阅读说明：本技术 一种插层补强聚酰胺材料及其制备方法 (Intercalation reinforced polyamide material and preparation method thereof ) 是由 李俊 鲍俊瑶 开金文 汪汉雄 方振兴 张文强 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种插层补强聚酰胺材料及其制备方法,所述的插层补强聚酰胺材料由下述重量份的原料组成的：木质素10-16、膨胀珍珠岩40-50、丙烯酸钠30-40、过硫酸铵0.9-1、己内酰胺200-300、2-巯基苯并咪唑1-2、氯化亚砜20-30、硬脂酸8-11、三氧化二锑4-5、三乙胺0.1-0.2、硬脂酸铝4-6、过氧化二异丙苯3-5。本发明的材料具有很好的阻燃和力学稳定性,在遇火燃烧时,木质素燃烧成的碳层可以均匀分布在珍珠岩的层间,形成膨胀碳层,起到隔热防火的效果,从而提高了防火性能。(The invention discloses an intercalation reinforcing polyamide material and a preparation method thereof, wherein the intercalation reinforcing polyamide material is prepared from the following raw materials in parts by weight: 10-16 parts of lignin, 40-50 parts of expanded perlite, 30-40 parts of sodium acrylate, 0.9-1 part of ammonium persulfate, 300 parts of caprolactam 200-sodium silicate, 1-2 parts of 2-mercaptobenzimidazole, 20-30 parts of thionyl chloride, 8-11 parts of stearic acid, 4-5 parts of antimony trioxide, 0.1-0.2 part of triethylamine, 4-6 parts of aluminum stearate and 3-5 parts of dicumyl peroxide. The material of the invention has good flame retardance and mechanical stability, and when the material is burnt in fire, the carbon layer burnt by lignin can be uniformly distributed among the layers of perlite to form an expanded carbon layer, thus playing the role of heat insulation and fire prevention and further improving the fire resistance.)

一种插层补强聚酰胺材料及其制备方法

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种插层补强聚酰胺材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺俗称尼龙，它是大分子主链重复单元中含有酰胺基团的高聚物的总称。聚酰胺可由内酸胺开环聚合制得，也可由二元胺与二元酸缩聚等得到的。聚酰胺是指主链节含有极性酰胺基团(-CO-NH-)的高聚物。最初用作制造纤维的原料，后来由于PA具有强韧、耐磨、自润滑、使用温度范围宽成为目前工业中应用广泛的一种工程塑料。PA广泛用来代替铜、有色金属制作机械、化工、电器零件，如柴油发动机燃油泵齿轮、水泵、高压密封圈、输油管等。是美国DuPont公司最先开发用于纤维的树脂，于1939年实现工业化。20世纪50年代开始开发和生产注塑制品，以取代金属满足下游工业制品轻量化、降低成本的要求。PA具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，适于用玻璃纤维和其它填料填充增强改性，提高性能和扩大应用范围。PA的品种繁多，有PA6、PA66、PA11、PA12、PA46、PA610、PA612、PAl010等，以及近几年开发的半芳香族尼龙PA6T和特种尼龙等新品种；然而目前聚酰胺的防火性能较差，严重影响了其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种插层补强聚酰胺材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种插层补强聚酰胺材料，它是由下述重量份的原料组成的：木质素10-16、膨胀珍珠岩40-50、丙烯酸钠30-40、过硫酸铵0.9-1、己内酰胺200-300、2-巯基苯并咪唑1-2、氯化亚砜20-30、硬脂酸8-11、三氧化二锑4-5、三乙胺0.1-0.2、硬脂酸铝4-6、过氧化二异丙苯3-5。

所述插层补强聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取过硫酸铵，加入到其重量20-30倍的去离子水中，搅拌均匀；

(2)取三氧化二锑，加入到氯化亚砜中，搅拌均匀，加入硬脂酸，升高温度为50-55℃，保温搅拌1-2小时，蒸馏除去氯化亚砜，得酰氯化三氧化二锑；

(3)取木质素，加入到混合料重量35-40倍的去离子水中，加入酰氯化三氧化二锑，搅拌均匀，加入三乙胺，送入到冰水浴中，搅拌反应3-5小时，出料，得木质素改性溶液；

(4)取丙烯酸钠，加入到上述木质素改性溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60-75℃，加入上述过硫酸铵、膨胀珍珠岩，保温搅拌2-3小时，过滤，将沉淀水洗，真空50-60℃下干燥100-120分钟，得插层珍珠岩；

(5)取2-巯基苯并咪唑、过氧化二异丙苯混合，加入到混合料重量37-40倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇分散液；

(6)取上述插层珍珠岩，醇分散液、己内酰胺混合，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65-75℃，保温搅拌3-4小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与硬脂酸铝混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述插层补强聚酰胺材料。

本发明的优点：

本发明首先将三氧化二锑进行酰氯化改性，然后与木质素共混，以三乙胺为缚酸剂，得木质素改性溶液，之后以丙烯酸钠为单体，在引发剂作用下聚合，在聚合过程中引入膨胀珍珠岩，从而实现了聚丙烯酸钠对珍珠岩的插层，在插层中引入了改性木质素，实现了木质素在珍珠岩层间的附着稳定性，本发明的材料具有很好的阻燃和力学稳定性，在遇火燃烧时，木质素燃烧成的碳层可以均匀分布在珍珠岩的层间，形成膨胀碳层，起到隔热防火的效果，从而提高了防火性能。

