CN102558846A - 一种尼龙/二氧化钛纳米复合微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种尼龙/二氧化钛纳米复合微球及其制备方法，该材料的原料包括以下组分及重量分数：己内酰胺50％-80％，聚苯乙烯48.8％-6％，纳米二氧化钛1％-10％，催化剂0.1％-2％，活化剂0.1-2％。与现有技术相比，本发明的尼龙/二氧化钛复合微球粒径可控制在0.5-500μm之间，尼龙微球的重均分子量为5-10万，复合微球粒径规整，力学性能比纯尼龙微球有所提高，有较好的紫外吸收效果、抗菌性能达到了JIS Z 2801(抗菌加工制品-抗菌性能的检测和评价)的标准；大大的拓宽了尼龙微球的应用领域。
Description
技术领域
本发明属于材料科学技术领域，涉及一种纳米复合微球及其制备方法。
背景技术
近些年来，具有均匀尺寸和规整形貌的聚合物微球引起了人们的极大关注，他们被广泛用于功能性载体，色谱分离剂。尤其是含有如羟基，胺基和醛基等功能性基团的聚合物微球，更是被广泛用于蛋白质的共价固定的载体，在固相诊断，生物传感器，生物催化，体外治疗等方面取得了极大的应用前景。由于含有羟基，胺基，尼龙6微球在化妆品、生物工程等领域应用前景广阔。另外由于尼龙6具有高强度、高耐磨性、高抗化学性和抗老化性，尼龙微球在涂料、滚塑方面也有着广泛的用途。但纯尼龙6微球应用范围较窄，在很多应用领域需要对尼龙微球进行改性。
纳米二氧化钛是金红石型白色疏松粉末，具有稳定的八方体单晶型，具有高的稳定性、抗紫外性能、抗老化性及高透明性，添加于塑料、橡胶中，使塑料、橡胶具有更高的抗紫外、耐老化、耐挂擦、抗污性能，同时具有透明宝石光泽。
发明内容
本发明的目的就是提出一种尼龙/二氧化钛纳米复合微球及其制备方法，使尼龙微球有更好的力学性能、较好的紫外吸收效果、抗菌效果。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种尼龙/二氧化钛纳米复合微球，其原料包括以下组分及重量分数：
组分 重量分数
己内酰胺 50％-80％
聚苯乙烯 6％-48.8％
纳米二氧化钛 1％-10％
催化剂 0.1％-2％
活化剂 0.1％-2％。
所述的催化剂可选自氢氧化钠、甲醇钠或己内酰胺钠。
所述的活化剂可选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或三苯甲烷三异氰酸酯。
所述的聚苯乙烯(GPPS)重均分子量为240000，熔融指数为2.8。
所述的纳米二氧化钛的平均粒径为5-30nm。
所制备的尼龙复合微球粒径可控制在0.5-500μm之间，尼龙微球的分子量为5-10万。
一种制备上述尼龙/二氧化钛纳米复合微球的方法，包括步骤：
(1)纳米二氧化钛的处理：把市售的、已经经过分散处理好的二氧化钛分散液超声震荡30-60分钟，抽滤，水洗3-5次，真空烘箱中烘干；
(2)称取聚苯乙烯和纳米二氧化钛在100-120℃时投入熔融的己内酰胺中，在氮气的保护下，搅拌速度设置为800-1500rpm，搅拌1-5个小时，得到半透明均质混合物；然后把催化剂加入混合物中，加热至140℃，减压蒸馏20-30分钟，除水；加入活化剂，快速摇匀，浇铸到置于150-180℃，已经预热的模具中聚合20-30分钟；
(3)将上述的二氧化钛/PS/PA6复合材料用破碎机粉碎，置于四氢呋喃中溶解过滤3-5次除去聚苯乙烯，得白色粉末；80-100℃的真空烘箱干燥6-12小时后即得本发明所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球。
本发明的优点在于：
本发明所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球粒径可控制在0.5-500μm之间，尼龙微球的重均分子量为5-10万，复合微球粒径规整(见图1)，力学性能比纯尼龙微球有所提高，有较好的紫外吸收效果、抗菌性能达到了JIS Z 2801(抗菌加工制品-抗菌性能的检测和评价)的标准。大大的拓宽了尼龙微球的应用领域。
附图说明
图1是复合微球扫描电镜照片。
具体实施方式
以下结合具体实施实例来说明本发明所涉及的工艺及性能。
实施例1
(1)把市售的、已经经过分散处理好的二氧化钛分散液超声30分钟，抽滤，水洗3次，烘干；
(2)称取10％(wt％)的聚苯乙烯和6.5％(wt％)纳米二氧化钛在120℃时投入80％(wt％)熔融的己内酰胺中，在氮气的保护下，搅拌速度设置为1500rpm，搅拌3个小时，得到半透明均质混合物。然后把2％(wt％)的己内酰胺钠加入混合物中，加热至140℃，减压蒸馏20分钟，除水；加入1.5％(wt％)三苯甲烷三异氰酸酯，快速摇匀，浇铸到置于150℃已经预热的模具中聚合30分钟；
(3)将上述的二氧化钛/PS/PA6复合材料用破碎机粉碎，置于四氢呋喃中溶解3次除去聚苯乙烯，得白色粉末。80℃的真空烘箱干燥12小时后即得本发明所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球。
实施例2
