[发明专利]一种尼龙66/层状硅酸盐纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，具体地涉及一种尼龙66/层状硅酸盐纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

纳米复合材料是指作为分散相材料尺寸至少在一维方向的尺寸小于100nm的复合材料。由于纳米粒子的表面效应、体积效应、量子尺寸效应以及宏观量子效应等，将明显改善聚合物基体的刚度、强度、韧性等性能。由于蒙脱土/尼龙纳米复合材料中蒙脱土片层相对于其它材料具有很高的强度和硬度，使其纳米复合材料具有高强度、高模量和高的阻隔性能等特点，因此近几十年来得到了广泛的研究与应用。

日本专利No.JP-A-51-109998中，日本Unitika公司研究出一种尼龙/层状硅酸盐(无机粘土)复合材料。

美国专利No.4739007中，Toyota公司进一步研究了ε-己内酰胺分别在未改性蒙脱土与有机化蒙脱土存在下聚合的产品性能。

美国专利No.5747560的专利中研究了有机改性蒙脱土/尼龙6基体在双螺杆中熔融加工技术。

中国专利CN1138593A中，中科院化学所的漆宗能教授采用单体插层缩聚技术制备了尼龙/蒙脱土纳米复合材料，其材料的热变形温度有大幅度的提高。

中国专利CN1081207C中，揭示了在双螺杆挤出机上将插层处理过的蒙脱土与聚酰胺共混挤出，通过受限空间力的化学作用使粘土与基体结合达到纳米尺度。

中国专利CN1359979A中，东华大学的王依民教授采用己内酰胺单体插入蒙脱土的阴离子插层复合聚合法在双螺杆反应挤出机中挤出制备了尼龙/蒙脱土纳米复合材料，具有高强度高模量的特点。

中科院化学所的王德禧教授也进行了尼龙6纳米粘土母粒的应用研究。

以上专利所描述的方法均存在的不足之处在于，方法中所用的粘土或层状硅酸盐一般采用阳离子交换法在其片层中引入有机小分子比如带有碳链的季氨盐使层砖硅酸盐层间距增大，以便与以后的加工剥离。通常有机物含量约为30％，这些有机小分子在受热过程发生Hoffman降解，促进聚合物基体提前发生降解。另一方面，由于这些有机小分子一般都具有较长的碳链，它存在会降低尼龙的极性分子链与层状硅酸盐片层的相互作用，会降低纳米复合材料的性能。采用低有机物含量或不含有机物的层状硅酸盐制备聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料能够大大提高聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料的热稳定性、机械性能和结晶性能。因此具有非常好分散特性的聚合物/层状硅酸盐原土纳米复合材料具有重大的应用价值。

于中振教授在这方面做了有益的探索，他将蒙脱土与水混合制成泥浆，然后与尼龙一起加入挤出机中挤出，利用水蒸气将蒙脱土片层打开，得到了较好的效果，但不可避免的是在加工过程中水的存在势必使尼龙6基体发生降解，这对最终的产品性能产生不良的影响。

因此，本领域缺乏一种不含有机小分子的尼龙66/层状硅酸盐纳米复合材料、以及无需任何有机化处理就能达到良好剥离而且均匀分散的尼龙66/层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于获得不含有机小分子的尼龙66/层状硅酸盐纳米复合材料。

本发明的另一目的在于获得一种无需任何有机化处理就能达到良好剥离而且均匀分散的纳米复合材料的制备方法。

本发明的再一目的在于获得本发明的尼龙66/层状硅酸盐纳米复合材料的制品。

在本发明的第一方面提供一种尼龙66/层状硅酸盐纳米复合材料，所述纳米复合材料的原料包括：层状硅酸盐原土0.1～10重量份、尼龙66盐99.9～90重量份；它由包括以下步骤的方法合成：(a)提供层状硅酸盐原土的水性分散液，其中层状硅酸盐原土与水的重量比例为1∶2～200；(b)提供步骤(a)的水性分散液与尼龙66盐的混合物，并使所述混合物进行缩聚反应，从而得到所述纳米复合材料。

优选地，所述层状硅酸盐原土选自：蒙脱土、累脱石或其组合。优选地，所述蒙脱土选自钠基、锂基、锌基蒙脱土或其组合。

优选地，所述尼龙66盐选自：己二酸己二胺盐、或是己二酸己二胺盐与己内酰胺混合物，其中所述混合物中己内酰胺的比例不高于50％，更优选地，不高于10％，以混合物总重量计算。

优选地是，所述纳米复合材料在1.82MPa下按ASTM-D648标准测得的热变形温度为118～152℃。