本发明属于聚醚砜/尼龙复合材料
技术领域：
，具体涉及一种基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料及其制备方法。
背景技术：
：聚醚砜是一种琥珀色透明的非结晶性热塑性特种工程塑料,聚醚砜中的砜基具有耐热性，醚基使聚合物链节在熔融状态下具有良好的流动性，易于成型加工，因此聚醚砜中对苯撑结构上交替链节砜基和醚基使聚醚砜具有突出的抗氧性，耐热性，耐冲击性，高耐水解性等优异性能，因此聚醚砜在电子电器、机械设备和交通运输等领域都有广泛的应用。尼龙也称为聚酰胺，是一类主链上含有重复酞胺基团的热塑性树脂的总称，其中尼龙6是尼龙家族中的重要品种之一，具有机械强度较高,热变形温度和耐冲击性较好，电性能佳，耐油，耐弱碱、弱酸及其它一些有机溶剂,但其耐强酸性差,在干态和低温下抗冲击强度偏低,加上吸水率大,而影响其产品尺寸的稳定性和电性能,因此对其改性就显得十分必要。目前基于聚醚砜聚合物改性尼龙6的研究已经出现了较多报道。中国专利cn104151826b公开的一种聚醚砜树脂薄膜材料及其制备方法，该聚醚砜树脂薄膜材料包括聚醚砜树脂、2,4-己二烯、丙烯酸丁酯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、尼龙和聚乙烯，通过原料的加热混合、挤压造粒、成型、包装等步骤制备而成，利用多种高分子聚合物的优点的相互结合使制备的薄膜材料的耐热强度、耐酸碱强度都优于常规的聚乙烯薄膜材料。中国文献(“聚醚砜/mc尼龙6原位复合材料的制备和性能”，钱浩等，材料研究学报，第87-92页，第22卷第1期，2008年2月)公开的一种聚醚砜/mc尼龙6原位复合材料，以氢氧化钠为催化剂，以甲苯二异氰酸酯为活化剂，引发己内酰胺阴离子聚合，然后将聚醚矾加入熔融的己内酰胺单体中,聚醚讽充分溶解后再加入氢氧化钠，抽真空减压除去生成的水分,迅速升温至150℃,加入助催化剂2，4一甲苯二异氰酸酷引发聚合取出，其中复合材料中聚醚砜的质量百分数为0-6％。该方法制备的复合材料己内酰胺与聚醚砜之间具有较好的相容性，复合材料的热稳定性能和韧性提高。由上述现有技术可知，通过将聚醚砜与己内酰胺相结合可提高复合材料的热稳定性能和机械性能，但仍有提高的空间，以满足更高的领域的需求。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是提供一种基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料及其制备方法，本发明制备的基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料将纳米材料、天然高分子材料与高分子聚合物相互结合，组分之间相容性好，而且材料表面含有微凸结构，因此本发明制备的基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料耐热性能和机械性能显著提高，综合性能好。为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料，所述基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料包括聚醚砜、尼龙、凹凸棒土、纳米二氧化硅和改性壳聚糖，所述纳米二氧化硅附着于凹凸棒土表面，所述改性壳聚糖为酸酐交联改性的壳聚糖。作为上述技术方案的优选，所述复合耐热材料表面具有凸起的微结构。本发明提供一种基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将凹凸棒土置于10-12mol/l盐酸溶液中酸活化处理，加入二氧化硅前驱体溶液，搅拌均匀，滴加盐酸调节ph值，再加入乙醇和丙酮，去除溶剂，得到附着二氧化硅的凹凸棒土；(2)将己内酰胺单体加热至150℃至完全溶解，加入氢氧化钠，抽真空排除己内酰胺单体内的水分，加入干燥过的聚醚砜，待聚醚砜完全溶解后，搅拌，抽真空排除水分，加入步骤(1)制备的附着二氧化硅的凹凸棒土和改性壳聚糖溶液，搅拌均匀，抽真空排除乙醇、丙酮和水分，再在氮气氛围下，加入用量为1-2％的戊二醛和用量为2-3％的2,4-甲苯二异氰酸酯，真空加热，迅速搅拌，除去副产品，得到基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，二氧化硅前驱体溶液为含正硅酸乙酯的丙酮水溶液，所述正硅酸乙酯的含量为0.5-1mol/l，所述丙酮与水的体积比为0.3-0.8:1。