[发明专利]一种蓝色MOFs/浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开蓝色MOFs/浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法，首先将蓝色MOF和非质子极性溶剂加入盛有A釜己内酰胺单体中，升温至70～85℃搅拌0.5～2h，抽真空15～60min，升温至130～140℃，加入引发剂抽真空反应15～30min；将盛有己内酰胺单体的B釜加热至溶化抽真空，单体全部熔化加入催化剂，升温至130～140℃，抽真空10～15min；最后混合A釜和B釜浇入150～170℃模具内聚合成型，保温10min～60min后脱模。本发明利用蓝色MOFs的颜色和其框架结构，使蓝色MOFs与尼龙基体具有物理贯穿网络的结合。本材料提高制品的尺寸稳定性以及减小收缩率，降低尼龙的结晶度和熔点。

技术领域

本发明涉及浇铸尼龙纳材料及其制备和应用，更具体地，涉及蓝色MOFs/浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

美国Monsanto公司于1960年首先将140℃的己内酰胺熔融单体和碱性催化一起直接浇注入至150～200℃模具内，常压下经15分钟左右制得成型制品。该制品被称为单体浇铸尼龙(Monomer Casting Nylon)，亦即MCPA6。MCPA6由于它是在低于PA6熔融温度下快速聚合成型的，所以与普通PA6相比较，具有较高的分子量、结晶度，和较好的各项物理性能。

MCPA6除了质量轻、力学性能好、噪音低、耐磨和自润滑等优点，也存在一些不足，如低温冲击性能差、热稳定性差、抗蠕变性差、吸水性大等缺点，影响了在实际生产中的应用。因此，为了满足不同场合使用要求，主要对其进行共聚改性和纳米粒子原位填充改性。共聚改性主要利用无规共聚和嵌段共聚等手段来满足MCPA6的低温韧性。而纳米离子原位填充改性，主要利用SiO2、TiO2、ZnO、碳纤维、石墨烯、晶须和蒙脱土等对MCPA6进行改性，用以提高MCPA6的热稳定性、耐热性能和抗蠕变性能等。

另外，现有的蓝色浇铸尼龙解决方案多数是利用有机蓝色颜料加入至浇铸尼龙体系中，因有机蓝色颜料的降解和沉降，导致材料的颜色不均和性能低下。

MOFs为金属有机框架结构物质，以金属原子为结点，结合有机化合物，制得的一种三维笼状中空的物质。MOFs主要应用于储存气体、分离气体和催化方面。现有技术中，选择蓝色MOFs对MCPA6进行改性还未有该方面的研究。

发明内容

本发明主要针对现有的蓝色浇铸尼龙生产中的机蓝色颜料的降解和沉降，导致材料的颜色不均和性能低下的问题，提供一种蓝色MOFs/浇铸尼龙纳米复合材料，巧妙地利用蓝色MOFs的金属有机框架化合物，通过合理的方法可以制备出孔穴为几纳米至几十纳米的框架结构。且蓝色MOFs不存在对MCPA6阻聚的官能团。所制得的蓝色MOFs/浇铸尼龙复合材料使蓝色MOFs呈剥纳米级分散于基体中，尼龙分子链贯穿于MOFs孔穴中，使浇铸尼龙材料的强度和韧性都能提高。并且材料呈现蓝色，解决了有机蓝色颜料对浇铸尼龙体系阻聚的缺点。

本发明的另一目的在于提供一种蓝色MOFs/浇铸尼龙纳米复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种蓝色MOFs/浇铸尼龙纳米复合材料的应用。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种蓝色MOFs/浇铸尼龙纳米复合材料，所述蓝色MOFs/浇铸尼龙纳米复合材料由以下重量份数的组分反应制备得到：

蓝色MOFs：0.5～100份

己内酰胺单体：100份

引发剂：0.6～2份

催化剂：0.1～0.8份；

其中，所述己内酰胺单体与蓝色MOFs的组分重量比为1:0.005～1；所述己内酰胺单体与引发剂的组分重量比为1:0.006～0.02；所述己内酰胺单体与催化剂的组分重量比为1:0.001～0.008。