一种三维有序大孔二氧化硅和尼龙的组合物的制作方法
【专利摘要】本发明属于高分子材料【技术领域】，具体涉及一种三维有序大孔二氧化硅增强尼龙复合材料，其含有100份重量份的尼龙，35份重量份的玻璃纤维，1.2～1.8重量份的三维有序大孔二氧化硅及2～4份重量份的加工助剂。该增强尼龙复合材料质轻，耐冲击强度高，并具有鲜艳的颜色。
【专利说明】一种三维有序大孔二氧化硅和尼龙的组合物
【技术领域】
[0001]本发明属于高分子材料【技术领域】，具体涉及一种三维有序大孔二氧化硅增强尼龙复合材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]尼龙的分子结构中含有酰胺基团，酰胺基团具有极性，可以产生较为强烈的氢键，所以尼龙熔点较高，具有良好的力学性能，优异的耐磨性以及较好的耐腐蚀性。
[0003]尼龙的最大缺点是，由于其热变形温度较低，因而其耐冲击性能差，尺寸不稳定，耐水性差。在尼龙中添加玻璃纤维、增柔剂等可以得到增强尼龙，由此改善尼龙的综合力学性能，如抗冲击强度、拉伸和弯曲强度；在尼龙中添加较为刚性的无机物，尤其是无机纳米粒子，可以改善尼龙的尺寸稳定性和提高尼龙的力学性能，无机纳米多孔材料，除作为催化剂的载体、吸附和有机大分子的分离等应用外，也可用于增强聚合物材料。ZL200810208102.7公开了一种介孔纳米粒子增强尼龙复合材料的制备方法。但是，该发明采用的双原位聚合工艺比较复杂。三维有序大孔材料，具有典型的反蛋白石结构，孔径在IOOnm~600nm之间且可控，其较高的比表面积，对尼龙表现出良好的增强效果；反蛋白石结构可以产生典型的Bragge现象，尼龙组合物在日光下显现出不同的颜色，可以赋予尼龙制品新的美感；由于三维有序大孔材料的密度低，因而尼龙组合物更为轻质。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是根据现有技术的不足，提出一种三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物及其制备方法。
[0005]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0006]本发明提供了一种三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物，其特征在于，该三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物，含有三维有序大孔二氧化硅和尼龙，还含有玻璃纤维；
[0007]所述的三维有序大孔二氧化硅，是以聚苯乙烯微球为硬模板，通过与粒径为IOnm的二氧化硅纳米粒子，蒸发自组装、除去硬模板而得到的，具有反蛋白石结构的二氧化硅；
[0008]所述的三维有序大孔二氧化娃,其粒径在180nm~600nm之间；
[0009]所述的尼龙为尼龙6，尼龙66，尼龙610等中的一种；
[0010]所述的玻璃纤维优选为E型无碱长玻璃纤维；
[0011]所述的一种三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物，还包括必要的、本领域技术人员公认的加工助剂，如:抗氧化剂、润滑剂、热稳定剂、成核剂等中的一种或几种。
[0012]本发明还提供了一种三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物的制备方法，其具体方法如下；
[0013]将100份重量份的尼龙，35份重量份的玻璃纤维，1.2~1.8重量份的三维有序大孔二氧化硅及2~4份重量份的加工助剂混合，并在高速混合机中先慢速混合2分钟，再高速混合2分钟，然后在双螺杆挤出机中，挤出，冷却后切粒；[0014]双螺杆挤出机从加料口到机头出料的各段温度分别控制为:一区，210°C~245°C，二区，215°C -245°C，三区，220°C ~255 °C，四区，225 °C ~260 °C，五区，225 °C ~2650C，六区，230°C~265°C。主机转速为220转/分，喂料转速30转/分；
[0015]所述的三维有序大孔二氧化硅的制备过程是:
[0016](I)采用无皂乳液聚合法制备聚苯乙烯微球:将配方量去离子水、苯乙烯加入到四口烧瓶中，在N2保护下持续搅拌并加热。当温度到达75°C时，加入含过硫酸铵的水溶液，反应9小时后得到稳定乳液。配方为:去离子水125mL、苯乙烯10.5~13.5mL、过硫酸铵0.1Ogo通过调节苯乙烯的量，可以得到不同粒径的聚苯乙烯微球；
[0017](2)将上述聚苯乙烯微球乳液与一定浓度的二氧化硅溶胶纳米粒子混合，超声振荡30分钟，加入到洁净玻璃器皿中，在恒温恒湿箱中(温度60°C，湿度50% )加热3~5小时，待溶剂蒸发完全后，在马弗炉中550°C焙烧I小时后除掉聚苯乙烯模板，冷却至室温即得三维有序大孔二氧化硅。二氧化硅溶胶的体积分数为20%~30%，二氧化硅的粒径为IOnm0
[0018]本发明的有益效果是:三维有序大孔二氧化硅提高了尼龙和玻璃纤维的相容性，明显提高了尼龙的综合力学性能，尤其是耐冲击强度；由于不同粒径的三维有序大孔二氧化硅在日光下，可以显现出不同的颜色，不仅丰富了尼龙制品的鲜艳度，还有利于尼龙制品的防伪和鉴别；由于三维有序大孔二氧化硅的粒径较大，因此可以降低尼龙制品的密度。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:
[0020]三维有序大孔二`氧化硅的制备:
[0021]将去离子水125mL、苯乙烯10.5mL加入到四口烧瓶中，在N2保护下持续搅拌并加热。当温度到达75°C时，加入含过硫酸铵的水溶液，反应9小时后得到稳定乳液。将上述聚苯乙烯微球乳液与体积分数为20%的二氧化硅溶胶纳米粒子混合，超声振荡30分钟，加入到洁净玻璃器皿中，在恒温恒湿箱中(温度60°C，湿度50% )加热3.5小时，待溶剂蒸发完全后，在马弗炉中550°C焙烧I小时后除掉聚苯乙烯模板，冷却至室温即得三维有序大孔二氧化娃。测得二维有序大孔二氧化娃的粒径是185nm。