作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中，附着二氧化硅的凹凸棒土中二氧化硅的含量为10-25％。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，改性壳聚糖溶液中溶剂为1％的冰醋酸水溶液。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，改性壳聚糖溶液中改性壳聚糖为酸酐交联改性的壳聚糖。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，己内酰胺单体与聚醚砜的质量比为100:0.5-5。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料中附着二氧化硅的凹凸棒土和改性壳聚糖的质量比为10:0.1-5。作为上述技术方案的优选，所述步骤(2)中，基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料的表面具有微凸结构，所述微凸结构的高度为50-100μm。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)本发明制备的基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料中包括凹凸棒土，凹凸棒土为毛毯状或土状集合体,表面疏松多孔,孔隙容积和比表面积高,具有阳离子可交换性、吸水性、吸附脱色性、胶质性、膨胀性，将凹凸棒土经盐酸改性后，凹凸棒土的晶体结构不会被破坏，凹凸棒土孔道中杂质被取出，孔道疏通，孔容积增大，更加有利于二氧化硅材料的吸附和附着，然后将附着了二氧化硅的凹凸棒土与聚醚砜和尼龙相结合，可以在少量使用纳米材料的情况下，显著提高聚合物的韧性、尺寸稳定性和热稳定性。(2)本发明制备的基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料中酸酐交联改性的壳聚糖，酸酐交联改性的壳聚糖可以良好的分散于聚醚砜和尼龙材料中，可以与凹凸棒土中的含水富镁铝硅酸盐类粘土矿物发生高度络合，经戊二醛改性后，壳聚糖分子之间发生交联进一步提高尼龙复合材料中各组分的相容性和结合力。(3)本发明制备的基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料中各组分混合均匀，将纳米材料、天然高分子材料与高分子聚合物相互结合，组分之间相容性好，而且制备的基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料表面含有微凸结构，可以进一步提高复合材料的韧性，因此本发明制备的基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料耐热性能和机械性能显著提高，综合性能好，具有很好的推广价值。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。实施例1：(1)将凹凸棒土置于10mol/l盐酸溶液中酸活化处理，加入含0.5mol/l正硅酸乙酯的丙酮水溶液，其中丙酮与水的体积比为0.3:1，搅拌均匀，滴加盐酸调节ph值，盐酸与正硅酸乙酯的摩尔比为1:0.001，再加入体积比为1:0.5的乙醇和丙酮，去除溶剂，得到附着二氧化硅的凹凸棒土，其中附着二氧化硅的凹凸棒土中二氧化硅的含量为10％。(2)按照己内酰胺单体与聚醚砜的质量比为100:0.5，将己内酰胺单体加热至150℃至完全溶解，加入用量为2％的氢氧化钠，在真空度为0.1mpa下抽真空排除己内酰胺单体内的水分，加入干燥过的聚醚砜，待聚醚砜完全溶解后，搅拌，抽真空排除水分，按照附着二氧化硅的凹凸棒土和改性壳聚糖的质量比为10:0.1，加入附着二氧化硅的凹凸棒土和酸酐交联改性壳聚糖冰醋酸水溶液，其中酸酐交联改性壳聚糖溶液中溶剂为1％的冰醋酸水溶液，搅拌均匀，抽真空排除乙醇、丙酮和水分，再在氮气氛围下，加入用量为1％的戊二醛和用量为2％的2,4-甲苯二异氰酸酯，在真空度为0.1mpa下在250℃下加热，迅速搅拌，除去副产品，得到基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料，其中，基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料的表面具有微凸结构，所述微凸结构的高度为50μm。