[发明专利]一种聚乙烯醇改性的耐水型石膏‑聚酰胺6复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种聚乙烯醇改性的耐水型石膏-聚酰胺6复合材料，及其制备工艺。

背景技术

新型超高强水泥基材料复合材料以其优异的抗压、抗弯、抗拉、耐磨、耐腐蚀等超强耐久性性能，是实现建筑业可持续发展的关键技术。针对高强及超高强水泥基材料表现出脆性大、收缩大，早期开裂严重等一系列突出问题。

张宇在其硕士学位论文《超高强水泥基复合材料及其制品研究》中，利用天然河砂、粉煤灰、矿粉、硅灰等矿物掺合料，以及不同掺量钢纤维制备系列超高强水泥基复合材料，单掺粉煤灰或矿粉时可以明显改善其工作性，掺高效减水剂也可改善其工作性。但是存在强度、力学性能不足。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种聚乙烯醇改性的耐水型石膏-聚酰胺6复合材料及其制备工艺，依照该工艺制备的复合材料具有良好的力学性能、热稳定性及耐水性。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种聚乙烯醇改性的耐水型石膏-聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

a. 边搅拌边将1-2重量份聚乙烯醇粉末1:5-10加入蒸馏水中，使其充分浸润、溶胀、分散，然后放入85-95℃的热水浴中加热，用玻璃棒不断搅拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液；

b. 边搅拌边将3-4重量份氯化钡1:5-10倒入蒸馏水中，充分搅拌溶解，得氯化钡溶液；将2-3重量份甲基硅醇钠1:5-10溶于蒸馏水中，得甲基硅醇钠溶液；将a中所得聚乙烯醇溶液与氯化钡溶液、甲基硅醇钠溶液混合，搅拌均匀得复合胶液；将其加入10-20重量份石膏粉中，搅拌均匀，得耐水型石膏；

c. 向1-2重量份偶联剂KH560中1:40-50加入乙醇，搅拌稀释均匀，将b中所得耐水型石膏投入高速混合机中，升温至80-90℃，采用雾化方法将稀释后的偶联剂喷雾到石膏中，混合20-40min后，置于60-70℃的真空烘箱中干燥2-3h，得偶联改性耐水型石膏；

d. 超声分散工艺：向4-6重量份聚乙烯吡咯烷酮中1:5-10加蒸馏水，用磁力搅拌器搅拌至完全溶解，得表面活性剂溶液；加入1-2重量份多壁碳纳米管，继续用磁力搅拌器搅拌10-20min后，置于超声细胞破碎仪中超声30-40min，离心20-30min，得到多壁碳纳米管分散液；

e. 将60-80重量份聚酰胺6在90-100℃下烘干6-8h，投入离速混合机中，将0.5-1重量份白油在喷雾条件下喷洒到聚酰胺6表面，高速混合10-20min；投入c、d中所得物料，高速混合20-30min后，加入到双螺杆挤出机中造粒，得到复合材料。

其中，步骤d中所述离心速度为2000-3000rpm。步骤e中所述双螺杆挤出机挤出温度为200-230℃，螺杆转速为180-200r/min。

本发明的反应机理如下：

多壁碳纳米管(MWCNT)具有高长径比，将其添加到石膏中具有纤维增韧和纳米填充的特性，所得复合材料具有高强度、高体积稳定性及高抗渗透性；以非离子型表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为改性剂，结合超声分散工艺对MWCNT的分散效果好，显著改善了复合材料的力学性能。

在石膏粉中掺加氯化钡和聚乙烯醇可以减少其孔隙率，掺加甲基硅醇钠可以在石膏粉晶体间生成非晶体物质，起到保护晶体接触点的作用；复配使用可以使晶体结构变得密实，显著降低了石膏制品的吸水率。采用偶联剂KH560对石膏粉进行表面改性，将其与聚酰胺6熔融共混，制得复合材料；石膏粉的加入起到了异相成核的作用，提高了聚酰胺6的结晶温度和结晶度；改性后的石膏能够均匀分散在聚酰胺6中，两者的界面粘结效果较好；提髙了复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度，更有利于提高聚酰胺6的热稳定性。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例

一种聚乙烯醇改性的耐水型石膏-聚酰胺6复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：

a. 边搅拌边将1kg聚乙烯醇粉末1:5加入蒸馏水中，使其充分浸润、溶胀、分散，然后放入85-95℃的热水浴中加热，用玻璃棒不断搅拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液；