一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍的組合物的制作方法
【專利摘要】本發明屬于高分子材料【技術領域】，具體涉及一種三維有序大孔二氧化硅增強尼龍復合材料，其含有100份重量份的尼龍，35份重量份的玻璃纖維，1.2～1.8重量份的三維有序大孔二氧化硅及2～4份重量份的加工助劑。該增強尼龍復合材料質輕，耐沖擊強度高，并具有鮮艷的顏色。
【專利說明】一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍的組合物
【技術領域】
[0001]本發明屬于高分子材料【技術領域】，具體涉及一種三維有序大孔二氧化硅增強尼龍復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]尼龍的分子結構中含有酰胺基團，酰胺基團具有極性，可以產生較為強烈的氫鍵，所以尼龍熔點較高，具有良好的力學性能，優異的耐磨性以及較好的耐腐蝕性。
[0003]尼龍的最大缺點是，由于其熱變形溫度較低，因而其耐沖擊性能差，尺寸不穩定，耐水性差。在尼龍中添加玻璃纖維、增柔劑等可以得到增強尼龍，由此改善尼龍的綜合力學性能，如抗沖擊強度、拉伸和彎曲強度；在尼龍中添加較為剛性的無機物，尤其是無機納米粒子，可以改善尼龍的尺寸穩定性和提高尼龍的力學性能，無機納米多孔材料，除作為催化劑的載體、吸附和有機大分子的分離等應用外，也可用于增強聚合物材料。ZL200810208102.7公開了一種介孔納米粒子增強尼龍復合材料的制備方法。但是，該發明采用的雙原位聚合工藝比較復雜。三維有序大孔材料，具有典型的反蛋白石結構，孔徑在IOOnm~600nm之間且可控，其較高的比表面積，對尼龍表現出良好的增強效果；反蛋白石結構可以產生典型的Bragge現象，尼龍組合物在日光下顯現出不同的顏色，可以賦予尼龍制品新的美感；由于三維有序大孔材料的密度低，因而尼龍組合物更為輕質。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是根據現有技術的不足，提出一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物及其制備方法。
[0005]本發明的目的通過以下技術方案實現:
[0006]本發明提供了一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，其特征在于，該三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，含有三維有序大孔二氧化硅和尼龍，還含有玻璃纖維；
[0007]所述的三維有序大孔二氧化硅，是以聚苯乙烯微球為硬模板，通過與粒徑為IOnm的二氧化硅納米粒子，蒸發自組裝、除去硬模板而得到的，具有反蛋白石結構的二氧化硅；
[0008]所述的三維有序大孔二氧化娃,其粒徑在180nm~600nm之間；
[0009]所述的尼龍為尼龍6，尼龍66，尼龍610等中的一種；
[0010]所述的玻璃纖維優選為E型無堿長玻璃纖維；
[0011]所述的一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，還包括必要的、本領域技術人員公認的加工助劑，如:抗氧化劑、潤滑劑、熱穩定劑、成核劑等中的一種或幾種。
[0012]本發明還提供了一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物的制備方法，其具體方法如下；
[0013]將100份重量份的尼龍，35份重量份的玻璃纖維，1.2~1.8重量份的三維有序大孔二氧化硅及2~4份重量份的加工助劑混合，并在高速混合機中先慢速混合2分鐘，再高速混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機中，擠出，冷卻后切粒；[0014]雙螺桿擠出機從加料口到機頭出料的各段溫度分別控制為:一區，210°C~245°C，二區，215°C -245°C，三區，220°C ~255 °C，四區，225 °C ~260 °C，五區，225 °C ~2650C，六區，230°C~265°C。主機轉速為220轉/分，喂料轉速30轉/分；
