CN108084672A - 一种纳米粒子复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纳米粒子复合材料,包括以下重量份数的各组分:PTT 50~60份,天然纤维20~30份,无机纳米粒子5~8份,SiC纳米粉末2~5份,偶联剂0.1~0.5份、增容剂4~8份、抗氧剂0.1~0.5份。本发明的纳米粒子复合材料通过使用PTT替代普通纳米材料中的塑料,并与无机纳米粒子,及其他组分在特定的配比下结合,得到的复合材料具有优异的力学性能、加工性能和耐热性能,并且抗冲击强度高,硬度高;并且加入无机纳米粒子,使得复合材料的强度和韧性都较高,扩大了复合材料的应用范围。此外,天然纤维的加入是的制得的复合材料易于回收、利用;SiC纳米粉末的加入能够增加复合材料的强度和耐磨性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料,尤其涉及一种纳米粒子复合材料,属于纳米材料技术领域。
背景技术
纳米材料是指材料的尺寸一般为1-100nm,是一种介于原子、分子与宏观物质之间,处于中间状态的固体材料。随着纳米技术的发展,采用纳米技术制备高分子材料的技术已经得到了广泛的应用。纳米粒子不仅可以使聚合物的强度、刚性、韧性等力学性能得到明显改善,而且可以提高塑料的密度、透光性、防水性、阻隔性、耐热性及抗老化性等功能特性。
但是目前的采用纳米技术制备的高分子材料,在抗冲击性,稳定性,方面需要进一步提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纳米粒子复合材料,该复合材料抗冲击性强,,具有优异的力学性能、加工性能和耐热性能,并且易于回收利用。
除非特别指明,本文中的“PTT”是指“聚对苯二甲酸丙二醇酯”。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
本发明提供一种纳米粒子复合材料,包括以下重量份数的各组分:PTT 50~ 60份,天然纤维20~30份,无机纳米粒子5~8份,SiC纳米粉末2~5份,偶联剂0.1~0.5份、增容剂4~8份、抗氧剂0.1~0.5份。
进一步地,所述纳米粒子复合材料包括以下重量份数的各组分PTT 55份,天然纤维29份,无机纳米粒子6份,SiC纳米粉末4份,偶联剂0.5份、增容剂 5份、抗氧剂0.5份。该配比下得到的纳米粒子复合材料,具有更优异的力学性能,复合材料的强度和韧性更高,并且加工性能和耐热性能。
进一步地,所述无机纳米粒子选自蒙脱土粒子、碳酸钙粒子、高龄土粒子、滑石粉粒子、钛白粉粒子和炭黑中的至少一种。
进一步地,所述无机纳米粒子选自碳酸钙粒子、龄土粒子、滑石粉粒子和炭黑中的至少一种。该种类的无机纳米粒子的加入不但能够提高复合材料的强度和韧性,还可起到润滑剂的作用,使制得的复合材料的流畅性好。
进一步地,所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝钛复合偶联剂中的至少一种。
进一步地,所述天然纤维为木粉和/或竹粉。
进一步地,所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
进一步地,所述增溶剂由质量比为1:1的甲基丙烯酸酯-丙烯酸酯共聚物和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物组成。由该增溶剂制成的复合材料,各成分相容性更好,制得的复合材料韧性更强。
另一方面,本发明还提供一种上述的纳米粒子复合材料的制备方法,包括以下步骤:
1)称取适量的各组分,然后将称取的各组分干燥;
2)将干燥后的无机纳米粒子和SiC纳米粉末加入高速混匀箱中,于85℃~ 110℃下,4000~5000r/min的转速混匀,再加入偶联剂搅拌30~45分钟,得到均匀沾有偶联剂的无机纳米粒子;
3)再依次加入干燥后的PTT、天然纤维、增容剂和抗氧剂,搅拌混合均匀后得到混合物料;
4)最后将所述混合物料加入双螺杆挤出机中,在220~260℃下经熔融共混后挤出造粒,得到纳米复合材料,即得。
进一步地,在步骤1)中,将PTT置于强制空气循环烘箱中于110℃~120℃温度下干燥6~8小时。
进一步地,在步骤2)中,于100℃下,4500r/min的转速混匀。
进一步地,在步骤4)中,在230~250℃下经熔融共混后挤出造粒。
进一步地,在步骤4)中,在240℃下经熔融共混后挤出造粒。
本发明的有益效果在于:本发明的纳米粒子复合材料通过使用PTT替代普通纳米材料中的塑料,并与无机纳米粒子,及其他组分在特定的配比下结合,得到的复合材料具有优异的力学性能、加工性能和耐热性能,并且抗冲击强度高,硬度高;并且加入无机纳米粒子,使得复合材料的强度和韧性都较高,扩大了复合材料的应用范围。此外,天然纤维的加入是的制得的复合材料易于回收、利用;SiC纳米粉末的加入能够增加复合材料的强度和耐磨性。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
