一种尼龙复合材料的改性与着色方法与流程

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本发明涉及一种改性塑料的制备方法,具体涉及一种凹凸棒土纳米粒子与尼龙复合制备抗老化性能强、力学性能优异的复合材料制备方法。



背景技术:

改性塑料是科技含量高、涉及面广的一个新兴产业,是国家“十二五”规划重点发展的新材料行业。塑料改性的方法很多,主要有共聚、共混、填充、增强、电镀、阻燃和添加成核剂等方法。尼龙即聚酰胺(简称pa),是指分子链上含有酰胺集团的高分子化合物。聚酰胺可以由二元胺和二元酸通过缩聚反应制得,也可以由己内酰胺自聚得到。尼龙耐磨、耐油、耐酸、耐腐蚀,具有优良的力学性能、较好的电性能和良好的加工性能,是应用较广的塑料之一。尽管尼龙的综合性能非常优异,但是由于高分子材料本身结构的原因,尼龙的强度和抗老化等性能还有待加强,因此,对尼龙的改性、共混及合金的研究成了人们关注的热点。如:在尼龙复合材料的研究中,用碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维增强尼龙已经取得了重要成果;同时,以蒙脱土、碳酸钙、滑石粉、纳米so2、碳纳米管、凹凸棒土等纳米材料改性尼龙的研究较多。

凹凸棒土(简称at)是一种具有独特层链结构的晶质水合镁铝硅酸盐矿物,主要含有ag、al、si、o、h等元素,其晶体多呈棒状或纤维状,单根棒的直径在100nm以下,长度约在1um,凹凸棒土具有的纳米级孔道及细小的晶体尺寸赋予其很高的内外比表面积,其内表面积约为600m2/g,外表面积约为300m2/g,因此,凹凸棒土既具有纳米材料的特性,又具备短纤维增强材料的刚性,凹凸棒土/尼龙复合材料研究具有广阔的应用前景。如:北京化工大学王一中等人在对凹凸棒土进行活化处理后,通过原位聚合合成了凹凸棒土/尼龙复合材料,材料力学性能有较大提升;南京理工大学史建设等人采用硅烷偶联剂对凹凸棒土进行表面接枝改性,并通过熔融共混技术制备了凹凸棒土/尼龙复合材料,材料抗冲击性能提高了30%、热稳定性提高了10%;另外,常州大学李锦春等人发明了一种凹凸棒土改性偶联剂(专利号:zl201210248441.4),利用硅烷偶联剂改性凹凸棒土,在凹凸棒土改性尼龙6复合材料的制备过程中起到良好的偶联作用,得到高性能凹凸棒土改性尼龙复合材料等。尽管尼龙改性国内外生产方法和工艺虽有较大发展,但尼龙改性仍存在很大的发展空间。尼龙在光、热、氧、水份等因素影响下,分子链中酞胺键和端基容易发生脆化、黄变,其降解老化是自然属性,无法避免,主要表现特征为:一是产品外观光泽减弱,颜色淡化,黄色指数增加;二是弹性模量和抗冲击性能下降。尼龙行业标准把色度变化值和耐冲击保留值作为衡量尼龙材料老化程度的依据,因此,尼龙改性研究特别是抗老化研究依然任重道远。



技术实现要素:

本发明采用氧化物/硫化物纳米材料对凹凸棒土进行修饰改性,通过对凹凸棒土活化处理、纳米包覆改性方式将纳米氧化物或硫化物吸附在凹凸棒土孔道与表面,形成复合结构纳米材料,并将修饰后的凹凸棒土纳米材料与尼龙制成各种有色母粒,并将不同颜色母粒与尼龙熔融共混,制得各色凹凸棒土/尼龙复合材料,通过该方法制备的纳米复合体相尼龙材料具有抗老化性能强、力学性能好、色牢度高等特点。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

