[发明专利]有机胺改性蒙脱土/聚酰胺纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种有机胺改性蒙脱土/聚酰胺纳米复合材料的制备方法。本发明是将聚酰胺单体、有机胺改性蒙脱土和纯水加入到反应釜中进行制备；本发明在原位水解开环聚合制备聚酰胺的过程中加入有机胺改性蒙脱土，能提高聚酰胺的力学性能。本发明使用有机胺改性蒙脱土较其它使用蒙脱土或纳米添加物所获得的纳米复合材料具有更好的力学性能改善和热稳定性的提高，且能改善聚酰胺的抗湿性。本发明所采用的制备方法无需预分散及添加预分散设备，直接利用反应釜一步法即可制备获得有机胺改性蒙脱土/聚酰胺纳米复合材料，降低了生产成本，材料性能得到进一步提高。

技术领域

本发明涉及一种有机胺改性蒙脱土/聚酰胺纳米复合材料的制备方法。

背景技术

聚酰胺是工程塑料中开发较早的品种，具有高强、耐油、减震等诸多优良的性能，在汽车、电气设备、机械部件、交通器材、纺织等领域得到了广泛的应用。随着汽车小型化、电子电气设备高性能化、机械设备轻量化进程的加快，对聚酰胺的性能提出了更高的要求，特别是作为结构材料，需要对其强度、耐热性和耐寒性等方面进行进一步的改善。

许多无机材料，如玻璃纤维、滑石、碳酸钙、粘土等都可以作为填料或增强剂来提高高分子材料的性能。高分子材料的性能的提高程度通常取决于填料的填充量、填料在基体中的分散度和取向度、填料/基体界面情况等(Macromolecules,2011,44:3856-3861.)。近年来，随着纳米技术的发展，利用纳米填料来制备聚合物纳米复合材料，在提高材料已有性能及赋予材料新性能方面具有独特的优势，并引起了研究者越来越多的兴趣。如日本丰田研究所、美国Connell和Michigan大学等的科研人员对插层制备聚合物/蒙脱土纳米复合材料作了广泛的研究，其中就包括合成了尼龙6/蒙脱土纳米复合材料。中国科学院化学研究所的漆宗能教授等人率先在国内开展了聚合物/蒙脱土纳米复合材料的研究，已取得多项成果并申请了专利(CN1162470C、CN1137198C)，如单体插层缩聚法制备尼龙/蒙脱土纳米复合材料等(CN 1055706C、CN 1081207C)。研究证明，与纯PA6相比，纳米增强粒子可以大大提高PA6的力学性能。因此，利用纳米粒子对聚酰胺进行改性，对于提高材料的总体性能，拓展材料的应用范围具有重要意义。

蒙脱土是一种层状的硅酸盐，具有原料易得、价格低廉等优点，可直接将单体或聚合物插入到蒙脱土的片层间，利用聚合热或强的剪切力将层状的蒙脱土剥离为纳米单元，均匀地分散在聚合物基体中。通过原位插层法和熔融插层法制备的蒙脱土/PA6纳米复合材料经实验证明，由于蒙脱土以纳米尺度均匀地分散于PA6基体中，使得复合材料的力学性能得到了提高(石油化工,2006,35(8):778-781)；特别是经过有机化处理的蒙脱土，层间距的扩大使单体或聚合物更容易进入蒙脱土的片层间，进一步促进蒙脱土的片层的膨胀和剥离，使得其力学性能(拉伸强度、冲击强度等)、热性能、阻燃性能都得到不同程度的提高。

在上述制备过程中，为了使得纳米增强粒子与聚酰胺复合，常会采用分散介质等将纳米增强粒子利用高剪切乳化设备、超声波设备等进行预分散。制备过程需要添加其它设备，过程较为复杂(CN1127534C、CN1148398C)。

本发明通过一步法原位聚合，在聚酰胺单体原位聚合制备的过程中直接添加有机胺改性蒙脱土，无需进行预分散等工序，即增强了聚酰胺材料的性能，又减少了设备工艺过程，降低了生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机胺改性蒙脱土/聚酰胺纳米复合材料的制备方法。

本发明的有机胺改性蒙脱土/聚酰胺纳米复合材料的制备方法是按照以下步骤进行：

1).以聚酰胺单体的重量份为基准，将100重量份的聚酰胺单体、0.01～80重量份的有机胺改性蒙脱土和0.01～80重量份的纯水加入到反应釜中并搅拌均匀(一般在反应釜中进行搅拌的时间为0.5～1小时)；