[发明专利]一种纳米复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米复合材料的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：A、将液体介质与纳米材料混合搅拌，得到膏状纳米混合材料；B、将步骤A中所述纳米混合材料与热塑性聚合物混合得到共混物；C、将步骤B中共混物进行熔融共混，得到纳米复合材料。此方法工艺简单，生产成本低，易推广，生产的纳米复合材料具有较高的抗冲击强度和拉伸强度，在航空航天、国防、交通、体育等领域均能得到广泛应用。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体地说，涉及一种纳米复合材料的制备方法。

背景技术

纳米复合材料是以树脂、橡胶、陶瓷和金属等基体为连续相，以纳米尺寸的金属、半导体、刚性粒子和其他无机粒子、纤维、纳米碳管等改性剂为分散相，通过适当的制备方法将改性剂均匀性地分散于基体材料中，形成一相含有纳米尺寸材料的复合体系，这一体系材料称之为纳米复合材料。以热塑性聚合物为基体的纳米复合材料因其高强度、高耐磨、高回弹、高韧性、耐撕裂、可加工、可回收等优良综合特性，已被广泛应用于国防、汽车、运动、医疗、涂料等领域。目前热塑性纳米复合材料的制备方法主要采用原位插层和熔融插层方法制备。因原位插层工业投资大，周期长，较难大范围推广应用；熔融插层可在一般塑料混炼设备中进行，加工方便，然而需前期对纳米材料进行有机化插层处理，不容易得到完全剥离的纳米复合型材料。随着纳米复合材料在航空航天、国防、交通、体育等领域的广泛应用，对纳米复合材料的耐冲击性，拉伸强度等有了更高的要求，因此，需要提供一种方法简单，生产成本低，易推广，具有较高的抗冲击强度和拉伸强度的纳米复合材料的制备方法。

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，进而蒙脱土不能很好分散至聚酰胺中，从而产品性能提升有限；另外，蒙脱土泥浆在加料方式上需要增加一定压力才能将泥浆注入双螺杆，同时由于双螺杆的加工段短，中途增加了蒙脱土泥浆的喂料区间，就需要增加双螺杆长度，造成工艺更复杂，成本更高。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种方法简单，生产成本低，易推广，具有较高的抗冲击强度和拉伸强度的纳米复合材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种纳米复合材料的制备方法，包括以下步骤：

A、将液体介质与纳米材料混合搅拌，得到膏状纳米混合材料；

B、将步骤A中所述纳米混合材料与热塑性聚合物混合得到共混物；

C、将步骤B中共混物进行熔融共混，得到纳米复合材料。

上述方案中，通过液体介质进入纳米材料，在充分搅拌下制得具有一定自粘性的膏状纳米混合材料，所述膏状纳米混合材料与热塑性聚合物混合拌匀便可直接加入进料区，无需施加压力，也无需中途喂料，节省了工艺降低了成本。另外，纳米材料与热塑性聚合物混合后加入，再经熔融共混，熔融的热塑性聚合物可将纳米材料包覆住形成保护层，当进入纳米材料的液体介质气化，纳米材料内的蒸气压大于热塑性聚合物熔体压时，会产生巨大的内暴力将纳米材料分离，分离的纳米材料便均匀分散至热塑性聚合物中。

上述方案中，在步骤A中，可借助物理方式促进液体介质在纳米材料中的分散，所述物理方式包括但不限于超声、胶体磨、球磨、涡流、刻蚀辅助、气流冲击等方式搅拌，所述超声的频率为800～1000Hz，功率为200～1000W。