CN105482441A - 一种新型耐温纳米塑胶材料及其制备方法 - Google Patents

一种新型耐温纳米塑胶材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型耐温纳米塑胶材料及其制备方法。由以下成分制备而成：聚氨基甲酸酯、聚苯醚、聚四氟乙烯、纳米氧化铝、纳米锡粉、亚磷酸酯、受阻胺光稳定剂、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、单硬脂酸甘油酯、硬脂富马酸钠、邻苯二甲酸酯、丙酸钙、聚乙烯蜡、乙酸、去离子水。制备方法为先将纳米氧化铝、纳米锡粉、乙酸和去离子水混合，超声波分散30-40分钟，过滤后干燥12？-13小时，粉碎得颗粒，然后将粉碎颗粒和剩余组分混合，在低速分散机中分散2-5分钟，最后加入双螺杆挤出机中进行挤出成型。本发明的新型耐温纳米塑胶材料，具有很强的耐温性，抗拉伸性，具有较好的弹性及韧性。

Description

一种新型耐温纳米塑胶材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种新型耐温纳米塑胶材料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展和科技的进步，人们对材料各项性能的要求也越来越高。而纳米复合材料由于具有优异的性能成为了材料科学领域的一个研究热点。纳米复合材料是指至少有一个分散相的一维尺度在1-100nm之间的复合材料，也称之为杂化材料。纳米复合材料中各成分间通过协同作用，使其比相应的宏观或微米级复合材料在各项性能上都有较大的提高，尤其是在耐高低温的性能上。纳米粒子是指粒径在1-l00nm范围内且能观察到体积效应或表面效应的颗粒。它通过和聚合物复合，可以兼具两者的优点，具有耐温性、稳定性、弹性和韧性好等特点，故研究纳米复合材料有重要的现实意义。
发明内容
要解决的技术问题：本发明的目的是提供一种新型耐温纳米塑胶材料，具有很强的耐温性，抗拉伸性，具有较好的弹性及韧性。
技术方案：一种新型耐温纳米塑胶材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯20-30份、聚苯醚10-20份、聚四氟乙烯5-10份、纳米氧化铝1-2份、纳米锡粉0.5-1份、亚磷酸酯1-2份、受阻胺光稳定剂1-2份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1-2份、单硬脂酸甘油酯0.1-0.2份、硬脂富马酸钠0.2-0.5份、邻苯二甲酸酯0.1-0.2份、丙酸钙0.1-0.2份、聚乙烯蜡1-2份、乙酸1-2份、去离子水5-10份。
进一步优选的，所述的一种新型耐温纳米塑胶材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯22-28份、聚苯醚13-18份、聚四氟乙烯6-9份、纳米氧化铝1.3-1.7份、纳米锡粉0.6-0.9份、亚磷酸酯1.3-1.7份、受阻胺光稳定剂1.3-1.8份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1.2-1.7份、单硬脂酸甘油酯0.13-0.16份、硬脂富马酸钠0.3-0.4份、邻苯二甲酸酯0.14-0.18份、丙酸钙0.13-0.16份、聚乙烯蜡1.2-1.7份、乙酸1.3-1.7份、去离子水6-9份。
上述新型耐温纳米塑胶材料的制备方法包括以下步骤：
步骤1：将纳米氧化铝、纳米锡粉、乙酸和去离子水混合，超声波分散30-40分钟；
步骤2：过滤后在烘箱中95-105℃下干燥12-13小时，粉碎得颗粒；
步骤3：将粉碎颗粒和剩余组分混合，在低速分散机中以转速200-300r/min下分散2-5分钟；
步骤4：加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速200-230r/min，全区温度为130-160℃。
进一步优选的，步骤1中分散时间为32-36分钟。
进一步优选的，步骤2中烘箱温度为98-102℃，干燥时间为12.5-12.7小时。
进一步优选的，步骤3中转速为220-270r/min，分散时间为3-4分钟。
进一步优选的，步骤4中螺杆转速为210-220r/min，全区温度为140-150℃。
有益效果：本发明的新型耐温纳米塑胶材料具有很强的耐温能力，最高温可耐252℃，最低温也可耐到-120℃，在温度严苛的环境中也能很好的工作；同时其抗拉伸能力也较好，最大断裂伸长率可达54%，具有很好的弹性及韧性。
具体实施方式
实施例1
一种新型耐温纳米塑胶材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯20份、聚苯醚10份、聚四氟乙烯5份、纳米氧化铝1份、纳米锡粉0.5份、亚磷酸酯1份、受阻胺光稳定剂1份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1份、单硬脂酸甘油酯0.1份、硬脂富马酸钠0.2份、邻苯二甲酸酯0.1份、丙酸钙0.1份、聚乙烯蜡1份、乙酸1份、去离子水5份。
上述新型耐温纳米塑胶材料的制备方法为：先将纳米氧化铝、纳米锡粉、乙酸和去离子水混合，超声波分散30分钟，过滤后在烘箱中95℃下干燥12小时，粉碎得颗粒，然后将粉碎颗粒和剩余组分混合，在低速分散机中以转速200r/min下分散2分钟，最后加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速200r/min，全区温度为130℃。
实施例2
一种新型耐温纳米塑胶材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯25份、聚苯醚15份、聚四氟乙烯7份、纳米氧化铝1.5份、纳米锡粉0.7份、亚磷酸酯1.5份、受阻胺光稳定剂1.5份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1.5份、单硬脂酸甘油酯0.15份、硬脂富马酸钠0.3份、邻苯二甲酸酯0.15份、丙酸钙0.15份、聚乙烯蜡1.5份、乙酸1.5份、去离子水7.5份。
上述新型耐温纳米塑胶材料的制备方法为：先将纳米氧化铝、纳米锡粉、乙酸和去离子水混合，超声波分散35分钟，过滤后在烘箱中100℃下干燥12.5小时，粉碎得颗粒，然后将粉碎颗粒和剩余组分混合，在低速分散机中以转速250r/min下分散4分钟，最后加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速215r/min，全区温度为145℃。