一种尼龙复合材料的改性与着色方法,该方法包含如下步骤:

a.制备改性凹凸棒土纳米材料

(1)凹凸棒土的活化处理:于70-100℃制备钠盐饱和水溶液,搅拌下缓慢加入纳米凹凸棒土,降温到室温,固体结晶析出;加入去离子水至钠盐晶体全部溶解,过滤去除钠盐水溶液;获得的凹凸棒土加到10-25wt%的氢氧化钠溶液中,加热到30-50℃后保温搅拌9-12小时,降至室温后滤出溶液,凹凸棒土用弱酸溶液洗涤至中性,再用去离子水洗涤2-3次,干燥研磨粉碎得到活化处理后的凹凸棒土纳米材料;

(2)凹凸棒土的纳米包覆改性:步骤(1)活化处理的纳米凹凸棒土分别加入到含有不同颜色氧化物或硫化物纳米材料的醇类溶剂中,凹凸棒土与氧化物纳米材料/硫化物纳米材料的质量比为(10-20)∶(3-5),常温下搅拌1-3小时;静置分层,过滤,沉淀物为改性凹凸棒土纳米材料;

b、制备含改性凹凸棒土的尼龙色母粒:将尼龙颗粒加入到步骤a获得的改性凹凸棒土纳米材料中,其中改性凹凸棒土纳米材料与尼龙颗粒的质量比为1∶(3-10),超声搅拌20-45分钟后,通过高速混炼机混炼后,加压挤出成粒,得到含凹凸棒土尼龙色母粒;

c、制备凹凸棒土/尼龙复合材料,将步骤b制备的尼龙色母粒与尼龙颗粒或切片熔融共混,加入纳米二氧化硅复合微球和助剂,尼龙色母粒与尼龙材料的质量比为100∶(100-700);纳米二氧化硅复合微球与尼龙材料的质量比为:(3-15)∶100;分散混合后,加压挤出成粒,得到凹凸棒土/尼龙复合材料。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述步骤a的具体操作如下:

(1)凹凸棒土的活化处理:于70-100℃制备钠盐饱和水溶液,搅拌下缓慢加入纳米凹凸棒土,钠盐饱和溶液与凹凸棒土的质量比为(1-3)∶1;升温至沸点后,降温到室温,固体结晶析出;加入去离子水,加温到50-100℃至钠盐晶体全部溶解,过滤去除钠盐水溶液;获得的凹凸棒土加到10-25wt%的氢氧化钠溶液中,加热到30-50℃后保温搅拌9-12小时,降至室温后滤出溶液,凹凸棒土用ph≥5弱酸中和洗涤一次,再用去离子水洗涤2-3次,干燥研磨粉碎得到活化处理后的凹凸棒土纳米材料;

(2)凹凸棒土的纳米包覆改性:步骤(1)活化处理的纳米凹凸棒土分别加入到含有不同颜色的纳米氧化物或硫化物的醇类溶剂中,醇类溶剂与凹凸棒土纳米材料、氧化物纳米材料/硫化物纳米材料三者质量比为100∶(10-20)∶(3-5),常温下搅拌1-3小时;静置分层,下层沉淀物即为表面包覆氧化物或硫化物纳米粒子的凹凸棒土纳米材料。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述凹凸棒土粒径在100nm以下,长径比在10以上。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述钠盐为硫酸钠、三水合醋酸钠、无水醋酸钠、甲酸钠或丙酸钠;所述醇类溶剂为甲醇、乙醇、苯甲醇、乙二醇、异丙醇中一种或多种混合。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述步骤a中的氧化物纳米材料为氧化锌、氧化钛、氧化钴、氧化铁、氧化铜、氧化硒、氧化镁、氧化锰、氧化钠、氧化硅、氧化锆、氧化钙、氧化钾、氧化钡、氧化锡、氧化锶、氧化锑、氧化钨和/或氧化铬;所述氧化物纳米材料粒径50nm以下。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述步骤a中的硫化物纳米材料为硫化锌、硫化锡、硫化铁、硫化镁、硫化铜和/或硫化镉;所述硫化物纳米材料的粒径在3-100nm。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述步骤b的具体操作如下:将尼龙颗粒加入到步骤a获得的改性凹凸棒土纳米材料中,其中改性凹凸棒土纳米材料与尼龙颗粒的质量比为1∶(3-10),超声搅拌20-45分钟;在氮气的保护下,将获得的混合物加热到275-300℃,保持氮气的流量在40-60ml/min,通过高速混炼机混炼后,加压挤出成粒,注射压力控制在80~100mpa,得到含凹凸棒土尼龙色母粒。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述步骤c的具体操作如下:将步骤b制备的尼龙色母粒与尼龙颗粒或切片熔融共混,加入纳米二氧化硅复合微球、助剂,尼龙色母粒与尼龙材料的质量比为100∶(100-700);纳米二氧化硅复合微球与尼龙材料的质量比为(3-15)∶100,分散混合后,采用双螺杆挤出机,得到凹凸棒土/尼龙复合材料。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述尼龙材料为聚己内酰胺、聚己二酰己二胺、聚十一酰胺、聚十二酰胺、聚癸二酰己二胺、聚十二烷二酰己二胺、聚9-氨基壬酸、聚十三酰胺、聚癸二酸癸二胺中一种或一种以上,并包括上述材料的回生料;