具体实施方式

实施例1

一种插层补强聚酰胺材料，它是由下述重量份的原料组成的：木质素10、膨胀珍珠岩40、丙烯酸钠30、过硫酸铵0.9、己内酰胺200、2-巯基苯并咪唑1、氯化亚砜20、硬脂酸8、三氧化二锑4、三乙胺0.1、硬脂酸铝4、过氧化二异丙苯3。

所述插层补强聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取过硫酸铵，加入到其重量20倍的去离子水中，搅拌均匀；

(2)取三氧化二锑，加入到氯化亚砜中，搅拌均匀，加入硬脂酸，升高温度为50℃，保温搅拌1小时，蒸馏除去氯化亚砜，得酰氯化三氧化二锑；

(3)取木质素，加入到混合料重量35倍的去离子水中，加入酰氯化三氧化二锑，搅拌均匀，加入三乙胺，送入到冰水浴中，搅拌反应3-5小时，出料，得木质素改性溶液；

(4)取丙烯酸钠，加入到上述木质素改性溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60℃，加入上述过硫酸铵、膨胀珍珠岩，保温搅拌2小时，过滤，将沉淀水洗，真空50℃下干燥100分钟，得插层珍珠岩；

(5)取2-巯基苯并咪唑、过氧化二异丙苯混合，加入到混合料重量37倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇分散液；

(6)取上述插层珍珠岩，醇分散液、己内酰胺混合，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65℃，保温搅拌3小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与硬脂酸铝混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述插层补强聚酰胺材料。

实施例2

一种插层补强聚酰胺材料，它是由下述重量份的原料组成的：木质素16、膨胀珍珠岩50、丙烯酸钠40、过硫酸铵1、己内酰胺300、2-巯基苯并咪唑2、氯化亚砜30、硬脂酸11、三氧化二锑5、三乙胺0.2、硬脂酸铝6、过氧化二异丙苯5。

所述插层补强聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取过硫酸铵，加入到其重量30倍的去离子水中，搅拌均匀；

(2)取三氧化二锑，加入到氯化亚砜中，搅拌均匀，加入硬脂酸，升高温度为55℃，保温搅拌2小时，蒸馏除去氯化亚砜，得酰氯化三氧化二锑；

(3)取木质素，加入到混合料重量40倍的去离子水中，加入酰氯化三氧化二锑，搅拌均匀，加入三乙胺，送入到冰水浴中，搅拌反应5小时，出料，得木质素改性溶液；

(4)取丙烯酸钠，加入到上述木质素改性溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为75℃，加入上述过硫酸铵、膨胀珍珠岩，保温搅拌3小时，过滤，将沉淀水洗，真空60℃下干燥120分钟，得插层珍珠岩；

(5)取2-巯基苯并咪唑、过氧化二异丙苯混合，加入到混合料重量37-40倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇分散液；

(6)取上述插层珍珠岩，醇分散液、己内酰胺混合，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为75℃，保温搅拌4小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与硬脂酸铝混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述插层补强聚酰胺材料。

实施例3

一种插层补强聚酰胺材料，它是由下述重量份的原料组成的：木质素12、膨胀珍珠岩44、丙烯酸钠35、过硫酸铵0.9、己内酰胺270、2-巯基苯并咪唑1.5、氯化亚砜25、硬脂酸10、三氧化二锑4.5、三乙胺0.15、硬脂酸铝5、过氧化二异丙苯4。

所述插层补强聚酰胺材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)取过硫酸铵，加入到其重量26倍的去离子水中，搅拌均匀；

(2)取三氧化二锑，加入到氯化亚砜中，搅拌均匀，加入硬脂酸，升高温度为50℃，保温搅拌1.5小时，蒸馏除去氯化亚砜，得酰氯化三氧化二锑；

(3)取木质素，加入到混合料重量38倍的去离子水中，加入酰氯化三氧化二锑，搅拌均匀，加入三乙胺，送入到冰水浴中，搅拌反应4小时，出料，得木质素改性溶液；

(4)取丙烯酸钠，加入到上述木质素改性溶液中，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为60℃，加入上述过硫酸铵、膨胀珍珠岩，保温搅拌2.5小时，过滤，将沉淀水洗，真空50℃下干燥110分钟，得插层珍珠岩；

(5)取2-巯基苯并咪唑、过氧化二异丙苯混合，加入到混合料重量40倍的无水乙醇中，搅拌均匀，得醇分散液；

(6)取上述插层珍珠岩，醇分散液、己内酰胺混合，搅拌均匀，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为65℃，保温搅拌3.5小时，出料，过滤，将沉淀水洗，常温干燥，与硬脂酸铝混合，搅拌均匀，送入到挤出机中，熔融挤出，冷却，即得所述插层补强聚酰胺材料。

力学性能测试(GB/T 1040-92)：

本发明实施例1的插层补强聚酰胺材料的拉伸强度为：89.1Mpa；

本发明实施例2的插层补强聚酰胺材料的拉伸强度为：79.7Mpa；

本发明实施例3的插层补强聚酰胺材料的拉伸强度为：84.4Mpa；

市售尼龙6：55-65Mpa；

阻燃性能测试：

纯尼龙6粒子的UL-94为V-2级别，极限氧指数值为22-25、最大热释放速率为570-600KW/m²；

测得本发明实施例1的插层补强聚酰胺材料粒子的UL-94为V-1级别，极限氧指数值为29、最大热释放速率为460KW/m²；

测得本发明实施例2的插层补强聚酰胺材料粒子的UL-94为V-1级别，极限氧指数值为31、最大热释放速率为407KW/m²；

测得本发明实施例2的插层补强聚酰胺材料粒子的UL-94为V-1级别，极限氧指数值为30、最大热释放速率为421KW/m²。