实施例3
一种新型耐温纳米塑胶材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯30份、聚苯醚20份、聚四氟乙烯10份、纳米氧化铝2份、纳米锡粉1份、亚磷酸酯2份、受阻胺光稳定剂2份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠2份、单硬脂酸甘油酯0.2份、硬脂富马酸钠0.5份、邻苯二甲酸酯0.2份、丙酸钙0.2份、聚乙烯蜡2份、乙酸2份、去离子水10份。
上述新型耐温纳米塑胶材料的制备方法为：先将纳米氧化铝、纳米锡粉、乙酸和去离子水混合，超声波分散30分钟，过滤后在烘箱中95℃下干燥12小时，粉碎得颗粒，然后将粉碎颗粒和剩余组分混合，在低速分散机中以转速200r/min下分散2分钟，最后加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速200r/min，全区温度为130℃。
实施例4
一种新型耐温纳米塑胶材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯22份、聚苯醚13份、聚四氟乙烯6份、纳米氧化铝1.3份、纳米锡粉0.6份、亚磷酸酯1.3份、受阻胺光稳定剂1.3份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1.2份、单硬脂酸甘油酯0.13份、硬脂富马酸钠0.3份、邻苯二甲酸酯0.14份、丙酸钙0.13份、聚乙烯蜡1.2份、乙酸1.3份、去离子水6份。
上述新型耐温纳米塑胶材料的制备方法为：先将纳米氧化铝、纳米锡粉、乙酸和去离子水混合，超声波分散32分钟，过滤后在烘箱中98℃下干燥12.5小时，粉碎得颗粒，然后将粉碎颗粒和剩余组分混合，在低速分散机中以转速220r/min下分散3分钟，最后加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速210r/min，全区温度为140℃。
实施例5
一种新型耐温纳米塑胶材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯28份、聚苯醚18份、聚四氟乙烯9份、纳米氧化铝1.7份、纳米锡粉0.9份、亚磷酸酯1.7份、受阻胺光稳定剂1.8份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1.7份、单硬脂酸甘油酯0.16份、硬脂富马酸钠0.4份、邻苯二甲酸酯0.18份、丙酸钙0.16份、聚乙烯蜡1.7份、乙酸1.7份、去离子水9份。
上述新型耐温纳米塑胶材料的制备方法为：先将纳米氧化铝、纳米锡粉、乙酸和去离子水混合，超声波分散36分钟，过滤后在烘箱中102℃下干燥12.7小时，粉碎得颗粒，然后将粉碎颗粒和剩余组分混合，在低速分散机中以转速270r/min下分散4分钟，最后加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速220r/min，全区温度为150℃。
对比例1
本实施例与实施例5的区别在于不含有受阻胺光稳定剂。具体地说是：
一种新型耐温纳米塑胶材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯28份、聚苯醚18份、聚四氟乙烯9份、纳米氧化铝1.7份、纳米锡粉0.9份、亚磷酸酯1.7份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1.7份、单硬脂酸甘油酯0.16份、硬脂富马酸钠0.4份、邻苯二甲酸酯0.18份、丙酸钙0.16份、聚乙烯蜡1.7份、乙酸1.7份、去离子水9份。
上述新型耐温纳米塑胶材料的制备方法为：先将纳米氧化铝、纳米锡粉、乙酸和去离子水混合，超声波分散36分钟，过滤后在烘箱中102℃下干燥12.7小时，粉碎得颗粒，然后将粉碎颗粒和剩余组分混合，在低速分散机中以转速270r/min下分散4分钟，最后加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速220r/min，全区温度为150℃。
对比例2
本实施例与实施例5的区别在于不含有纳米锡粉，以纳米氧化铝代替。具体地说是：
一种新型耐温纳米塑胶材料，由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯28份、聚苯醚18份、聚四氟乙烯9份、纳米氧化铝2.6份、亚磷酸酯1.7份、受阻胺光稳定剂1.8份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1.7份、单硬脂酸甘油酯0.16份、硬脂富马酸钠0.4份、邻苯二甲酸酯0.18份、丙酸钙0.16份、聚乙烯蜡1.7份、乙酸1.7份、去离子水9份。
上述新型耐温纳米塑胶材料的制备方法为：先将纳米氧化铝、乙酸和去离子水混合，超声波分散36分钟，过滤后在烘箱中102℃下干燥12.7小时，粉碎得颗粒，然后将粉碎颗粒和剩余组分混合，在低速分散机中以转速270r/min下分散4分钟，最后加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速220r/min，全区温度为150℃。
将各实施例与对比例作对比，对比结果如下表1：
表1新型耐温纳米塑胶材料的性能指标
产品名称 耐高温（℃） 耐低温（℃） 拉伸强度(MPa) 断裂伸长率（%）
实施例1 246 -115 58.8 52
实施例2 249 -117 59.5 53
实施例3 250 -118 60.1 53
实施例4 248 -116 59.2 52
实施例5 252 -120 60.3 54
对比例1 250 -115 40.6 45
对比例2 227 -101 55.7 48
从表1可知，实施例1-5耐温能力很强，从最佳实施例5看，最高温可耐252℃，最低温也可耐到-120℃，同时其抗拉伸能力也较好，最大断裂伸长率可达54%，具有很好的弹性及韧性。同对比例相比，发现对比例1的耐温性变化不明显，而其拉伸性和断裂伸长率有明显下降，说明受阻胺光稳定剂对于本发明弹性的提高有一定的作用。而对比例2中耐温性有明显的下降，说明由纳米锡粉和纳米氧化铝复合的耐温效果比单一的使用纳米氧化铝的效果更好。