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述纳米二氧化硅复合微球是粒径为50nm金属或金属氧化物纳米颗粒分散在100-500nm二氧化硅微球中,该金属或金属氧化物为锌、铁、锡、铅、银、铜、铂、氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化锌、氧化铁、氧化锡、氧化铅、氧化铜、氧化镁、氧化钡、氧化锶、氧化铝、氧化镓、氧化铟、氧化铊、氧化锗、氧化锑、氧化铋和/或氧化钋;金属或金属氧化物纳米颗粒与二氧化硅的质量比为(0.1~0.4)∶1。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述助剂为润滑剂、增韧剂、紫外吸收剂和/或抗氧化剂;

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述双螺杆挤出机进料口、出料口温度均控制在240-270℃;中段温度控制在275-300℃。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述增韧剂为三元乙丙橡胶、乙烯辛烯共聚物、增韧剂zr-04中的至少一种;

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述润滑剂选用n-十八烷基-13-二十二酰胺或树脂c100;

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述抗氧化剂为抗氧化剂1098、抗氧化剂1076、抗氧化剂b225、抗氧化剂b215、抗氧化剂s-9228中的至少一种;

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述紫外光吸收剂为uv-p、uv-326、uv-327、uv-328、uv-329、uv-360、uv-531和uv-928中的至少一种。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述尼龙复合材料的改性与着色方法的颜色调配方法是在步骤(2)中将不同颜色的氧化物或硫化物材料按照所需颜色进行调配,或者在步骤c中将不同颜色的尼龙色母粒按照所需颜色进行调配。

如上所述的尼龙复合材料的改性与着色方法,优选地,所述的尼龙材料主要为尼龙6(聚己内酰胺)、尼龙66(聚己二酰己二胺)、尼龙11(聚十一酰胺)、尼龙12(聚十二酰胺)、尼龙610(聚癸二酰己二胺)、尼龙612(聚十二烷二酰己二胺)、尼龙9(聚9-氨基壬酸)、尼龙13(聚十三酰胺)、尼龙1010(聚癸二酸癸二胺)等一种或一种以上,包含该材料的回生料,优选为尼龙6、尼龙66。

本发明的有益效果在于:本发明采用氧化物/硫化物纳米材料对凹凸棒土进行改性,形成复合结构纳米材料,利用氧化物、硫化物本身的颜色制得各色凹凸棒土/尼龙复合材料色粒,最终将这些色粒与尼龙材料共混制备纳米复合体相着色尼龙材料。

首先,对凹凸棒土进行活化处理,即钠盐处理和碱处理。钠盐在结晶过程中由于体积膨胀可扩大凹凸棒土孔道尺寸,通过钠盐的结晶和溶解过程可清除凹凸棒土表面和孔道内的杂质,使凹凸棒土比表面积增大,孔道疏通,活性增强;通过钠盐活化处理过的凹凸棒土在醇类溶剂中对纳米氧化物或纳米硫化物的吸附量较未经过钠盐活化处理的凹凸棒土有显著增加。钠盐处理和碱处理,使凹凸棒土八面体阳离子mg2+、al3+、fe3+由边缘至中心的依次置换作用,化学键态改变使得其比表面积增大,同时,其在醇类溶剂里的吸附力增强。经活化处理的凹凸棒土更利于吸附、结合氧化物/硫化物纳米粒子。

