一种尼龙纳米复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明属于材料【技术领域】，涉及一种尼龙纳米复合材料及其制备方法。该尼龙纳米复合材料配方包括以下组份：尼龙树脂100份、纳米麦饭石15~35份、抗氧剂0.3~1.2份、润滑剂0.2~1.2份和助剂0~1.2份。本发明大幅提高了尼龙材料的抗压强度和抗菌性，操作工艺简单，所制备复合材料性能优越，适于工业化生产。
【专利说明】一种尼龙纳米复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料【技术领域】，涉及一种尼龙纳米复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米麦饭石是一种具有生物活性、表观为白色或灰色粉末的复合型矿物，粒径55^95nm,比表面积为30m2/g~80m2/g。随着电子电器和汽车行业的迅速发展，对于工程塑料的功能化要求逐渐提高，尤其在机械强度和抗菌性等方面。纳米麦饭石具有多孔结构，填充工程塑料后可以大幅提高材料的机械性能。此外纳米麦饭石粉末对色素和细菌有较强的吸附能力，使材料具有可观的抗菌性。较传统添加滑石粉或碳酸钙填料相比，纳米麦饭石在提高抗压强度，赋予材料抗菌性的同时降低了生产成本。本发明制备的尼龙纳米复合材料具有抗压、抗菌等特点，可应用于电子电器和水质净化等相关领域。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种抗压、抗菌尼龙纳米复合材料及其制备方法。该材料大幅提高了尼龙材料的抗压强度和抗菌性，同时降低了成本。
[0004]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0005]一种尼龙纳米复合材料，由包含以下重量份的组分制成:
[0006]尼龙树脂 100份，
[0007]纳米麦饭石15~35份，
[0008]抗氧剂 0.3~1.2份，
[0009]润滑剂0.2~1.2份，
[0010]助剂(Tl.2 份。
[0011]所述的尼龙树脂为尼龙6或尼龙66树脂。
[0012]所述的纳米麦饭石为白色或灰色粉末，粒径55、5nm，比表面积为30m2/g~80m2/g。
[0013]所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂1010和亚磷酸酯抗氧剂168复配。
[0014]所述的润滑剂为次乙基双硬脂酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物和季戊四醇硬脂酸酯的一种或一种以上。
[0015]所述的尼龙纳米复合材料中还包括0.2^0.8份助剂，其中所述的助剂为光稳定剂或增韧剂中的一种或一种以上。
[0016]所述的光稳定剂为UV531 (广州润锋)或UV4050 (上海腾世达)，增韧剂为960A (广州润锋)或E2620 (上海鑫科卓)。
[0017]一种上述尼龙纳米复合材料的制备方法，包含以下步骤:
[0018](1)按上述比例配备原料:尼龙树脂100份，纳米麦饭石15~35份，抗氧剂0.3^1.2份，润滑剂0.2^1.2份和(Tl.2份助剂；
[0019](2)将纳米麦饭石置于硅烷偶联剂溶液中进行表面处理l(T35min ；
[0020](3)将上述步骤(2)处理得到的麦饭石和步骤(1)称取的抗氧剂、润滑剂和尼龙树脂置于高速混合机分散；
[0021](4)将分散后的原料通过挤出机挤出；原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0022]所述的步骤(2)中硅烷偶联剂溶液为KH550的甲醇或乙醇溶液，质量浓度为109^50%。
[0023]所述的步骤(4)中高速混合机的分散时间为10-25分钟。
[0024]所述的步骤(4)中的挤出机从喂料到机头各区温度分别为180°C ~190°C、215°C "235°C >235°C "270°C >235°C "270°C >235°C "265°C >235°C ~265?和 23(TC ~27(TC，挤出机的主机转速300rpnT400rpm ;切粒机频率15Hz~35Hz。
[0025]本发明具有以下有益效果:
[0026]本发明创新性的采用常用于陶瓷和保健领域的具有多孔结构的纳米麦饭石粉改性尼龙复合材料，属于尼龙材料改性领域。本发明大幅提高了尼龙材料的抗压强度和抗菌性；操作工艺简单，所制 备复合材料性能优越，适于工业化生产。
【具体实施方式】
[0027]下面结合具体实施例对本
【发明内容】
进行进一步的说明。
[0028]本发明制备的样品在23°C、50%湿度下调节24小时后，分别采用ASTM D695和Kindy-Bauer法检测拉伸强度和抗菌性。
[0029]实施例1
[0030](I)按以下比例配备原料:
[0031]尼龙6树脂100份，
[0032]纳米麦饭石15份，
[0033]抗氧剂10100.2 份，
[0034]抗氧剂1680.1 份，
[0035]润滑剂次乙基双硬脂酰胺0.2份；
[0036](2)将纳米麦饭石置于10%KH550的甲醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理IOmin ；
[0037](3)将上述制备原料置于高速混合机分散10分钟；
[0038](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为180°C、215°C、235°C、235°C、235°C、235°C和230°C，主机转速300rpm，切粒机频率15Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0039]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0040]实施例2
[0041](I)按以下比例配备原料:
[0042]尼龙6树脂100份，
[0043]纳米麦饭石15份，
[0044]抗氧剂10100.2 份，
[0045]抗氧剂1680.1 份，
[0046]润滑剂次乙基双硬脂酰胺0.4份；[0047](2)将纳米麦饭石置于10%KH550的甲醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理IOmin ；
[0048](3)将上述制备原料置于高速混合机分散10分钟；
[0049](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为180°C、215°C、235°C、235°C、235°C、235°C和230°C，主机转速300rpm，切粒机频率15Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0050]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0051]实施例3
[0052](I)按以下比例配备原料:
[0053]尼龙6树脂100份，
[0054]纳米麦饭石25份，
[0055]抗氧剂10100.6 份，
[0056]抗氧剂1680.2 份，
[0057]润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.6份；