[0015]所述的三維有序大孔二氧化硅的制備過程是:
[0016](I)采用無皂乳液聚合法制備聚苯乙烯微球:將配方量去離子水、苯乙烯加入到四口燒瓶中，在N2保護下持續攪拌并加熱。當溫度到達75°C時，加入含過硫酸銨的水溶液，反應9小時后得到穩定乳液。配方為:去離子水125mL、苯乙烯10.5~13.5mL、過硫酸銨0.1Ogo通過調節苯乙烯的量，可以得到不同粒徑的聚苯乙烯微球；
[0017](2)將上述聚苯乙烯微球乳液與一定濃度的二氧化硅溶膠納米粒子混合，超聲振蕩30分鐘，加入到潔凈玻璃器皿中，在恒溫恒濕箱中(溫度60°C，濕度50% )加熱3~5小時，待溶劑蒸發完全后，在馬弗爐中550°C焙燒I小時后除掉聚苯乙烯模板，冷卻至室溫即得三維有序大孔二氧化硅。二氧化硅溶膠的體積分數為20%~30%，二氧化硅的粒徑為IOnm0
[0018]本發明的有益效果是:三維有序大孔二氧化硅提高了尼龍和玻璃纖維的相容性，明顯提高了尼龍的綜合力學性能，尤其是耐沖擊強度；由于不同粒徑的三維有序大孔二氧化硅在日光下，可以顯現出不同的顏色，不僅豐富了尼龍制品的鮮艷度，還有利于尼龍制品的防偽和鑒別；由于三維有序大孔二氧化硅的粒徑較大，因此可以降低尼龍制品的密度。
【具體實施方式】
[0019]實施例1:
[0020]三維有序大孔二`氧化硅的制備:
[0021]將去離子水125mL、苯乙烯10.5mL加入到四口燒瓶中，在N2保護下持續攪拌并加熱。當溫度到達75°C時，加入含過硫酸銨的水溶液，反應9小時后得到穩定乳液。將上述聚苯乙烯微球乳液與體積分數為20%的二氧化硅溶膠納米粒子混合，超聲振蕩30分鐘，加入到潔凈玻璃器皿中，在恒溫恒濕箱中(溫度60°C，濕度50% )加熱3.5小時，待溶劑蒸發完全后，在馬弗爐中550°C焙燒I小時后除掉聚苯乙烯模板，冷卻至室溫即得三維有序大孔二氧化娃。測得二維有序大孔二氧化娃的粒徑是185nm。
[0022](2)三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物的制備:
[0023]將100份重量份的尼龍6，35份重量份的無堿長玻璃纖維，1.2重量份的三維有序大孔二氧化硅、0.02重量份的抗氧化劑168、0.03重量份的抗氧化劑1098、0.9重量份的聚乙烯蠟、1.2重量份的硬脂酸鈣及0.3重量份的光穩定劑622混合，，并在高速混合機中先慢速混合2分鐘，再高速混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機中，擠出，冷卻后切粒。雙螺桿擠出機從加料口到機頭出料的各段溫度分別控制為:一區，210°C~225°C，二區，215°C -230°C,三區，220°C~235°C，四區，225°C ~240°C，五區，230°C ~245°C，六區，235°C ~250°C。主機轉速為220轉/分，喂料轉速30轉/分。
[0024]實施例2:
[0025](I)三維有序大孔二氧化硅的制備:
[0026]將去離子水125mL、苯乙烯12.0mL加入到四口燒瓶中，在N2保護下持續攪拌并加熱。當溫度到達75°C時，加入含過硫酸銨的水溶液，反應9小時后得到穩定乳液。將上述聚苯乙烯微球乳液與體積分數為25%的二氧化硅溶膠納米粒子混合，超聲振蕩30分鐘，加入到潔凈玻璃器皿中，在恒溫恒濕箱中(溫度60°C，濕度50% )加熱4.5小時，待溶劑蒸發完全后，在馬弗爐中550°C焙燒I小時后除掉聚苯乙烯模板，冷卻至室溫即得三維有序大孔二氧化娃。測得二維有序大孔二氧化娃的粒徑是387nm。
[0027] (2)三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物的制備:
[0028]將100份重量份的尼龍6，35份重量份的無堿長玻璃纖維，1.5重量份的三維有序大孔二氧化硅、0.02重量份的抗氧化劑168、0.5重量份的聚乙烯蠟、1.0重量份的硬脂酸鈣及0.4重量份的光穩定劑622混合，并在高速混合機中先慢速混合2分鐘，再高速混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機中，擠出，冷卻后切粒。
[0029]雙螺桿擠出機從加料口到機頭出料的各段溫度分別控制為:一區，210°C~225 0C, 二區，215 °C -230 °C,三區，220°C ~235 °C，四區，225 °C ~240°C，五區，230°C ~245°C，六區，235°C~250°C。主機轉速為220轉/分，喂料轉速30轉/分。
[0030]實施例3:
[0031](I)三維有序大孔二氧化硅的制備:
[0032]將去離子水125mL、苯乙烯13.5mL加入到四口燒瓶中，在N2保護下持續攪拌并加熱。當溫度到達75°C時，加入含過硫酸銨的水溶液，反應9小時后得到穩定乳液。將上述聚苯乙烯微球乳液與體積分數為28%的二氧化硅溶膠納米粒子混合，超聲振蕩30分鐘，加入到潔凈玻璃器皿中，在恒溫恒濕箱中(溫度60°C，濕度50% )加熱5.0小時，待溶劑蒸發完全后，在馬弗爐中550°C焙燒I小時后除掉聚苯乙烯模板，冷卻至室溫即得三維有序大孔二氧化娃。測得二維有序大孔二氧化娃的粒徑是586nm。
[0033](2)三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物的制備:
[0034]將100份重量份的尼龍66，35份重量份的無堿長玻璃纖維，1.8重量份的三維有序大孔二氧化硅、0.05重量份的抗氧化劑1035、0.07重量份的抗氧化劑1010、0.7重量份的聚乙烯蠟、1.4重量份的硬脂酸鋅、0.3重量份的光穩定劑622及1.0重量份的防玻璃纖維外漏劑TAF混合，并在高速混合機中先慢速混合2分鐘，再高速混合2分鐘，然后在雙螺桿擠出機中，擠出，冷卻后切粒。雙螺桿擠出機從加料口到機頭出料的各段溫度分別控制為:一區，235°C~240°C，二區，240°C _245°C，三區，245°C~250°C，四區，250°C~255°C，五區，255°C~260°C，六區，270°C~275°C。主機轉速為220轉/分，喂料轉速30轉/分。
【權利要求】
1.一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，其特征在于，該三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，含有三維有序大孔二氧化硅和尼龍，還含有玻璃纖維； 所述的三維有序大孔二氧化硅，是以聚苯乙烯微球為硬模板，通過與粒徑為IOnm的二氧化硅納米粒子，蒸發自組裝、除去硬模板而得到的，具有反蛋白石結構的二氧化硅； 所述的三維有序大孔二氧化娃，其粒徑在180nm~600nm之間； 所述的尼龍為尼龍6，尼龍66，尼龍610等中的一種； 所述的玻璃纖維優選為E型無堿長玻璃纖維； 所述的一種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，還包括必要的、本領域技術人員公認的加工助劑，如:抗氧化劑、潤滑劑、熱穩定劑、成核劑等中的一種或幾種。
2.—種三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物，其特征在于，該三維有序大孔二氧化硅和尼龍組合物各組分重量份是: 100份重量份的尼龍，35份重量份的玻璃纖維，1.2~1.8重量份的三維有序大孔二氧化硅及2~4份重量份的 加工助劑。
【文檔編號】C08L77/00GK103602058SQ201310563690
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】倪忠斌, 楊先剛, 鄭廣通, 劉士榮 申請人:無錫市天聚科技有限公司