专利名称：一种聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法
技术领域：
本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法。
背景技术：
蒙脱土在高分子中的充分剥离是实现高性能复合材料的关键技术。目前聚合物/蒙脱土复合材料的制备方法通常为以下两种一种是原位插层聚合方法，所谓原位插层法是指聚合物前驱体小分子首先插层到有机化插层处理的蒙脱土层间，在蒙脱土层间使小分子聚合，利用聚合时放出的大量热量，使蒙脱土膨胀而剥离，从而得到复合材料。
另一种是熔融插层方法，所谓熔融插层法是指将熔融聚合物在高温高剪切力作用下与经过有机化插层处理的蒙脱土混炼，大分子链插入蒙脱土层间，但该方法一般只能得到插层型复合材料，较难获得完全剥离的蒙脱土复合材料。
原位插层聚合技术可以获得高性能剥离型蒙脱土复合材料，但对有机插层剂及蒙脱土有较高的技术要求，原位插层聚合法的工业化投资大，周期长，不易推广应用。熔融插层法可以在一般塑料混炼设备中进行，加工方便，然而需前期先对蒙脱土进行有机化插层处理，而且有机化插层剂的热稳定差、易变色的缺陷也明显影响了复合材料，不容易得到完全剥离的蒙脱土复合材料，制约了该方法的应用。
发明内容本发明目的是提供一种加工简单、生产成本低、应用范围广的聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法。为完成本发明目的，本发明采用水辅法制备聚酰胺/纳米蒙脱土母料。
所述聚酰胺/纳米蒙脱土母料的组成如下蒙脱土1％～30％聚酰胺70％～99％本发明所述的制备方法是用去离子水为插层剂，所述的去离子水与蒙脱土的质量比为9～15∶1，并按以下步骤制备先将的蒙脱土和去离子水混合，充分分散制得蒙脱土泥浆，逐步将泥浆加入到组方量完全熔融的聚酰胺中，于210～300℃温度下混炼10～60分钟，蒙脱土含量高时选用较长的混炼时间，再经挤出造粒即得到所述的聚酰胺/纳米蒙脱土母料。
本发明所述聚酰胺优选在温度为210～300℃的密炼机中密炼至完全熔融。
本发明所述蒙脱土母料中蒙脱土、聚酰胺质量组成为蒙脱土1～30％，聚酰胺70％～99％，优选蒙脱土20～30％，聚酰胺70％～80％。
本发明所述蒙脱土为天然蒙脱土经过纯化处理制得的，所述的处理方法为将天然蒙脱土以1∶20～40比例与去离子水混合搅拌1-2小时，静置24小时后，选取上层的清液，将清液干燥后得到纯化的蒙脱土。本发明所述聚酰胺为聚酰胺6或聚酰胺66。
本发明所述的聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法，其混炼的温度优选为220～280℃；混炼的时间为40～60分钟。
本发明的水辅法是利用去离子水代替有机插层剂，蒙脱土是一种水性增稠剂，通过其层间大量吸水，可以有效扩大层间距，同时水又是聚酰胺的天然增塑剂，在高温、高剪切力的作用下，通过蒙脱土层间水的汽化产生的热量和压力，把蒙脱土片层结构剥离，同时通过剪切作用将其分散到聚酰胺基体中，得到完全剥离的聚酰胺/纳米蒙脱土母料。
本发明聚酰胺/蒙脱土母料，蒙脱土含量可以高达30％以上，通过XRD图谱测试蒙脱土含量在10％以下时，可制备高性能完全剥离型聚酰胺/纳米蒙脱土母料，蒙脱土含量在20％～30％时，可得到部分剥离型聚酰胺/纳米蒙脱土母料。
本发明制备的聚酰胺/纳米蒙脱土母料可在一般塑料加工企业中直接与聚酰胺树脂、聚酯混合应用于挤出高阻隔薄膜和注射高性能产品等，经XRD测试添加本发明母料的复合材料，2θ角在1-15°内未出现001衍射峰，说明蒙脱土在高分子材料中已完全剥离，材料的耐热性、拉伸强度和弯曲强度有明显提高。
综上所述，本发明的有益效果体现在与以往的工艺相比，本发明提供的聚酰胺/纳米蒙脱土母料的方法简单、生产成本低容易推广，且用本发明方法能获得高性能剥离型蒙脱土复合材料。
图1为聚酰胺/纳米蒙脱土母料的XRD图a含蒙脱土量为20％的母料；b含蒙脱土量为30％的母料；c含蒙脱土量为10％的母料；图2含量纳米蒙脱土为10％的聚酰胺6/纳米蒙脱土母料的TEM照片图3为聚酰胺/纳米蒙脱土母料经稀释后材料的XRD图a含纳米蒙脱土量为20％的母料经过1∶10稀释后材料的XRD图b含纳米蒙脱土量为30％的母料经过1∶10稀释后材料的XRD图具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此实施例1纯化蒙脱土10份，去离子水90份，搅拌分散得到蒙脱土泥浆，将90份聚酰胺6加入到220℃的密炼机中，待聚酰胺6完全熔融后，逐步加入蒙脱土泥浆，在20分钟内加完后继续在220℃密炼机混炼10分钟，再经挤出造粒得到聚酰胺/蒙脱土母粒即聚酰胺/纳米蒙脱土母料。母料的XRD图见图1，TEM照片见图2。
实施例2纯化蒙脱土20份，去离子水300份，搅拌分散得到蒙脱土泥浆，将80份聚酰胺6加入到220℃的密炼机中，待聚酰胺6完全熔融后，逐步加入蒙脱土泥浆，在40分钟内加完后继续在220℃混炼15分钟。经挤出造粒得到蒙脱土含量20％的聚酰胺/蒙脱土母粒。母粒的XRD见图1。将母粒10份加入到90份纯聚酰胺6树脂中，在230℃挤出造粒，相应地得到聚酰胺/蒙脱土纳米复合材料，其XRD谱图中蒙脱土的(001)衍射峰都消失，见图3。