[0022](2)三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物的制备:
[0023]将100份重量份的尼龙6，35份重量份的无碱长玻璃纤维，1.2重量份的三维有序大孔二氧化硅、0.02重量份的抗氧化剂168、0.03重量份的抗氧化剂1098、0.9重量份的聚乙烯蜡、1.2重量份的硬脂酸钙及0.3重量份的光稳定剂622混合，，并在高速混合机中先慢速混合2分钟，再高速混合2分钟，然后在双螺杆挤出机中，挤出，冷却后切粒。双螺杆挤出机从加料口到机头出料的各段温度分别控制为:一区，210°C~225°C，二区，215°C -230°C,三区，220°C~235°C，四区，225°C ~240°C，五区，230°C ~245°C，六区，235°C ~250°C。主机转速为220转/分，喂料转速30转/分。
[0024]实施例2:
[0025](I)三维有序大孔二氧化硅的制备:
[0026]将去离子水125mL、苯乙烯12.0mL加入到四口烧瓶中，在N2保护下持续搅拌并加热。当温度到达75°C时，加入含过硫酸铵的水溶液，反应9小时后得到稳定乳液。将上述聚苯乙烯微球乳液与体积分数为25%的二氧化硅溶胶纳米粒子混合，超声振荡30分钟，加入到洁净玻璃器皿中，在恒温恒湿箱中(温度60°C，湿度50% )加热4.5小时，待溶剂蒸发完全后，在马弗炉中550°C焙烧I小时后除掉聚苯乙烯模板，冷却至室温即得三维有序大孔二氧化娃。测得二维有序大孔二氧化娃的粒径是387nm。
[0027] (2)三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物的制备:
[0028]将100份重量份的尼龙6，35份重量份的无碱长玻璃纤维，1.5重量份的三维有序大孔二氧化硅、0.02重量份的抗氧化剂168、0.5重量份的聚乙烯蜡、1.0重量份的硬脂酸钙及0.4重量份的光稳定剂622混合，并在高速混合机中先慢速混合2分钟，再高速混合2分钟，然后在双螺杆挤出机中，挤出，冷却后切粒。
[0029]双螺杆挤出机从加料口到机头出料的各段温度分别控制为:一区，210°C~225 0C, 二区，215 °C -230 °C,三区，220°C ~235 °C，四区，225 °C ~240°C，五区，230°C ~245°C，六区，235°C~250°C。主机转速为220转/分，喂料转速30转/分。
[0030]实施例3:
[0031](I)三维有序大孔二氧化硅的制备:
[0032]将去离子水125mL、苯乙烯13.5mL加入到四口烧瓶中，在N2保护下持续搅拌并加热。当温度到达75°C时，加入含过硫酸铵的水溶液，反应9小时后得到稳定乳液。将上述聚苯乙烯微球乳液与体积分数为28%的二氧化硅溶胶纳米粒子混合，超声振荡30分钟，加入到洁净玻璃器皿中，在恒温恒湿箱中(温度60°C，湿度50% )加热5.0小时，待溶剂蒸发完全后，在马弗炉中550°C焙烧I小时后除掉聚苯乙烯模板，冷却至室温即得三维有序大孔二氧化娃。测得二维有序大孔二氧化娃的粒径是586nm。
[0033](2)三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物的制备:
[0034]将100份重量份的尼龙66，35份重量份的无碱长玻璃纤维，1.8重量份的三维有序大孔二氧化硅、0.05重量份的抗氧化剂1035、0.07重量份的抗氧化剂1010、0.7重量份的聚乙烯蜡、1.4重量份的硬脂酸锌、0.3重量份的光稳定剂622及1.0重量份的防玻璃纤维外漏剂TAF混合，并在高速混合机中先慢速混合2分钟，再高速混合2分钟，然后在双螺杆挤出机中，挤出，冷却后切粒。双螺杆挤出机从加料口到机头出料的各段温度分别控制为:一区，235°C~240°C，二区，240°C _245°C，三区，245°C~250°C，四区，250°C~255°C，五区，255°C~260°C，六区，270°C~275°C。主机转速为220转/分，喂料转速30转/分。
【权利要求】
1.一种三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物，其特征在于，该三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物，含有三维有序大孔二氧化硅和尼龙，还含有玻璃纤维； 所述的三维有序大孔二氧化硅，是以聚苯乙烯微球为硬模板，通过与粒径为IOnm的二氧化硅纳米粒子，蒸发自组装、除去硬模板而得到的，具有反蛋白石结构的二氧化硅； 所述的三维有序大孔二氧化娃，其粒径在180nm~600nm之间； 所述的尼龙为尼龙6，尼龙66，尼龙610等中的一种； 所述的玻璃纤维优选为E型无碱长玻璃纤维； 所述的一种三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物，还包括必要的、本领域技术人员公认的加工助剂，如:抗氧化剂、润滑剂、热稳定剂、成核剂等中的一种或几种。
2.—种三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物，其特征在于，该三维有序大孔二氧化硅和尼龙组合物各组分重量份是: 100份重量份的尼龙，35份重量份的玻璃纤维，1.2~1.8重量份的三维有序大孔二氧化硅及2~4份重量份的 加工助剂。
【文档编号】C08L77/00GK103602058SQ201310563690
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】倪忠斌, 杨先刚, 郑广通, 刘士荣 申请人:无锡市天聚科技有限公司