[0058](2)将纳米麦饭石置于20%KH550的甲醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理15min ；
[0059](3)将上述制备原料置于高速混合机分散15分钟；
[0060](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为185°C、220°C、235°C、235°C、235°C、235°C和230°C，主机转速325rpm，切粒机频率15Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0061]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0062]实施例 4
[0063](I)按以下比例配备原料:
[0064]尼龙6树脂100份，
[0065]纳米麦饭石25份，
[0066]抗氧剂10100.6 份，
[0067]抗氧剂1680.2 份，
[0068]润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.8份；
[0069](2)将纳米麦饭石置于20%KH550的甲醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理15min ；
[0070](3)将上述制备原料置于高速混合机分散15分钟；
[0071](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为185°C、220°C、240 V、240 V、240 V、240 V和235 V，主机转速325rpm，切粒机频率20Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0072]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0073]实施例5
[0074](I)按以下比例配备原料:
[0075]尼龙6树脂100份，
[0076]纳米麦饭石35份，[0077]抗氧剂10100.9 份，
[0078]抗氧剂1680.3 份，
[0079]润滑剂季戊四醇硬脂酸酯1.0份；
[0080](2)将纳米麦饭石置于20%KH550的甲醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理35min ；
[0081](3)将上述制备原料置于高速混合机分散25分钟；
[0082](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为190°C、225°C、240 V、240 V、240 V、240 V和235 V，主机转速350rpm，切粒机频率20Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0083]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0084]实施例6
[0085](I)按以下比例配备原料:
[0086]尼龙6树脂100份，
[0087]纳米麦饭石35份， [0088]抗氧剂10100.9 份，
[0089]抗氧剂1680.3 份，
[0090]润滑剂季戊四醇硬脂酸酯1.2份；
[0091](2)将纳米麦饭石置于30%KH550的甲醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理35min ；
[0092](3)将上述制备原料置于高速混合机分散25分钟；
[0093](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为190°C、225°C、240 V、240 V、240 V、240 V和235 V，主机转速350rpm，切粒机频率20Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0094]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0095]实施例7
[0096](I)按以下比例配备原料:
[0097]尼龙66树脂100份，
[0098]纳米麦饭石15份，
[0099]抗氧剂10100.2 份，
[0100]抗氧剂1680.1 份，
[0101]润滑剂次乙基双硬脂酰胺0.2份；
[0102](2)将纳米麦饭石置于30%KH550的乙醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理IOmin ；
[0103](3)将上述制备原料置于高速混合机分散10分钟；
[0104](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为180°C、225°C、265 V、265 V、260 V、260 V和265 V，主机转速375rpm，切粒机频率30Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0105]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0106]实施例8[0107](I)按以下比例配备原料:
[0108]尼龙66树脂100份，
[0109]纳米麦饭石15份，
[0110]抗氧剂10100.2 份，
[0111]抗氧剂1680.1 份，
[0112]润滑剂次乙基双硬脂酰胺0.4份；
[0113](2)将纳米麦饭石置于40%KH550的乙醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理IOmin ；
[0114](3)将上述制备原料置于高速混合机分散10分钟； [0115](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为180°C、225°C、265 V、265 V、260 V、260 V和265 V，主机转速375rpm，切粒机频率30Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0116]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0117]实施例9
[0118](I)按以下比例配备原料:
[0119]尼龙66树脂100份，
[0120]纳米麦饭石25份，
[0121]抗氧剂10100.6 份，
[0122]抗氧剂1680.2 份，
[0123]润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.6份；
[0124](2)将纳米麦饭石置于40%KH550的乙醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理25min ；
[0125](3)将上述制备原料置于高速混合机分散20分钟；