除非特别指明,以下实施来中所用的试剂均为分析级纯,且可从正规渠道商购获得。
实施例1
1)称取PTT 55份,竹粉29份,无机纳米粒子6份,SiC纳米粉末4份,偶联剂0.5份、增容剂5份、抗氧剂0.5份,然后将称取的各组分干燥;
2)将干燥后的无机纳米粒子和SiC纳米粉末加入高速混匀箱中,于100℃下,4500r/min的转速混匀,再加入偶联剂搅拌40分钟,得到均匀沾有偶联剂的无机纳米粒子;
3)再依次加入干燥后的PTT、天然纤维、增容剂和抗氧剂,搅拌混合均匀后得到混合物料;
4)最后将所述混合物料加入双螺杆挤出机中,在240℃下经熔融共混后挤出造粒,得到纳米复合材料,即得。
实施例2
1)称取PTT 51.8份,竹粉30份,无机纳米粒子8份,SiC纳米粉末2份,偶联剂0.1份、增容剂8份、抗氧剂0.1份,然后将称取的各组分干燥;
2)将干燥后的无机纳米粒子和SiC纳米粉末加入高速混匀箱中,于100℃下,4500r/min的转速混匀,再加入偶联剂搅拌40分钟,得到均匀沾有偶联剂的无机纳米粒子;
3)再依次加入干燥后的PTT、天然纤维、增容剂和抗氧剂,搅拌混合均匀后得到混合物料;
4)最后将所述混合物料加入双螺杆挤出机中,在240℃下经熔融共混后挤出造粒,得到纳米复合材料,即得。
实施例3
1)称取PTT 60份,木粉21.6份,无机纳米粒子7份,SiC纳米粉末5份,偶联剂0.2份、增容剂6份、抗氧剂0.2份,然后将称取的各组分干燥;
2)将干燥后的无机纳米粒子和SiC纳米粉末加入高速混匀箱中,于100℃下,4500r/min的转速混匀,再加入偶联剂搅拌40分钟,得到均匀沾有偶联剂的无机纳米粒子;
3)再依次加入干燥后的PTT、天然纤维、增容剂和抗氧剂,搅拌混合均匀后得到混合物料;
4)最后将所述混合物料加入双螺杆挤出机中,在240℃下经熔融共混后挤出造粒,得到纳米复合材料,即得。
将实施例1-3制得的纳米复合材料进行测试,具体的,维卡软化温度(VST) 按照GB1633的规定进行;拉伸屈服强度按照GB/T1040.2-2006的规定进行;洛氏硬度按照GB/T3398-2008的规定进行,结果如下述表1所示。
表1
综上,本发明的纳米粒子复合材料通过使用PTT替代普通纳米材料中的塑料,并与无机纳米粒子,及其他组分在特定的配比下结合,得到的复合材料具有优异的力学性能、加工性能和耐热性能,并且抗冲击强度高,硬度高;并且加入无机纳米粒子,使得复合材料的强度和韧性都较高,扩大了复合材料的应用范围。此外,天然纤维的加入是的制得的复合材料易于回收、利用;SiC纳米粉末的加入能够增加复合材料的强度和耐磨性。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种纳米粒子复合材料,包括以下重量份数的各组分:PTT 50~60份,天然纤维20~30份,无机纳米粒子5~8份,SiC纳米粉末2~5份,偶联剂0.1~0.5份、增容剂4~8份、抗氧剂0.1~0.5份。
2.根据权利要求1所述的纳米粒子复合材料,其特征在于,所述纳米粒子复合材料包括以下重量份数的各组分PTT 55份,天然纤维29份,无机纳米粒子6份,SiC纳米粉末4份,偶联剂0.5份、增容剂5份、抗氧剂0.5份。
3.根据权利要求1或2所述的纳米粒子复合材料,其特征在于,所述无机纳米粒子选自蒙脱土粒子、碳酸钙粒子、高龄土粒子、滑石粉粒子、钛白粉粒子和炭黑中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的纳米粒子复合材料,其特征在于,所述所述无机纳米粒子选自碳酸钙粒子、龄土粒子、滑石粉粒子和炭黑中的至少一种。
5.如权利要求1或2所述的纳米粒子复合材料,其特征在于,所述偶联剂选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝钛复合偶联剂中的至少一种。
6.如权利要求1或2所述的纳米粒子复合材料,其特征在于,所述天然纤维为木粉和/或竹粉。
7.如权利要求1或2所述的纳米粒子复合材料,其特征在于,所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧剂。
8.如权利要求1或2所述的纳米粒子复合材料,其特征在于,所述增溶剂由质量比为1:1的甲基丙烯酸酯‐丙烯酸酯共聚物和甲基丙烯酸甲酯‐丁二烯‐苯乙烯三元接枝共聚物组成。
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