一种高耐热的纳米氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法与流程

文档序号:12029348阅读:403来源:国知局

技术领域
:本发明涉及复合材料领域,具体的涉及一种高耐热的纳米氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法。
背景技术
::聚酰胺类材料具有极性强、分子间能形成氢键的特点,且具有一定的活性。由于具有优良的力学性能、耐磨性、自润滑性、耐油性、耐腐蚀性和较好的加工成型性能,被广泛应用于汽车部件,电子电器,石油化工等行业。聚酰胺的强极性使得其吸水性较大,对制品的尺寸稳定性影响较大,还影响材料的电性能。此外,聚酰胺的耐热性差和低温冲击强度低的缺点限制了聚酰胺材料的应用领域。通常,人们通过加入各种填料来改善聚酰胺的综合性能。近年来,随着纳米科学的不断发展和纳米技术的不断成熟,通过添加纳米材料来改善聚合物基体材料的性能逐渐成为材料研究领域的热点。聚酰胺类材料由于其在汽车、电子电器和家用产品中的广泛应用而备受人们的青睐,通过添加功能性纳米材料来提高聚酰胺类基体材料的强度、韧性、阻燃、阻隔等性能成为学者们比较感兴趣的研究方向。同时也大大拓宽了聚酰胺类材料的应用领域,因此,聚酰胺基纳米复合材料必将成为未来应用前景最好的纳米复合材料之一。目前,常用的方法是向聚酰胺材料中加入无机纳米填料,来改善基体的韧性和强度以及耐热性能,其中,氧化铝作为价格低廉的填料广泛应用于聚酰胺的改性中。中国专利(201210260919.5)公开了一种导热聚酰胺复合材料,其包括下述重量百分比的组分:聚酰胺18.2-58.6%、润滑剂0.1-1.0%、抗氧化剂0.1-0.5%、表面改性剂1.0-1.5%和导热增强改性剂40-81%,虽然该复合材料导热性能好,但是其导热增强改性剂添加量较大,不仅增大了成本,也使得导热增强改性剂与基体材料的相容性解决较为困难。技术实现要素::本发明的目的是提供一种高耐热的纳米氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法,该制备方法操作简单,能耗低,制得的材料力学性能好,耐磨、耐热性能优异。为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:一种高耐热的氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法,包括以下步骤:(1)在40-50℃下,将二乙酸铝和去离子水混合搅拌至固体溶解,得到溶液a;向溶液a中加入十二烷基苯磺酸钠搅拌混合均匀制得溶液b;将溶液b置于安装有两个滴定管的三口烧瓶中,并升温至65-110℃,并边搅拌边同时滴加氢氧化钠水溶液和柠檬酸水溶液,滴加完毕后,继续搅拌5-13h,得到沉淀物,将沉淀物过滤洗涤后在80-180℃下煅烧10-20h,得到氧化铝;(2)将聚丙烯、硅胶、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、抗氧化剂在高混机中混合均匀,然后加入步骤(1)制得的氧化铝混合搅拌均匀,得到混合料;(3)将上述制得的混合料由双螺杆挤出机挤出造粒,得到氧化铝改性聚酰胺材料。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述二乙酸铝和去离子水的用量比为1g:(30-50)ml。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,十二烷基苯磺酸钠的添加量为二乙酸铝质量的1-4%。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述二乙酸铝、氢氧化钠、柠檬酸的质量比为3:5:(0.1-0.35)。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述氢氧化钠水溶液的质量浓度为15%,柠檬酸水溶液的浓度为3-8%。作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述氢氧化钠水溶液、柠檬酸水溶液的滴加速度分别为0.5-1.5升/小时、1-4升/小时。作为上述技术方案的优选,步骤(2)中,所述抗氧化剂为抗坏血酸棕榈酸酯、茶多酚、丁基羟基茴香醚中的一种或多种。作为上述技术方案的优选,所述聚丙烯、硅胶、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、抗氧化剂、氧化铝的添加量以重量份计,分别为:聚丙烯40-80份、硅胶3-7份、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺1-2份、抗氧化剂1-5份、氧化铝5-11份。作为上述技术方案的优选,步骤(3)中,混合料由双螺杆挤出机挤出的温度为250-300℃。作为上述技术方案的优选,步骤(1)制得的氧化铝的粒径大小为10-30nm,且表面有不规则孔状结构。