一种改性粘土/聚对苯二甲酸乙二酯复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种改性粘土/聚对苯二甲酸乙二酯复合材料的制备方法，属于复合材料领域。
【背景技术】
[0002]聚对苯二甲酸乙二酯是一种半结晶型热塑性塑料，与其它通用工程塑料相比，其耐热性能(用热变形温度表征)、刚性(用弯曲模量表征)、耐吸水性(用吸水率表征)都属优秀。此外，其电性能、耐焊性、与环氧树脂的粘结性以及外观光泽性也都良好。但聚对苯二甲酸乙二酯树脂抗冲击性能差，吸收性不好，在通常的模塑加工温度下结晶速率慢，妨碍了其在工程塑料领域中的进一步应用。聚对苯二甲酸乙二酯是一种半结晶性高聚物，其结晶速率较慢，人们通常在聚对苯二甲酸乙二酯中添加结晶成核剂和促进剂，或采用共聚、共混的方法来提高聚对苯二甲酸乙二酯的结晶速率。
[0003]由于蒙脱土层间距仅为1.4mn左右，且层间化学微环境为亲水憎油性，为了使聚合物分子链能够插入到蒙脱土的片层间，一般需预先对蒙脱土进行表面有机化处理。用有机阳离子去改变蒙脱土片层的极性，降低蒙脱土片层的表面能，以增加两相间的亲和性，可以通过离子交换来完成。
【发明内容】
[0004]本发明主要解决的技术问题:针对目前聚对苯二甲酸乙二酯结晶速率较慢、刚性较大、韧性较差，具有较高的玻璃化温度和熔点、脆性、以及较低的冲击强度
的问题，提供了一种改性粘土 /聚对苯二甲酸乙二酯复合材料的制备方法，本发明先将蒙脱石进行预处理，将预处理粘土与壳聚糖混合，并通过加入表面活性剂等进行改性得改性粘土，将改性粘土和聚对苯二甲酸乙二酯混合、造粒即可，本发明用熔融插层法将聚对苯二甲酸乙二酯与改性粘土在聚合物熔点熔融过程中使聚合物链依靠分子链热运动从熔体中扩散到粘土层间，在制备过程中没有废气和废液排出，对环境友好，而且制得的复合材料结晶速率快，即使不添加结晶成核剂也可以生成紧密的晶体结构，而且提高了力学性能和热稳定性。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)取蒙脱石放入粉碎机中进行粉碎，过40目标准筛，将所得的颗粒放入容器中，分别向其中加入质量分数为20%的双氧水溶液淹没颗粒3?5cm及蒙脱石质量2?4%的聚季铵盐-7，然后对容器进行加热至容器内的液体沸腾，保持温度35?45h;
(2)待上述保温结束后，去除液体表面漂浮的物质，再趁热减压过滤，使用温度为5°C的无水乙醇冲洗滤饼，使其温度降至室温，再将其放入烘箱中烘干，随后将其取出放入800?9000C的煅烧炉中煅烧I?2h，然后将其取出，在3min内降温至10?15 V，再将其放入高速粉碎机中进行粉碎，过120目标准筛，得预处理粘土 ；
(3)将上述所得的预处理粘土与壳聚糖按质量比20:1，在容器中进行混合，按料液比1:3，向其中加入质量浓度为5 %的盐酸溶液，搅拌直至壳聚糖完全溶解，再向其中加入壳聚糖质量0.8?1.2%N，N-二甲基十八胺，搅拌均匀，随后将混合物放入210°C的高温老化罐中I?3h，然后过滤，使用无水乙醇冲洗滤饼5?7次；
(4)将上述冲洗后的滤饼放入80°C的烘箱中烘干，再将其放入容器中，向其中加入
0.12mol/L的氯化钡溶液浸泡滤饼，使用搅拌器以转速500r/min进行搅拌，使滤饼在溶液中分散均匀，然后将容器放入频率为20?22KHz超声振荡器中振荡2?3h，随后过滤物，将过滤物放入风干机中烘干，将烘干后的过滤物放入粉碎机中粉碎，过200目筛，得改性粘土；
(5)按质量比1:15，将上述所得的改性粘土与聚对苯二甲酸乙二酯在高速混合机中混合均匀，然后将混合物放入双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度设定为230?2500C，转速为200?240r/min，收集颗粒，S卩可得到改性粘土/聚对苯二甲酸乙二酯复合材料。
