[发明专利]一种尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，具体涉及一种尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法。

背景技术

蒙脱土是一种片层状的硅酸盐天然矿物，为膨润土矿的主要矿物组分。尽管它的长及宽的尺寸范围是几百纳米，但它的厚度仅为1nm左右。聚合物插层层状硅酸盐 ( PLS)是继 sol-gel之后出现的又一制备有机-无机复合材料的新方法。该方法是利用层状硅酸盐层间含有可置换阳离子的特点，首先通过有机化处理将有机阳离子引入到蒙脱土层间，使蒙脱土由亲水性变成亲油性，然后利用有机蒙脱土与聚合物或有机单体间的相互作用，使聚合物或单体插入到其层间，实现蒙脱土与有机分子间的纳米复合。利用PLS法，最先成功制备了尼龙/蒙脱土纳米复合材料，该材料具有比纯尼龙高得多的强度、刚度、热变形温度和突出的耐磨性。

对于蒙脱土来说，层间阳离子为可交换阳离子如Ca2+、Mg2+、Na+等,它们很容易与有机或无机阳离子进行交换得到离子交换型粘土。满足聚合物插层的粘土矿物质应具有适当的阳离子交换容量。许多单核或多核有机阳离子、有机金属络合物及生物阳离子均可通过离子交换作用引入到粘土层间。不同尺寸的阳离子通过离子交换作用引入到层间，导致层间距增加，由数纳米增加到十几纳米，在适当的聚合条件下，单体在受限空间内聚合可能导致粘土层崩塌，解离成单层，使粘土以约1nm厚的片层分散于聚合物基体中，形成纳米级混杂材料。因此插层剂的选择是制备PLS纳米复合材料的关键步骤之一。它必须符合以下几个条件[84]：(1)容易进入层状硅酸盐晶片(001面)间的纳米空间，并能显著增大粘土晶片间层间距；(2)插层剂分子应与聚合物单体或高分子链具有较强的物理或化学作用，以利于单体或聚合物插层反应的进行，并且可以增强粘土片层与聚合物两相间的界面粘结，有助于提高复合材料的性能。从分子设计的观点来看，插层剂有机阳离子的分子结构应与单体及其聚合物相容，可具有参与聚合的基团，这样聚合物基体能够通过离子键同硅酸盐片层相连接，大大提高聚合物与层状硅酸盐间的界面相互作用；(3)价廉易得,最好是现有的工业品。常用的插层剂有烷基铵盐、季铵盐、吡啶类衍生物和其它阳离子型表面活性剂等。

从市售的一些有机蒙脱土分析，具有官能团的有机蒙脱土不多，一般也局限在羧基、羟基等有限的几种，另外它们与一般的聚合物之间的相互作用不大，因此如果对现有的有机蒙脱土进行进一步改性，制备具有多个官能基团，然后在于聚合物复合，是一种简单方便且有效的制备聚合物/蒙脱土复合材料的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种具有较高力学、热学及耐磨性较好的尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明提供一种尼龙多官能化有机蒙脱土复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

a）有机蒙脱土的再次改性：将二氯亚砜加入到十八羧基溴化铵改性的有机蒙脱土中，搅拌升温于60~90℃下回流20~30小时，然后过滤洗涤，得到含有亚硫酰氯基团的有机改性蒙脱土；

b）将含有亚硫酰氯基团的有机改性蒙脱土加入四氢呋喃溶液中，其含量为2mg/ml-20mg/ml，然后加入八氨苯基POSS，其质量为蒙脱土质量的1-2倍，搅拌升温于60~90℃下回流20~30小时，然后过滤洗涤，得到POSS改性的有机蒙脱土，即多官能化有机蒙脱土；

c）将尼龙6、尼龙6质量的1-10%的POSS改性有机蒙脱土放入混合机中混合均匀，后经挤出造粒，得到复合材料粒料。

进一步地，步骤a）中，有机蒙脱土在二氯亚砜中的含量为2mg/ml-20mg/ml。

进一步地，步骤b）中，含有亚硫酰氯基团的有机改性蒙脱土在四氢呋喃溶液中的含量为2mg/ml-20mg/ml。

本发明所达到的有益效果是：