本发明具有以下有益效果:首先,本发明在一定温度下制得二乙酸铝溶液,并向该溶液中加入十二烷基苯磺酸钠;然后在三口烧瓶中回流条件下升温至一定温度,并以不同的速度同时滴加柠檬酸和氢氧化钠溶液,柠檬酸可以有效控制沉淀物的生成速度,使得制得的沉淀物晶胞稳定,杂质少,而且沉淀时间适当,能耗低;另一方面,本发明在较低温度下实现沉淀物的煅烧,使得制得的氧化铝表面有形状不规则的孔洞,且表面均匀的吸附有十二烷基苯磺酸钠,制得的氧化铝分散性好,不规则孔洞的存在形成了连续的散热通道,其用于聚丙烯改性时能更好的改善材料的耐热性能,且其与基体材料相容性好,得到的材料稳定性好,力学性能佳;聚酰胺基体材料中具有较多的n-h基团,本发明在基体材料中加入硅胶、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺可以与n-h键合,提高了基体材料的交联密度,有效改善了材料的力学性能。具体实施方式:为了更好的理解本发明,本发明采用实施例对本发明进一步说明,实施例只用于解释本发明,不会对本发明构成任何的限定。实施例1一种高耐热的氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法,包括以下步骤:(1)在40-50℃下,将1g二乙酸铝和30ml去离子水混合搅拌至固体溶解,得到溶液a;向溶液a中加入0.01g十二烷基苯磺酸钠搅拌混合均匀制得溶液b;将溶液b置于安装有两个滴定管的三口烧瓶中,并升温至65℃,并边搅拌边同时滴加质量浓度为15%氢氧化钠水溶液和质量浓度为3%柠檬酸水溶液,滴加完毕后,继续搅拌13h,得到沉淀物,将沉淀物过滤洗涤后在80℃下煅烧20h,得到氧化铝;其中,二乙酸铝、氢氧化钠、柠檬酸的质量比为3:5:0.1,氢氧化钠水溶液、柠檬酸水溶液的滴加速度分别为0.5升/小时、1升/小时;(2)将40份聚丙烯、3份硅胶、1份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、1份抗氧化剂在高混机中混合均匀,然后加入5份步骤(1)制得的氧化铝混合搅拌均匀,得到混合料;(3)将上述制得的混合料由双螺杆挤出机挤出、造粒,得到氧化铝改性聚酰胺材料。实施例2一种高耐热的氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法,包括以下步骤:(1)在40-50℃下,将1g二乙酸铝和50ml去离子水混合搅拌至固体溶解,得到溶液a;向溶液a中加入0.04g十二烷基苯磺酸钠搅拌混合均匀制得溶液b;将溶液b置于安装有两个滴定管的三口烧瓶中,并升温至110℃,并边搅拌边同时滴加质量浓度为15%氢氧化钠水溶液和质量浓度为8%柠檬酸水溶液,滴加完毕后,继续搅拌5h,得到沉淀物,将沉淀物过滤洗涤后在180℃下煅烧10h,得到氧化铝;其中,二乙酸铝、氢氧化钠、柠檬酸的质量比为3:5:0.35,氢氧化钠水溶液、柠檬酸水溶液的滴加速度分别为1.5升/小时、4升/小时;(2)将80份聚丙烯、7份硅胶、2份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、5份抗氧化剂在高混机中混合均匀,然后加入11份步骤(1)制得的氧化铝混合搅拌均匀,得到混合料;(3)将上述制得的混合料由双螺杆挤出机挤出、造粒,得到氧化铝改性聚酰胺材料。实施例3一种高耐热的氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法,包括以下步骤:(1)在40-50℃下,将1g二乙酸铝和35ml去离子水混合搅拌至固体溶解,得到溶液a;向溶液a中加入0.02g十二烷基苯磺酸钠搅拌混合均匀制得溶液b;将溶液b置于安装有两个滴定管的三口烧瓶中,并升温至80℃,并边搅拌边同时滴加质量浓度为15%氢氧化钠水溶液和质量浓度为4%柠檬酸水溶液,滴加完毕后,继续搅拌11h,得到沉淀物,将沉淀物过滤洗涤后在100℃下煅烧18h,得到氧化铝;其中,二乙酸铝、氢氧化钠、柠檬酸的质量比为3:5:0.3,氢氧化钠水溶液、柠檬酸水溶液的滴加速度分别为0.7升/小时、2升/小时(2)将50份聚丙烯、4份硅胶、1.2份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、2份抗氧化剂在高混机中混合均匀,然后加入7份步骤(1)制得的氧化铝混合搅拌均匀,得到混合料;(3)将上述制得的混合料由双螺杆挤出机挤出、造粒,得到氧化铝改性聚酰胺材料。实施例4一种高耐热的氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法,包括以下步骤:(1)在40-50℃下,将1g二乙酸铝和40ml去离子水混合搅拌至固体溶解,得到溶液a;向溶液a中加入0.025g十二烷基苯磺酸钠搅拌混合均匀制得溶液b;将溶液b置于安装有两个滴定管的三口烧瓶中,并升温至90℃,并边搅拌边同时滴加质量浓度为15%氢氧化钠水溶液和质量浓度为5%柠檬酸水溶液,滴加完毕后,继续搅拌9h,得到沉淀物,将沉淀物过滤洗涤后在120℃下煅烧16h,得到氧化铝;其中,二乙酸铝、氢氧化钠、柠檬酸的质量比为3:5:0.25,氢氧化钠水溶液、柠檬酸水溶液的滴加速度分别为0.9升/小时、2.5升/小时;(2)将60份聚丙烯、5份硅胶、1.4份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、2份抗氧化剂在高混机中混合均匀,然后加入9份步骤(1)制得的氧化铝混合搅拌均匀,得到混合料;(3)将上述制得的混合料由双螺杆挤出机挤出、造粒,得到氧化铝改性聚酰胺材料。