表面包覆一层纳米氧化物或纳米硫化物的凹凸棒土,形成复合核壳结构,首先增强了凹凸棒土短纤维材料的刚性,提高了凹凸棒土在尼龙基体中的结合度和分散性;其次增强了凹凸棒土纳米复合材料的紫外吸收性能,提高了尼龙复合材料抗老化性能;同时使凹凸棒土纳米材料具有鲜艳的色彩,通过纳米材料自身颜色来给尼龙着色,增强了尼龙的色牢度。

纳米氧化物或纳米硫化物改性凹凸棒土步骤采用醇类溶剂,醇类溶剂的沸点比水低,由于悬浮液的沸点低,干燥时所需的温度低,同时,干燥后的凹凸棒土表面吸附醇分子,由于醇类分子的存在,使凹凸棒土纳米复合材料粒子间产生了排斥力,材料表面应力降低,防止团聚,同时也便于分散到尼龙材料中。

尼龙材料中同时参杂一定量的分散金属或金属氧化物的纳米二氧化硅复合微球,可与改性凹凸棒土纳米材料产生协同作用,提高尼龙材料抗老化性能和力学性能。

实验结果表明,本发明的纳米改性着色尼龙复合材料具有抗老化性能强、力学性能好、色牢度高等特点。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步说明,但并不意味着对本发明保护范围的限制。

以下实施例使用的部分原料来源如下:

凹凸棒土:盱眙欧佰特粘土材料有限公司产品。

纳米二氧化硅复合微球:江苏视客新材料股份有限公司产品。

增韧剂zr-04:浙江永康驰风塑化有限公司产品。

树脂c100润滑剂:上海海益环保科技有限公司产品。

抗氧化剂s-9228、抗氧化剂b225:常州市新策高分子有限公司产品。

实施例1:制备黑色凹凸棒土/尼龙复合材料

(1)将三水合醋酸钠与纯净水按质量比100∶13配置醋酸钠水溶液500g,加温到90℃,待晶体全部溶解后,缓慢搅拌加入250g纳米凹凸棒土,升温至沸点后,降温到室温至醋酸钠结晶析出后,加入去离子水后继续加温到80℃至钠盐晶体全部溶解,过滤去除钠盐水溶液,加入250g氢氧化钠(15%)溶液,加热40℃后保温搅拌10小时,搅拌速度120r/min,降至室温液固分离后,用ph=5盐酸水溶液洗涤,再用离子水洗涤2次,干燥研磨粉碎得到凹凸棒土纳米材料。将凹凸棒土纳米材料与45g纳米氧化锰、20g纳米氧化钛加入到1650g甲醇溶剂中,搅拌2小时后,静置60分钟,体系溶液分层,去除上层溶剂后,得到改性凹凸棒土纳米材料。

(2)将1400g尼龙66颗粒加入到改性凹凸棒土纳米材料容器里,超声搅拌30分钟后,保持氮气的流量在45ml/min,将改性凹凸棒土和尼龙的混合物加热到285℃,通过高速混炼机混炼后,注射压力控制在85mpa加压挤出成粒,得到含凹凸棒土黑色尼龙66母粒。

(3)取上述黑色尼龙66母粒1000g与3200g尼龙66颗粒、350g纳米二氧化硅复合微球(二氧化硅微球中分散有15wt%氧化锌纳米颗粒和15wt%氧化铝纳米颗粒)、105g树脂c100润滑剂、205g增韧剂zr-04、30g抗氧化剂s-9228、20g抗氧化剂b225、25g紫外吸收剂uv-326、25g紫外吸收剂uv-531搅拌均匀并熔融共混,温度控制在290℃,双螺杆挤出机造粒成型,得到黑色凹凸棒土/尼龙复合材料。