实施例3纯化蒙脱土15份，去离子水150份，搅拌分散得到蒙脱土泥浆，将85份聚酰胺66加入到260℃的密炼机中，待聚酰胺66完全熔融后，逐步加入蒙脱土泥浆，在30分钟内加完后继续在220℃混炼10分钟，经挤出造粒得到蒙脱土含量15％的聚酰胺/蒙脱土母粒。母料的XRD图见图1。
实施例4纯化蒙脱土30份，去离子水270份，搅拌分散得到蒙脱土泥浆，将70份聚酰胺6加入到220℃的密炼机中，待聚酰胺6完全熔融后，逐步加入蒙脱土泥浆，在50分钟内加完后继续在220℃混炼10分钟，经挤出造粒得到蒙脱土含量30％的聚酰胺/蒙脱土母粒。母料的XRD图见图1。将母粒10份加入到90份纯聚酰胺6树脂中，在230℃挤出造粒，相应地得到聚酰胺/蒙脱土纳米复合材料，其XRD谱图中蒙脱土的(001)衍射峰都消失，见图3。
实施例5纯化蒙脱土1份，去离子水11份，搅拌分散得到蒙脱土泥浆，将99份聚酰胺66加入到300℃的密炼机中，待聚酰胺66完全熔融后，逐步加入蒙脱土泥浆，在2分钟内加完后继续在300℃混炼8分钟，经挤出造粒得到蒙脱土含量1％的聚酰胺/蒙脱土复合材料。
实施例6纯化蒙脱土5份，去离子水60份，搅拌分散得到蒙脱土泥浆，将95份聚酰胺6加入到210℃的密炼机中，待聚酰胺6完全熔融后，逐步加入蒙脱土泥浆，在10分钟内加完后继续在300℃混炼10分钟，经挤出造粒得到蒙脱土含量5％的聚酰胺/蒙脱土复合材料。
实施例7纯化蒙脱土10份，去离子水130份，搅拌分散得到蒙脱土泥浆，将90份聚酰胺6加入到220℃的密炼机中，待聚酰胺6完全熔融后，逐步加入蒙脱土泥浆，在15分钟内加完后继续在220℃混炼15分钟，经挤出造粒得到蒙脱土含量10％的聚酰胺/蒙脱土复合材料。
实施例8纯化蒙脱土25份，去离子水325份，搅拌分散得到蒙脱土泥浆，将75份聚酰胺6加入到220℃的密炼机中，待聚酰胺6完全熔融后，逐步加入蒙脱土泥浆，在35分钟内加完后继续在220℃混炼15分钟，经挤出造粒得到蒙脱土含量25％的聚酰胺/蒙脱土母粒。
权利要求
1.一种聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法，其特征在于所述聚酰胺/纳米蒙脱土母料的组成如下蒙脱土1％～30％聚酰胺70％～99％所述的制备方法是用去离子水为插层剂，所述的去离子水与蒙脱土的质量比为9～15∶1，并按以下步骤制备先将的蒙脱土和去离子水混合，充分分散制得蒙脱土泥浆，将泥浆逐步加入到组方量完全熔融的聚酰胺中，于210～300℃温度下混炼10～60分钟，再经挤出造粒即得到所述的聚酰胺/纳米蒙脱土母料。
2.根据权利要求1所述的聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法，其特征在于所述聚酰胺在温度为210～300℃的密炼机中密炼至完全熔融。
3.根据权利要求1所述的聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法，其特征在于所述蒙脱土母料中蒙脱土、聚酰胺质量组成为蒙脱土20～30％，聚酰胺80％～90％。
4.根据权利要求1～3之一所述的聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法，其特征在于所述蒙脱土为天然蒙脱土经过纯化处理制得，所述的处理方法为将天然蒙脱土与去离子水以1∶20～40比例混合搅拌1～2小时，静置24小时后，选取上层的清液，将清液干燥后得到纯化蒙脱土。
5.根据权利要求1所述的聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法，其特征在于所述聚酰胺为聚酰胺6或聚酰胺66。
6.根据权利要求1所述的聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法，其特征在于混炼的温度为220～280℃。
7.根据权利要求1所述的聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法，其特征在于所述混炼的时间为40～60分钟。
全文摘要
本发明涉及一种聚酰胺/纳米蒙脱土母料的制备方法，本发明采用水辅法制备聚酰胺/纳米蒙脱土母料。所述聚酰胺/纳米蒙脱土母料的组成如下蒙脱土1％～30％，聚酰胺70％～99％；本发明所述的制备方法是用去离子水为插层剂，所述的去离子水与蒙脱土的质量比为15～9∶1，并按以下步骤制备先将的纯化的蒙脱土和去离子水混合，充分分散制得蒙脱土泥浆，将泥浆逐步加入到组方量完全熔融的聚酰胺，于210～300℃温度下混炼10～60分钟，再经挤出造粒即得到所述的聚酰胺/纳米蒙脱土母料。本发明提供的聚酰胺/纳米蒙脱土母料的方法简单、生产成本低容易推广，且用本发明方法能获得高性能剥离型蒙脱土复合材料。
文档编号C08K3/34GK101081928SQ200710069789
公开日2007年12月5日 申请日期2007年6月29日 优先权日2007年6月29日
发明者钱欣, 张宏 申请人:浙江工业大学