实施例2：(1)将凹凸棒土置于12mol/l盐酸溶液中酸活化处理，加入含1mol/l正硅酸乙酯的丙酮水溶液，其中丙酮与水的体积比为0.8:1，搅拌均匀，滴加盐酸调节ph值，盐酸与正硅酸乙酯的摩尔比为1:0.001，再加入体积比为1:0.5的乙醇和丙酮，去除溶剂，得到附着二氧化硅的凹凸棒土，其中附着二氧化硅的凹凸棒土中二氧化硅的含量为25％。(2)按照己内酰胺单体与聚醚砜的质量比为100:5，将己内酰胺单体加热至150℃至完全溶解，加入用量为2％的氢氧化钠，在真空度为0.1mpa下抽真空排除己内酰胺单体内的水分，加入干燥过的聚醚砜，待聚醚砜完全溶解后，搅拌，抽真空排除水分，按照附着二氧化硅的凹凸棒土和改性壳聚糖的质量比为10:5，加入附着二氧化硅的凹凸棒土和酸酐交联改性壳聚糖冰醋酸水溶液，其中酸酐交联改性壳聚糖溶液中溶剂为1％的冰醋酸水溶液，搅拌均匀，抽真空排除乙醇、丙酮和水分，再在氮气氛围下，加入用量为2％的戊二醛和用量为3％的2,4-甲苯二异氰酸酯，在真空度为0.1mpa下在270℃下加热，迅速搅拌，除去副产品，得到基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料，其中，基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料的表面具有微凸结构，所述微凸结构的高度为100μm。实施例3：(1)将凹凸棒土置于11mol/l盐酸溶液中酸活化处理，加入含0.6mol/l正硅酸乙酯的丙酮水溶液，其中丙酮与水的体积比为0.5:1，搅拌均匀，滴加盐酸调节ph值，盐酸与正硅酸乙酯的摩尔比为1:0.001，再加入体积比为1:0.5的乙醇和丙酮，去除溶剂，得到附着二氧化硅的凹凸棒土，其中附着二氧化硅的凹凸棒土中二氧化硅的含量为15％。(2)按照己内酰胺单体与聚醚砜的质量比为100:1，将己内酰胺单体加热至150℃至完全溶解，加入用量为2％的氢氧化钠，在真空度为0.1mpa下抽真空排除己内酰胺单体内的水分，加入干燥过的聚醚砜，待聚醚砜完全溶解后，搅拌，抽真空排除水分，按照附着二氧化硅的凹凸棒土和改性壳聚糖的质量比为10:1，加入附着二氧化硅的凹凸棒土和酸酐交联改性壳聚糖冰醋酸水溶液，其中酸酐交联改性壳聚糖溶液中溶剂为1％的冰醋酸水溶液，搅拌均匀，抽真空排除乙醇、丙酮和水分，再在氮气氛围下，加入用量为1.5％的戊二醛和用量为2.3％的2,4-甲苯二异氰酸酯，在真空度为0.1mpa下在260℃下加热，迅速搅拌，除去副产品，得到基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料，其中，基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料的表面具有微凸结构，所述微凸结构的高度为80μm。实施例4：(1)将凹凸棒土置于10.5mol/l盐酸溶液中酸活化处理，加入含0.7mol/l正硅酸乙酯的丙酮水溶液，其中丙酮与水的体积比为0.4:1，搅拌均匀，滴加盐酸调节ph值，盐酸与正硅酸乙酯的摩尔比为1:0.001，再加入体积比为1:0.5的乙醇和丙酮，去除溶剂，得到附着二氧化硅的凹凸棒土，其中附着二氧化硅的凹凸棒土中二氧化硅的含量为15％。(2)按照己内酰胺单体与聚醚砜的质量比为100:1.5，将己内酰胺单体加热至150℃至完全溶解，加入用量为2％的氢氧化钠，在真空度为0.1mpa下抽真空排除己内酰胺单体内的水分，加入干燥过的聚醚砜，待聚醚砜完全溶解后，搅拌，抽真空排除水分，按照附着二氧化硅的凹凸棒土和改性壳聚糖的质量比为10:0.5，加入附着二氧化硅的凹凸棒土和酸酐交联改性壳聚糖冰醋酸水溶液，其中酸酐交联改性壳聚糖溶液中溶剂为1％的冰醋酸水溶液，搅拌均匀，抽真空排除乙醇、丙酮和水分，再在氮气氛围下，加入用量为2％的戊二醛和用量为2％的2,4-甲苯二异氰酸酯，在真空度为0.1mpa下在255℃下加热，迅速搅拌，除去副产品，得到基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料，其中，基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料的表面具有微凸结构，所述微凸结构的高度为65μm。