实施例2:制备绿色凹凸棒土/尼龙复合材料

(1)将三水合醋酸钠与纯净水按质量比100∶14配置醋酸钠水溶液550g,加温到90℃,待晶体全部溶解后,缓慢搅拌加入250g纳米凹凸棒土,升温至沸点后,降温到室温至醋酸钠结晶析出后,加入去离子水后继续加温到80℃至钠盐晶体全部溶解,过滤去除钠盐水溶液,加入250g氢氧化钠(11%)溶液,加热40℃后保温搅拌12小时,搅拌速度150r/min,降至室温液固分离后用ph=5盐酸水溶液洗涤,再用离子水洗涤2次,干燥研磨粉碎得到凹凸棒土纳米材料。将凹凸棒土纳米材料与12g纳米氧化铬、6g纳米氧化锌加入到1650g乙醇溶剂中,搅拌2小时后,静置50分钟,体系溶液分层,去除上层溶剂后,得到改性凹凸棒土纳米材料。

(2)将950g尼龙66颗粒加入到改性凹凸棒土纳米材料容器里,超声搅拌35分钟后,保持氮气的流量在45ml/min,将改性凹凸棒土和尼龙的混合物加热到290℃,通过高速混炼机混炼后,注射压力控制在85mpa加压挤出成粒,得到含凹凸棒土绿色尼龙66母粒。

(3)取上述绿色尼龙66母粒900g与6000g尼龙66颗粒、220g纳米二氧化硅复合微球(二氧化硅微球中分散有30wt%氧化锌纳米颗粒)、145g树脂c100润滑剂、350g增韧剂zr-04、30g抗氧化剂s-9228、20g抗氧化剂b225、30g紫外吸收剂uv-326、25g紫外吸收剂uv-531搅拌均匀并熔融共混,温度控制在280℃,双螺杆挤出机造粒成型,得到绿色凹凸棒土/尼龙复合材料。

实施例3:制备红色凹凸棒土/尼龙复合材料

(1)将三水合醋酸钠与纯净水按质量比100∶18配置醋酸钠水溶液400g,加温到90℃,待晶体全部溶解后,缓慢搅拌加入250g纳米凹凸棒土,升温至沸点后,降温到室温至醋酸钠结晶析出后,加入去离子水后继续加温到80℃至钠盐晶体全部溶解,过滤去除钠盐水溶液,加入270g氢氧化钠(25%)溶液,加热45℃后保温搅拌10小时,搅拌速度120r/min,降至室温液固分离后用ph=5盐酸水溶液洗涤,再用离子水洗涤2次,干燥研磨粉碎得到凹凸棒土纳米材料。将凹凸棒土纳米材料与50g纳米氧化铁、25纳米g硫化镉加入到1650g乙醇溶剂中,搅拌2.5小时后,静置50分钟,体系溶液分层,去除上层溶剂后,得到改性凹凸棒土纳米材料。

(2)将2400g尼龙66颗粒加入到改性凹凸棒土纳米材料容器里,超声搅拌40分钟后,保持氮气的流量在45ml/min,将改性凹凸棒土和尼龙的混合物加热到290℃,通过高速混炼机混炼后,注射压力控制在85mpa加压挤出成粒,得到含凹凸棒土红色尼龙66母粒。

(3)取上述红色尼龙66母粒1500g与1600g尼龙66颗粒、230g纳米二氧化硅复合微球(二氧化硅微球中分散有15wt%氧化铁纳米颗粒和15wt%氧化锌纳米颗粒)、65g树脂c100润滑剂、80g增韧剂poe、22g抗氧化剂s-9228、25g紫外吸收剂uv-326搅拌均匀并熔融共混,温度控制在290℃,双螺杆挤出机造粒成型,得到红色凹凸棒土/尼龙复合材料。

实施例4:制备白色凹凸棒土/尼龙复合材料

(1)将三水合醋酸钠与纯净水按质量比100∶15配置醋酸钠水溶液400g,加温到90℃,待晶体全部溶解后,缓慢搅拌加入250g纳米凹凸棒土,升温至沸点后,降温到室温至醋酸钠结晶析出后,加入去离子水后继续加温到80℃至钠盐晶体全部溶解,过滤去除钠盐水溶液,加入270g氢氧化钠(13%)溶液,加热45℃后保温搅拌11小时,搅拌速度130r/min,降至室温液固分离后用ph=5盐酸水溶液洗涤,再用离子水洗涤2次,干燥研磨粉碎得到凹凸棒土纳米材料。将凹凸棒土纳米材料与16g纳米氧化铝、10g纳米氧化钙加入到1650g乙醇溶剂中,搅拌2小时后,静置60分钟,体系溶液分层,去除上层溶剂后,得到改性凹凸棒土纳米材料。