Claims (7)

1.一种新型耐温纳米塑胶材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯20-30份、聚苯醚10-20份、聚四氟乙烯5-10份、纳米氧化铝1-2份、纳米锡粉0.5-1份、亚磷酸酯1-2份、受阻胺光稳定剂1-2份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1-2份、单硬脂酸甘油酯0.1-0.2份、硬脂富马酸钠0.2-0.5份、邻苯二甲酸酯0.1-0.2份、丙酸钙0.1-0.2份、聚乙烯蜡1-2份、乙酸1-2份、去离子水5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种新型耐温纳米塑胶材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：聚氨基甲酸酯22-28份、聚苯醚13-18份、聚四氟乙烯6-9份、纳米氧化铝1.3-1.7份、纳米锡粉0.6-0.9份、亚磷酸酯1.3-1.7份、受阻胺光稳定剂1.3-1.8份、琥珀酸二异辛酯磺酸钠1.2-1.7份、单硬脂酸甘油酯0.13-0.16份、硬脂富马酸钠0.3-0.4份、邻苯二甲酸酯0.14-0.18份、丙酸钙0.13-0.16份、聚乙烯蜡1.2-1.7份、乙酸1.3-1.7份、去离子水6-9份。
3.权利要求1至2任一项所述的一种新型耐温纳米塑胶材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：将纳米氧化铝、纳米锡粉、乙酸和去离子水混合，超声波分散30-40分钟；
步骤2：过滤后在烘箱中95-105℃下干燥12-13小时，粉碎得颗粒；
步骤3：将粉碎颗粒和剩余组分混合，在低速分散机中以转速200-300r/min下分散2-5分钟；
步骤4：加入双螺杆挤出机中进行挤出成型，螺杆转速200-230r/min，全区温度为130-160℃。
4.根据权利要求3所述的一种新型耐温纳米塑胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤1中分散时间为32-36分钟。
5.根据权利要求3所述的一种新型耐温纳米塑胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中烘箱温度为98-102℃，干燥时间为12.5-12.7小时。
6.根据权利要求3所述的一种新型耐温纳米塑胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中转速为220-270r/min，分散时间为3-4分钟。
7.根据权利要求3所述的一种新型耐温纳米塑胶材料的制备方法，其特征在于：所述步骤4中螺杆转速为210-220r/min，全区温度为140-150℃。
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