[0126](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为185°C、230°C、265 V、265 V、260 V、260 V和265 V，主机转速375rpm，切粒机频率30Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0127]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0128]实施例10
[0129](I)按以下比例配备原料:
[0130]尼龙66树脂100份，
[0131]纳米麦饭石25份，
[0132]抗氧剂10100.6 份，
[0133]抗氧剂1680.2 份，
[0134]润滑剂乙烯-丙烯酸共聚物0.8份，
[0135]UV5310.1 份，
[0136]UV40500.1 份；
[0137](2)将纳米麦饭石置于40%KH550的乙醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理25min ；
[0138](3)将上述制备原料置于高速混合机分散20分钟；[0139](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为185°C、230°C、270 V、270 V、265 V、265 V和270 V，主机转速400rpm，切粒机频率35Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0140]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0141]实施例11
[0142](I)按以下比例配备原料:
[0143]尼龙66树脂100份，
[0144]纳米麦饭石35份，
[0145]抗氧剂10100.9 份，
[0146]抗氧剂1680.3 份，
[0147]润滑剂季戊四醇硬脂酸酯1.0份，
[0148]960A0.3 份 [0149]E26200.3 份
[0150](2)将纳米麦饭石置于50%KH550的乙醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理35min ；
[0151](3)将上述制备原料置于高速混合机分散25分钟；
[0152](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为190°C、235°C、270 V、270 V、265 V、265 V和270 V，主机转速400rpm，切粒机频率35Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0153]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0154]实施例12
[0155](I)按以下比例配备原料:
[0156]尼龙66树脂100份，
[0157]纳米麦饭石35份，
[0158]抗氧剂10100.9 份，
[0159]抗氧剂1680.3 份，
[0160]润滑剂季戊四醇硬脂酸酯1.2份，
[0161]UV5310.6 份，
[0162]960A0.6 份；
[0163](2)将纳米麦饭石置于50%KH550的乙醇溶液配制的硅烷偶联剂溶液中进行表面处理35min ；
[0164](3)将上述制备原料置于高速混合机分散25分钟；
[0165](4)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为190°C、235°C、270 V、270 V、265 V、265 V和270 V，主机转速400rpm，切粒机频率35Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0166]所制得的抗压、抗菌尼龙纳米复合材料性能见表1。
[0167]对比例I
[0168](I)按以下比例配备原料:
[0169]尼龙6树脂100份，[0170]抗氧剂10100.2 份，
[0171]抗氧剂1680.1 份，
[0172]润滑剂次乙基双硬脂酰胺0.2份；
[0173](2)将上述制备原料置于高速混合机分散10分钟；
[0174](3)将分散后的原料通过挤出机，从喂料到机头各区温度分别为180°C、215°C、235°C、235°C、235°C、235°C和230°C，主机转速300rpm，切粒机频率15Hz。原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
[0175]所制得的普通尼龙材料性能见表1。
[0176]表1
【权利要求】
1.一种尼龙纳米复合材料，其特征在于:由包含以下重量份的组分制成: 尼龙树脂 100份， 纳米麦饭石 15~35份， 抗氧剂0.3^1.2份， 润滑剂0.2^1.2份， 助剂0-l.2份。
2.根据权利要求1所述的尼龙纳米复合材料，其特征在于:所述的尼龙树脂为尼龙6或尼龙66树脂。
3.根据权利要求1所述的尼龙纳米复合材料，其特征在于:所述的纳米麦饭石的粒径为55~95nm,比表面积为30m2/g~80m2/g。
4.根据权利要求1所述的尼龙纳米复合材料，其特征在于:所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯抗氧剂复配。
5.根据权利要求1所述的尼龙纳米复合材料，其特征在于:所述的润滑剂为次乙基双硬脂酰胺、乙烯-丙烯酸共聚物和季戊四醇硬脂酸酯的一种或一种以上。
6.根据权利要求1所述的尼龙纳米复合材料，其特征在于:所述的助剂为光稳定剂或增韧剂中的一种或一种以上。
7.根据权利要求6所述的尼龙纳米复合材料，其特征在于:所述的光稳定剂为UV531或UV4050，增韧剂为960A或E2620。
8.—种权利要求1-7中任一所述的尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于:包含以下步骤: (1)按权利要求1所述的比例配备原料:尼龙树脂100份，纳米麦饭石15~35份，抗氧剂0.3^1.2份，润滑剂0.2^1.2份和助剂0-l.2份； (2)将纳米麦饭石置于硅烷偶联剂溶液中进行表面处理10-35min； (3)将上述步骤(2)处理得到的麦饭石和步骤(1)称取的抗氧剂、润滑剂和尼龙树脂置于高速混合机分散； (4)将分散后的原料通过挤出机挤出；原料经熔融、塑化、挤出、冷却、切粒和包装后，制得尼龙复合材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于:所述的步骤(2)中硅烷偶联剂溶液为KH550的甲醇或乙醇溶液，质量浓度为10%~50%。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于:所述的步骤(4)中高速混合机的分散时间为10~25分钟； 或所述的步骤(4)中的挤出机从喂料到机头各区温度分别为180°C ~190°C、215°C "235°C >235°C "270°C >235°C "270°C >235°C "265°C >235°C ~265?和 23(TC ~27(TC，挤出机的主机转速300rpnT400rpm ;切粒机频率15Hz~35Hz。
【文档编号】C08K7/26GK103965617SQ201310032706
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月29日 优先权日:2013年1月29日
【发明者】杨桂生, 李枭 申请人:合肥杰事杰新材料股份有限公司