[发明专利]一种镁盐晶须/尼龙纳米复合材料及其反应挤出制备方法

说明书

本发明公开了一种镁盐晶须/尼龙纳米复合材料及其反应挤出制备方法，先将镁盐晶须在熔融的聚酰胺单体中进行预分散；再加入催化剂和活化剂混合均匀后加入反应挤出机经反应挤出、造粒得镁盐晶须/尼龙纳米复合材料。本发明方法采用超声处理将镁盐晶须分散在熔融的聚酰胺单体，然后经液体加料的方式进行挤出，可以使镁盐晶须比较均匀的分散在聚酰胺基体中，实现工业化制备镁盐晶须/尼龙纳米复合材料。其与纯聚酰胺单体相比，在力学和热学等性能方面均有明显的提高，进一步拓宽了该复合材料的应用领域。

技术领域

本发明涉及高分子技术领域，具体涉及一种高性能的镁盐晶须/尼龙纳米复合材料及其反应挤出制备方法。

背景技术

尼龙(PA)是目前应用最为广泛的工程塑料之一，其具有熔点高、耐磨和抗疲劳性好等优点；同时，也存在模量低、冲击性能差等缺点。镁盐晶须是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，具有较高的长径比和高强模量的特点。所以，镁盐晶须作为一种新型的高性能无机增强材料，其对尼龙起到显著地改性效果，如提高其结晶性能、热稳定性和力学性能等，以拓展其应用范围，因而镁盐晶须/尼龙复合材料的研究成为目前聚合物基纳米复合材料的热点课题之一。然而，目前制备镁盐晶须/尼龙复合材料的方法，几乎都存在因难以连续生产而不适合工业生产的问题。

反应挤出是以挤出机作为连续反应器，进行单体的聚合或使聚合物与添加剂之间发生化学反应，达到聚合物改性或不相容体系增容的目的。反挤出技术将单体原料的连续合成反应和聚合物的熔融加工合为一体，通过螺杆挤出机一步形成所需的材料或制品。其具有的优点包括：1、螺杆挤出机可以设置多处加料口，可以控制化学反应按预定的顺序和方向进行；2、挤出过程是连续的，可以通过改变螺杆转速、加料量和机筒温度，可以控制最佳的反应开始和反应停止时间；3、适合生产反应快、粘度高以及在反应过程中有液固相的聚合物，通过调整螺杆螺纹元件的组合和螺杆转速，可以控制反应物料的停留时间和停留时间分布；4、通过反应挤出可对物料进行成型或造粒，其不仅是反应器，还是制品成型设备，从而使生产工艺过程做到了工序少、能耗低、生产效率高等。

以PA为基体的复合材料通常是使用PA的粒料通过直接熔融挤出方法制备，而在反应挤出机中通过内酰胺阴离子开环聚合制备以PA为基体的复合材料的报道还不多。因此，反应挤出法制备原位聚合PA复合材料的研究将是一项有意义的工作。

本发明正是运用反应挤出的方法来制备镁盐晶须/尼龙纳米复合材料，从而解决了目前无法工业化生产镁盐晶须/尼龙纳米复合材料的问题。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种工艺简单、能够进行连续生产镁盐晶须/尼龙纳米复合材料的反应挤出制备方法。

本发明的第二个目的是提供一种经上述制备方法制备出的综合性能优良的镁盐晶须/尼龙纳米复合材料。

除非另外定义，本文所使用的所有科技术语具有如本发明所属领域中的普通技术人员所共知的相同含义。在矛盾的情况下，以包括定义的本说明书为准。

本发明描述了合适的方法和材料，但类似于或相当于本发明所述方法和材料可用于实施或检验本发明。本发明中，所述的份数都为质量份数。

一种镁盐晶须/尼龙纳米复合材料的反应挤出制备方法，包括以下步骤：

(1)将镁盐晶须在熔融的聚酰胺单体中进行预分散，形成混合溶液；

(2)在混合溶液中加入催化剂，并对其进行真空除水；然后降温后再加入活化剂，混合均匀得混合物；

(3)将混合物加入反应挤出机的加料罐中，启动挤出机，使混合物匀速地进入挤出机中，在螺杆的剪切作用下进行反应并挤出；

(4)将经步骤(3)挤出的挤出料经冷却、切割造粒得镁盐晶须/尼龙纳米复合材料。