌，解離成單層，使粘土以約1nm厚的片層分散于聚合物基體中，形成納米級混雜材料。因此插層劑的選擇是制備PLS納米復合材料的關鍵步驟之一。它必須符合以下幾個條件[84]：(1)容易進入層狀硅酸鹽晶片(001面)間的納米空間，并能顯著增大粘土晶片間層間距；(2)插層劑分子應與聚合物單體或高分子鏈具有較強的物理或化學作用，以利于單體或聚合物插層反應的進行，并且可以增強粘土片層與聚合物兩相間的界面粘結，有助于提高復合材料的性能。從分子設計的觀點來看，插層劑有機陽離子的分子結構應與單體及其聚合物相容，可具有參與聚合的基團，這樣聚合物基體能夠通過離子鍵同硅酸鹽片層相連接，大大提高聚合物與層狀硅酸鹽間的界面相互作用；(3)價廉易得,最好是現有的工業品。常用的插層劑有烷基銨鹽、季銨鹽、吡啶類衍生物和其它陽離子型表面活性劑等。

從市售的一些有機蒙脫土分析，具有官能團的有機蒙脫土不多，一般也局限在羧基、羥基等有限的幾種，另外它們與一般的聚合物之間的相互作用不大，因此如果對現有的有機蒙脫土進行進一步改性，制備具有多個官能基團，然后在于聚合物復合，是一種簡單方便且有效的制備聚合物/蒙脫土復合材料的方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的缺陷，提供一種具有較高力學、熱學及耐磨性較好的尼龍多官能化有機蒙脫土復合材料的制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了如下的技術方案：

本發明提供一種尼龍多官能化有機蒙脫土復合材料的制備方法，其包括以下步驟：

a）有機蒙脫土的再次改性：將二氯亞砜加入到十八羧基溴化銨改性的有機蒙脫土中，攪拌升溫于60~90℃下回流20~30小時，然后過濾洗滌，得到含有亞硫酰氯基團的有機改性蒙脫土；

b）將含有亞硫酰氯基團的有機改性蒙脫土加入四氫呋喃溶液中，其含量為2mg/ml-20mg/ml，然后加入八氨苯基POSS，其質量為蒙脫土質量的1-2倍，攪拌升溫于60~90℃下回流20~30小時，然后過濾洗滌，得到POSS改性的有機蒙脫土，即多官能化有機蒙脫土；

c）將尼龍6、尼龍6質量的1-10%的POSS改性有機蒙脫土放入混合機中混合均勻，后經擠出造粒，得到復合材料粒料。

進一步地，步驟a）中，有機蒙脫土在二氯亞砜中的含量為2mg/ml-20mg/ml。

進一步地，步驟b）中，含有亞硫酰氯基團的有機改性蒙脫土在四氫呋喃溶液中的含量為2mg/ml-20mg/ml。

本發明所達到的有益效果是：