实施例5：(1)将凹凸棒土置于11.5mol/l盐酸溶液中酸活化处理，加入含0.9mol/l正硅酸乙酯的丙酮水溶液，其中丙酮与水的体积比为0.7:1，搅拌均匀，滴加盐酸调节ph值，盐酸与正硅酸乙酯的摩尔比为1:0.001，再加入体积比为1:0.5的乙醇和丙酮，去除溶剂，得到附着二氧化硅的凹凸棒土，其中附着二氧化硅的凹凸棒土中二氧化硅的含量为18％。(2)按照己内酰胺单体与聚醚砜的质量比为100:2.3，将己内酰胺单体加热至150℃至完全溶解，加入用量为2％的氢氧化钠，在真空度为0.1mpa下抽真空排除己内酰胺单体内的水分，加入干燥过的聚醚砜，待聚醚砜完全溶解后，搅拌，抽真空排除水分，按照附着二氧化硅的凹凸棒土和改性壳聚糖的质量比为10:2.5，加入附着二氧化硅的凹凸棒土和酸酐交联改性壳聚糖冰醋酸水溶液，其中酸酐交联改性壳聚糖溶液中溶剂为1％的冰醋酸水溶液，搅拌均匀，抽真空排除乙醇、丙酮和水分，再在氮气氛围下，加入用量为1.7％的戊二醛和用量为2.6％的2,4-甲苯二异氰酸酯，在真空度为0.1mpa下在265℃下加热，迅速搅拌，除去副产品，得到基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料，其中，基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料的表面具有微凸结构，所述微凸结构的高度为65μm。实施例6：(1)将凹凸棒土置于10mol/l盐酸溶液中酸活化处理，加入含1mol/l正硅酸乙酯的丙酮水溶液，其中丙酮与水的体积比为0.5:1，搅拌均匀，滴加盐酸调节ph值，盐酸与正硅酸乙酯的摩尔比为1:0.001，再加入体积比为1:0.5的乙醇和丙酮，去除溶剂，得到附着二氧化硅的凹凸棒土，其中附着二氧化硅的凹凸棒土中二氧化硅的含量为20％。(2)按照己内酰胺单体与聚醚砜的质量比为100:3，将己内酰胺单体加热至150℃至完全溶解，加入用量为2％的氢氧化钠，在真空度为0.1mpa下抽真空排除己内酰胺单体内的水分，加入干燥过的聚醚砜，待聚醚砜完全溶解后，搅拌，抽真空排除水分，按照附着二氧化硅的凹凸棒土和改性壳聚糖的质量比为10:1.5，加入附着二氧化硅的凹凸棒土和酸酐交联改性壳聚糖冰醋酸水溶液，其中酸酐交联改性壳聚糖溶液中溶剂为1％的冰醋酸水溶液，搅拌均匀，抽真空排除乙醇、丙酮和水分，再在氮气氛围下，加入用量为1.3％的戊二醛和用量为2.4％的2,4-甲苯二异氰酸酯，在真空度为0.1mpa下在270℃下加热，迅速搅拌，除去副产品，得到基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料，其中，基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料的表面具有微凸结构，所述微凸结构的高度为90μm。经检测，实施例1-6制备的基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料以及现有技术的聚醚砜/尼龙复合耐热材料的热分解温度、的结果如下所示：实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6对比例热分解温度(℃)315330327326321324290拉伸断裂强度(mpa)46525149485032冲击强度(mpa)5.96.66.26.06.36.55.4由上表可见，本发明制备的基于纳米凹凸棒土的聚醚砜/尼龙复合耐热材料耐热性能好，拉伸强度和冲击强度显著提高。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属
技术领域：
中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。当前第1页12