(2)将1000g尼龙66颗粒加入到改性凹凸棒土纳米材料容器里,超声搅拌30分钟后,保持氮气的流量在45ml/min,将改性凹凸棒土和尼龙的混合物加热到290℃,通过高速混炼机混炼后,注射压力控制在85mpa加压挤出成粒,得到含凹凸棒土白色尼龙66母粒。

(3)取上述白色尼龙66母粒1000g与6000g尼龙66颗粒、320g纳米二氧化硅复合微球(二氧化硅微球中分散有15wt%氧化铝纳米颗粒和15wt%氧化钙纳米颗粒)、170g树脂c100润滑剂、280g增韧剂poe、45g抗氧化剂s-9228、50g紫外吸收剂uv-326搅拌均匀并熔融共混,温度控制在290℃,双螺杆挤出机造粒成型,得到白色凹凸棒土/尼龙复合材料。

实施例5:制备黄色凹凸棒土/尼龙复合材料

(1)将无水醋酸钠与纯净水按质量比100∶30配置醋酸钠水溶液550g,加温到100℃,待晶体全部溶解后,缓慢搅拌加入250g纳米凹凸棒土,升温至沸点后,降温到室温至醋酸钠结晶析出后,加入去离子水后继续加温到85℃至钠盐晶体全部溶解,过滤去除钠盐水溶液,加入260g氢氧化钠(21%)溶液,加热42℃后保温搅拌10小时,搅拌速度120r/min,降至室温液固分离后用ph=5盐酸水溶液洗涤,再用离子水洗涤2次,干燥研磨粉碎得到凹凸棒土纳米材料。将凹凸棒土纳米材料与15g纳米氧化钨、55g纳米硫化锡加入到1650g乙醇溶剂中,搅拌2.5小时后,静置50分钟,体系溶液分层,去除上层溶剂后,得到改性凹凸棒土纳米材料。

(2)将2000g尼龙66颗粒加入到改性凹凸棒土纳米材料容器里,超声搅拌30分钟后,保持氮气的流量在45ml/min,将改性凹凸棒土和尼龙的混合物加热到290℃,通过高速混炼机混炼后,注射压力控制在85mpa加压挤出成粒,得到含凹凸棒土黄色尼龙66母粒。

(3)取上述黄色尼龙66母粒1200g与2600g尼龙66颗粒、300g纳米二氧化硅复合微球(二氧化硅微球中分散有30wt%氧化锡)、105gn-十八烷基-13-二十二酰胺润滑剂、95g增韧剂poe、35g抗氧化剂1098、30g紫外吸收剂uv-360搅拌均匀并熔融共混,温度控制在290℃,双螺杆挤出机造粒成型,得到黄色凹凸棒土/尼龙复合材料。

实施例6:制备蓝色凹凸棒土/尼龙复合材料

(1)将醋酸钠与纯净水按质量比100∶16配置醋酸钠水溶液500g,加温到100℃,待晶体全部溶解后,缓慢搅拌加入250g纳米凹凸棒土,升温至沸点后,降温到室温至结晶固体析出后,加入去离子水后继续加温到85℃至钠盐晶体全部溶解,过滤去除钠盐水溶液,加入260g氢氧化钠(18%)溶液中,加热48℃后保温搅拌10小时,搅拌速度140r/min,降至室温液固分离后用ph=5盐酸水溶液洗涤,再用离子水洗涤2次,干燥研磨粉碎得到凹凸棒土纳米材料。将凹凸棒土纳米材料与55g纳米氧化铜加入到1650g乙醇溶剂中,搅拌2.5小时后,静置60分钟,体系溶液分层,去除上层溶剂后,得到改性凹凸棒土纳米材料。

(2)将1700g尼龙66颗粒加入到改性凹凸棒土纳米材料容器里,超声搅拌30分钟后,保持氮气的流量在45ml/min,将改性凹凸棒土和尼龙的混合物加热到290℃,通过高速混炼机混炼后,注射压力控制在85mpa加压挤出成粒,得到含凹凸棒土蓝色尼龙66母粒。