[0006]本发明制得复合材料的拉伸强度为60?90MPa，弯曲强度90?105MPa，冲击强度24?28J/m，热变形温度为120?150°C，在升温速率20°C/min，氮气气氛，氮气流速30?35mL/min下进行热重分析测得起始热分解温度为330?340°C，冷结晶温度为198?205°C。
[0007]本发明的有益效果是:
(1)本发明用在制备过程中没有废气和废液排出，对环境友好，而且制备工艺简单，成本低；
(2)本发明制得的复合材料结晶速率快，即使不添加结晶成核剂也可以生成紧密的晶体结构，而且提高了力学性能和热稳定性。
【具体实施方式】
[0008]首先取蒙脱石放入粉碎机中进行粉碎，过40目标准筛，将所得的颗粒放入容器中，分别向其中加入质量分数为20%的双氧水溶液淹没颗粒3?5cm及蒙脱石质量2?4%的聚季铵盐-7，然后对容器进行加热至容器内的液体沸腾，保持温度35?45h;待保温结束后，去除液体表面漂浮的物质，再趁热减压过滤，使用温度为5°C的无水乙醇冲洗滤饼，使其温度降至室温，再将其放入烘箱中烘干，随后将其取出放入800?900 0C的煅烧炉中煅烧I?2h，然后将其取出，在3?5min内降温至10?15°C，再将其放入高速粉碎机中进行粉碎，过120目标准筛，得预处理粘土;将所得的预处理粘土与壳聚糖按质量比20:1，在容器中进行混合，按料液比1:3，向其中加入质量浓度为5 %的盐酸溶液，搅拌直至壳聚糖完全溶解，再向其中加入壳聚糖质量0.8?1.2%N，N-二甲基十八胺，搅拌均匀，随后将混合物放入210°C的高温老化罐中I?3h，然后过滤，使用无水乙醇冲洗滤饼5?7次;将冲洗后的滤饼放入80°C的烘箱中烘干，再将其放入容器中，向其中加入0.12mol/L的氯化钡溶液浸泡滤饼，使用搅拌器以转速500r/min进行搅拌，使滤饼在溶液中分散均匀，然后将容器放入频率为20?22KHz超声振荡器中振荡2?3h，随后过滤物，将过滤物放入风干机中烘干，将烘干后的过滤物放入粉碎机中粉碎，过200目筛，得改性粘土;按质量比1:15，将上述所得的改性粘土与聚对苯二甲酸乙二酯在高速混合机中混合均匀，然后将混合物放入双螺杆挤出机挤出造粒，挤出温度设定为230?250 °C，转速为200?240r/min，收集颗粒，即可得到改性粘土 /聚对苯二甲酸乙二酯复合材料。
[0009]实例I
首先取蒙脱石放入粉碎机中进行粉碎，过40目标准筛，将所得的颗粒放入容器中，分别向其中加入质量分数为20 %的双氧水溶液淹没颗粒3cm及蒙脱石质量2 %的聚季铵盐-7，然后对容器进行加热至容器内的液体沸腾，保持温度35h;待保温结束后，去除液体表面漂浮的物质，再趁热减压过滤，使用温度为5°C的无水乙醇冲洗滤饼，使其温度降至室温，再将其放入烘箱中烘干，随后将其取出放入800°C的煅烧炉中煅烧lh，然后将其取出，在3min内降温至10°C，再将其放入高速粉碎机中进行粉碎，过120目标准筛，得预处理粘土;将所得的预处理粘土与壳聚糖按质量比20:1，在容器中进行混合，按料液比1: 3，向其中加入质量浓度为5 %的盐酸溶液，搅拌直至壳聚糖完全溶解，再向其中加入壳聚糖质量0.8%N, N-二甲基十八胺，搅拌均匀，随后将混合物放入210°C的高温老化罐中lh，然后过滤，使用无水乙醇冲洗滤饼5次；将冲洗后的滤饼放入80 0C的烘箱中烘干，再将其放入容器中，向其中加入
0.12mol/L的氯化钡溶液浸泡滤饼，使用搅拌器以转速500r/min进行搅拌，使滤饼在溶液中分散均匀，然后将容器放入频率为20KHz超声振荡器中振荡2h，