(1)把市售的二氧化钛分散液超声30分钟，水泵抽滤后用水洗5次，放入真空烘箱中烘干。
(2)称取15％(wt％)的聚苯乙烯和3％(wt％)纳米二氧化钛在110℃时投入80％(wt％)熔融的己内酰胺中，在氮气的保护下，搅拌速度设置为1000rpm，搅拌2个小时，得到半透明均质混合物。然后把0.5％(wt％)的氢氧化钠加入混合物中，加热至140℃，减压蒸馏30分钟，除水。加入0.5％(wt％)的甲苯二异氰酸酯，快速摇匀，浇铸到置于180℃已经预热的模具中聚合20分钟。
(3)将上述的二氧化钛/PS/PA6复合材料用破碎机粉碎，置于四氢呋喃中溶解5次除去聚苯乙烯，得白色粉末。80℃的真空烘箱干燥10小时后即得本发明所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球。
实施例3
(1)把市售的二氧化钛分散液超声30分钟，水泵抽滤后用水洗5次，放入真空烘箱中烘干。
(2)称取48％(wt％)的聚苯乙烯和1％(wt％)纳米二氧化钛在120℃时投入50％(wt％)熔融的己内酰胺中，在氮气的保护下，搅拌速度设置为1000rpm，搅拌5个小时，得到半透明均质混合物。然后把0.5％(wt％)的甲醇钠加入混合物中，加热至140℃，减压蒸馏30分钟，除水。加入0.5％(wt％)的甲苯二异氰酸酯，快速摇匀，浇铸到置于160℃已经预热的模具中聚合25分钟。
(3)将上述的二氧化钛/PS/PA6复合材料用破碎机粉碎，置于四氢呋喃中溶解5次除去聚苯乙烯，得白色粉末。90℃的真空烘箱干燥6小时后即得本发明所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球。
实施例4
(1)把市售的二氧化钛分散液超声60分钟，水泵抽滤后用水洗4次，放入真空烘箱中烘干。
(2)称取30％(wt％)的聚苯乙烯和5％(wt％)纳米二氧化钛在120℃时投入63％(wt％)熔融的己内酰胺中，在氮气的保护下，搅拌速度设置为1000rpm，搅拌2个小时，得到半透明均质混合物。然后把1％(wt％)的己内酰胺钠加入混合物中，加热至140℃，减压蒸馏20分钟，除水。加入1％(wt％)的六亚甲基二异氰酸酯，快速摇匀，浇铸到置于160℃已经预热的模具中聚合25分钟。
(3)将上述的二氧化钛/PS/PA6复合材料用破碎机粉碎，置于四氢呋喃中溶解5次除去聚苯乙烯，得白色粉末。100℃的真空烘箱干燥6小时后即得本发明所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一股原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种尼龙/二氧化钛纳米复合微球，其特征在于：其原料包括以下组分及重量分数：
组分 重量分数
己内酰胺 50％-80％
聚苯乙烯 6％-48.8％
纳米二氧化钛 1％-10％
催化剂 0.1％-2％
活化剂 0.1％-2％。
2.根据权利要求1所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球，其特征在于：所述的催化剂选自氢氧化钠、甲醇钠或己内酰胺钠。
3.根据权利要求1所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球，其特征在于：所述的活化剂选自甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或三苯甲烷三异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球，其特征在于：所述的聚苯乙烯重均分子量为240000，熔融指数为2.8。
5.根据权利要求1所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球，其特征在于：所述的纳米二氧化钛的平均粒径为5-30nm。
6.根据权利要求1所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球，其特征在于：所制备的尼龙复合微球粒径为0.5-500μm之间，尼龙微球的分子量为5-10万。
7.一种制备权利要求1-6中任一所述尼龙/二氧化钛纳米复合微球的方法，其特征在于：包括步骤：
(1)纳米二氧化钛的处理：把市售的、已经经过分散处理好的二氧化钛分散液超声震荡30-60分钟，抽滤，水洗3-5次，真空烘箱中烘干；
(2)称取聚苯乙烯和纳米二氧化钛在100-120℃时投入熔融的己内酰胺中，在氮气的保护下，搅拌速度设置为800-1500rpm，搅拌1-5个小时，得到半透明均质混合物；然后把催化剂加入混合物中，加热至140℃，减压蒸馏20-30分钟，除水；加入活化剂，快速摇匀，浇铸到置于150-180℃已经预热的模具中聚合20-30分钟；
(3)将上述的二氧化钛/PS/PA6复合材料用破碎机粉碎，置于四氢呋喃中溶解过滤3-5次除去聚苯乙烯，得白色粉末；80-100℃的真空烘箱干燥6-12小时后即得本发明所述的尼龙/二氧化钛纳米复合微球。
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