实施例5一种高耐热的氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法,包括以下步骤:(1)在40-50℃下,将1g二乙酸铝和45ml去离子水混合搅拌至固体溶解,得到溶液a;向溶液a中加入0.03g十二烷基苯磺酸钠搅拌混合均匀制得溶液b;将溶液b置于安装有两个滴定管的三口烧瓶中,并升温至100℃,并边搅拌边同时滴加质量浓度为15%氢氧化钠水溶液和质量浓度为6%柠檬酸水溶液,滴加完毕后,继续搅拌8h,得到沉淀物,将沉淀物过滤洗涤后在140℃下煅烧14h,得到氧化铝;其中,二乙酸铝、氢氧化钠、柠檬酸的质量比为3:5:0.2,氢氧化钠水溶液、柠檬酸水溶液的滴加速度分别为1.1升/小时、3升/小时;(2)将70份聚丙烯、5份硅胶、1.6份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、3份抗氧化剂在高混机中混合均匀,然后加入9份步骤(1)制得的氧化铝混合搅拌均匀,得到混合料;(3)将上述制得的混合料由双螺杆挤出机挤出、造粒,得到氧化铝改性聚酰胺材料。实施例6一种高耐热的氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法,包括以下步骤:(1)在40-50℃下,将1g二乙酸铝和50ml去离子水混合搅拌至固体溶解,得到溶液a;向溶液a中加入0.035g十二烷基苯磺酸钠搅拌混合均匀制得溶液b;将溶液b置于安装有两个滴定管的三口烧瓶中,并升温至100℃,并边搅拌边同时滴加质量浓度为15%氢氧化钠水溶液和质量浓度为7%柠檬酸水溶液,滴加完毕后,继续搅拌7h,得到沉淀物,将沉淀物过滤洗涤后在160℃下煅烧12h,得到氧化铝;其中,二乙酸铝、氢氧化钠、柠檬酸的质量比为3:5:0.15,氢氧化钠水溶液、柠檬酸水溶液的滴加速度分别为1.3升/小时、3.5升/小时;(2)将75份聚丙烯、6份硅胶、1.8份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、4份抗氧化剂在高混机中混合均匀,然后加入11份步骤(1)制得的氧化铝混合搅拌均匀,得到混合料;(3)将上述制得的混合料由双螺杆挤出机挤出、造粒,得到氧化铝改性聚酰胺材料。对比例1一种高耐热的氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法,包括以下步骤:(1)在40-50℃下,将1g二乙酸铝和50ml去离子水混合搅拌至固体溶解,得到溶液a;向溶液a中加入0.035g十二烷基苯磺酸钠搅拌混合均匀制得溶液b;将溶液b置于安装有两个滴定管的三口烧瓶中,并升温至100℃,并边搅拌边滴加质量浓度为7%柠檬酸水溶液,滴加完毕后滴加质量浓度为15%氢氧化钠水溶液,滴加完毕后,继续搅拌7h,得到沉淀物,将沉淀物过滤洗涤后在160℃下煅烧12h,得到氧化铝;其中,二乙酸铝、氢氧化钠、柠檬酸的质量比为3:5:0.15,氢氧化钠水溶液、柠檬酸水溶液的滴加速度分别为1.3升/小时、3.5升/小时;(2)将75份聚丙烯、6份硅胶、1.8份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、4份抗氧化剂在高混机中混合均匀,然后加入11份步骤(1)制得的氧化铝混合搅拌均匀,得到混合料;(3)将上述制得的混合料由双螺杆挤出机挤出、造粒,得到氧化铝改性聚酰胺材料。对比例2一种高耐热的氧化铝改性聚酰胺材料的制备方法,包括以下步骤:将75份聚丙烯、6份硅胶、1.8份椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、4份抗氧化剂在高混机中混合均匀,然后加入11份市售纳米氧化铝混合搅拌均匀,得到混合料;将上述制得的混合料由双螺杆挤出机挤出、造粒,得到氧化铝改性聚酰胺材料。对上述制得的聚酰胺材料进行如表1的性能检测,检测结果如表1所示:表1拉伸强度,mpa弯曲强度,mpa缺口冲击强度,j/m导热系数,w/mk实施例11352621084.655实施例21282731054.602实施例31372451104.735实施例41422601054.585实施例51352491054.603实施例61402551084.665对比例1100201851.091对比例275109321.002从上述表格来看,本发明在较少氧化铝添加的条件下,制得的材料力学性能和耐热性能较好,且相对于添加市售氧化铝来说,本发明提供的氧化铝能够更好的改善材料的性能,而且氢氧化钠以及柠檬酸的添加顺序对材料的性能也有很大的影响。当前第1页12
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