(3)取上述蓝色尼龙66母粒1200g与4000g尼龙66颗粒、220g纳米二氧化硅复合微球(二氧化硅微球中分散有30wt%氧化铜)、100gn-十八烷基-13-二十二酰胺润滑剂、285g增韧剂poe、65g抗氧化剂1098、70g紫外吸收剂uv-360搅拌均匀并熔融共混,温度控制在290℃,双螺杆挤出机造粒成型,得到蓝色凹凸棒土/尼龙复合材料。

对比例1:制备红色凹凸棒土/尼龙复合材料

将6000g尼龙66颗粒加入到550g凹凸棒土纳米材料容器里,并加入230g乙丙共聚物分散剂、145g树脂c100润滑剂、245g增韧剂zr-04、30g抗氧化剂s-9228、20g抗氧化剂b225、25g紫外吸收剂uv-326、25g紫外吸收剂uv-531、48g颜料红149搅拌均匀后,熔融共混,温度控制在290℃,双螺杆挤出机造粒成型,得到红色凹凸棒土/尼龙复合材料。

对比例2:制备黄色凹凸棒土/尼龙复合材料

(1)将250g凹凸棒土分散于500ml去离子水中,超声波振动搅拌20分钟,形成均匀的黏土悬浮液,将黏土悬浮液置于80℃水浴中,加入14g硅烷偶联剂kh550,搅拌4小时后冷却,用蒸馏水洗涤3次,抽滤、干燥、研磨,得到硅烷偶联剂改性凹凸棒土纳米材料。

(2)将1400g尼龙66颗粒加入到硅烷偶联剂改性凹凸棒土纳米材料容器里,超声搅拌30分钟后,保持氮气的流量在45ml/min,将改性凹凸棒土和尼龙的混合物加热到285℃,通过高速混炼机混炼后,注射压力控制在85mpa加压挤出成粒,得到含凹凸棒土尼龙66母粒。

(3)取上述尼龙66母粒1000g与3200g尼龙66颗粒、105g树脂c100润滑剂、205g增韧剂zr-04、30g抗氧化剂s-9228、20g抗氧化剂b225、25g紫外吸收剂uv-326、25g紫外吸收剂uv-531、6g颜料黄107搅拌均匀并熔融共混,温度控制在290℃,双螺杆挤出机造粒成型,得到黄色凹凸棒土/尼龙复合材料。

对比例3:制备黑色凹凸棒土/尼龙复合材料

(1)将250g凹凸棒土纳米材料与45g纳米氧化锰、20g纳米氧化钛加入到1650g甲醇溶剂中,搅拌2小时后,静置60分钟,体系溶液分层,去除上层溶剂后,得到改性凹凸棒土纳米材料。

(2)将1400g尼龙66颗粒加入到改性凹凸棒土纳米材料容器里,超声搅拌30分钟后,保持氮气的流量在45ml/min,将改性凹凸棒土和尼龙的混合物加热到285℃,通过高速混炼机混炼后,注射压力控制在85mpa加压挤出成粒,得到含凹凸棒土黑色尼龙66母粒。

(3)取上述黑色尼龙66母粒1000g与3200g尼龙66颗粒、350g纳米二氧化硅复合微球(二氧化硅微球中分散有15wt%氧化锌纳米颗粒和15wt%氧化铝纳米颗粒)、105g树脂c100润滑剂、205g增韧剂zr-04、30g抗氧化剂s-9228、20g抗氧化剂b225、25g紫外吸收剂uv-326、25g紫外吸收剂uv-531搅拌均匀并熔融共混,温度控制在290℃,双螺杆挤出机造粒成型,得到黑色凹凸棒土/尼龙复合材料。

对比例4:制备黑色凹凸棒土/尼龙复合材料

(1)将三水合醋酸钠与纯净水按质量比100∶13配置醋酸钠水溶液500g,加温到90℃,待晶体全部溶解后,缓慢搅拌加入250g纳米凹凸棒土,升温至沸点后,降温到室温至醋酸钠结晶析出后,加入去离子水后继续加温到80℃至钠盐晶体全部溶解,过滤去除钠盐水溶液,加入250g氢氧化钠(15%)溶液,加热40℃后保温搅拌10小时,搅拌速度120r/min,降至室温液固分离后用ph=5.5盐酸水溶液洗涤,再用离子水洗涤2次,干燥研磨粉碎得到凹凸棒土纳米材料。将凹凸棒土纳米材料与45g纳米氧化锰、20g纳米氧化钛加入到1650g甲醇溶剂中,搅拌2小时后,静置60分钟,体系溶液分层,去除上层溶剂后,得到改性凹凸棒土纳米材料。

(2)将1400g尼龙66颗粒加入到改性凹凸棒土纳米材料容器里,超声搅拌30分钟后,保持氮气的流量在45ml/min,将改性凹凸棒土和尼龙的混合物加热到285℃,通过高速混炼机混炼后,注射压力控制在85mpa加压挤出成粒,得到含凹凸棒土黑色尼龙66母粒。

(3)取上述黑色尼龙66母粒1000g与3200g尼龙66颗粒、105g树脂c100润滑剂、205g增韧剂zr-04、30g抗氧化剂s-9228、20g抗氧化剂b225、25g紫外吸收剂uv-326、25g紫外吸收剂uv-531搅拌均匀并熔融共混,温度控制在290℃,双螺杆挤出机造粒成型,得到黑色凹凸棒土/尼龙复合材料。

实施例7:凹凸棒土/尼龙复合材料抗老化性能检测实验

对实施例1-6和对比例1-2制备的凹凸棒土/尼龙复合材料分别进行抗老化性能实验,实验设备选用无锡中天工程技术有限公司zn-p型紫外光老化试验箱,检测步骤及方法:将实施例1-6和对比例1-2制备的凹凸棒土/尼龙复合材料(颗粒)加入到注塑机中注塑成型,注塑区温度230℃,得到实验用拉伸样条(长度80mm×宽度8mm×厚度4mm)和冲击片材(长度80mm×宽度65mm×厚度4mm),将实验样品留样标识后送入试验箱进行老化检测,按照辐射总量=辐射时间×辐照强度公式计算确定实验数据,选择极限辐照条件,以辐照后肉眼可分辨变化(如:局部的粉化、破裂、细裂纹、变形或变色、褪色等颜色变化,与辐照前参照物进行对比)作为最短辐照时间,参照gb/t16422.3-2014国家标准。检测结果见表一。

表一实施例样品与对比例样品老化性能检测情况表

实施例8:凹凸棒土/尼龙复合材料拉伸性能检测实验

对实施例1-6、对比例1-2拉伸样条和实施例7老化性能检测实验后的拉伸样条分别进行拉伸性能实验,检测步骤:对比例1-2制备的拉伸样条(未老化试验)的上下端分别夹在拉伸试验机的上下夹持器里,根据设定好的拉伸强度(mpa)和拉伸速度等数据,拉伸至完全断裂处停止,记录拉伸距离,每组试样数10个,共试样20个,取最长拉伸断裂处距离长度作为试样标距,分别对实施例7老化性能检测实验后的拉伸样条进行拉伸强度性能实验,并将检测结果记录(见表二)。

表二实施例样品与对比例样品拉伸性能测试情况表

实施例9:凹凸棒土/尼龙复合材料冲击性能检测实验

对实施例1-6、对比例1-2冲击片材和实施例7老化性能检测实验后的冲击片材分别进行性能实验,检测步骤:对比例1-2制备的冲击片材(未老化试验)试样固定在支座上,用已知能量的摆锤打击支撑成水平梁的试样,冲击线位于两支座的正中,由摆锤一次冲击使试样完全破坏(断裂成两段),根据设定好的冲击能量(j)和冲击速度(m/s)等数据,分别对实施例7老化性能检测实验后的冲击样条进行冲击强度(kj/m2)性能实验,并将检测结果记录(见表三)。实验参照硬质塑料简支梁冲击试验方法(gb/t1049-93)国家标准。

表三实施例样品与对比例样品冲击性能测试情况表

从上述实验检测结果得知,本发明制造的凹凸棒土/尼龙复合材料抗老化性能强、色牢度高、力学性能好。

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