CN111808321B - 一种空心玻璃微珠的制备方法和应用 - Google Patents

一种空心玻璃微珠的制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111808321B
CN111808321B CN202010666165.8A CN202010666165A CN111808321B CN 111808321 B CN111808321 B CN 111808321B CN 202010666165 A CN202010666165 A CN 202010666165A CN 111808321 B CN111808321 B CN 111808321B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hollow glass
nylon
glass beads
graft polymer
prepared
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010666165.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111808321A (zh
Inventor
贾珺然
邵有国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wanhua Chemical Group Co Ltd
Original Assignee
Wanhua Chemical Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wanhua Chemical Group Co Ltd filed Critical Wanhua Chemical Group Co Ltd
Priority to CN202010666165.8A priority Critical patent/CN111808321B/zh
Publication of CN111808321A publication Critical patent/CN111808321A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111808321B publication Critical patent/CN111808321B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/02Ingredients treated with inorganic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/22Expanded, porous or hollow particles
    • C08K7/24Expanded, porous or hollow particles inorganic
    • C08K7/28Glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K9/00Use of pretreated ingredients
    • C08K9/04Ingredients treated with organic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L77/02Polyamides derived from omega-amino carboxylic acids or from lactams thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • C09C1/3009Physical treatment, e.g. grinding; treatment with ultrasonic vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • C09C1/3009Physical treatment, e.g. grinding; treatment with ultrasonic vibrations
    • C09C1/3027Drying, calcination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • C09C1/3045Treatment with inorganic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • C09C1/3063Treatment with low-molecular organic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C1/00Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
    • C09C1/28Compounds of silicon
    • C09C1/30Silicic acid
    • C09C1/309Combinations of treatments provided for in groups C09C1/3009 - C09C1/3081
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/006Combinations of treatments provided for in groups C09C3/04 - C09C3/12
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/04Physical treatment, e.g. grinding, treatment with ultrasonic vibrations
    • C09C3/043Drying, calcination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/06Treatment with inorganic compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09CTREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK  ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
    • C09C3/00Treatment in general of inorganic materials, other than fibrous fillers, to enhance their pigmenting or filling properties
    • C09C3/08Treatment with low-molecular-weight non-polymer organic compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及复合材料领域,尤其涉及一种空心玻璃微珠的制备方法及应用,所述空心玻璃微珠的制备方法包括A)空心玻璃微珠表面粗糙化和羟基化:B)表面醛基化的空心玻璃微珠的制备:C)表面氨基化空心玻璃微珠的制备。本发明所制备的空心玻璃微珠可用于制备尼龙12复合材料。将其与增韧剂共同添加于尼龙12,所得的材料具有较低的密度,较好的力学性能,具有广阔的应用前景。本发明制备的改性空心玻璃微珠相比传统的硅烷偶联剂方式具有更高的接枝率,添加于尼龙12后能显著提高材料的力学性能。

Description

一种空心玻璃微珠的制备方法和应用
技术领域
本发明属尼龙12复合材料领域,具体的涉及一种空心玻璃微珠的制备方法及应用。
背景技术
尼龙12是一种半结晶-结晶热塑性材料,具有较高的力学性能和耐候性,耐冲性能和化学稳定性好,在汽车和电子领域有广泛的应用。
空心玻璃微珠作为一类填料,其应用价值正在被逐渐认识,其功能也已被大量研究所揭示。尼龙12中具有大量的极性酰胺键,在尼龙12中添加玻璃微珠可以明显降低材料密度,并且提高材料的拉伸强度和冲击强度,因此,空心玻璃微珠被广泛应用于尼龙12复合材料中。相比于直接加入未经表面处理的空心玻璃微珠,经过硅烷偶联剂处理、表面带有氨基、环氧基或酸酐基团的空心玻璃微珠更加适合尼龙12体系。
空心玻璃微珠被广泛应用于尼龙等塑料的填充增强:在CN201410453683.6中,通过双螺杆挤出制备聚酰胺PA6玻璃微珠复合材料;在CN201911365128.7中,通过硅烷改性空心玻璃微珠对不同尼龙基体的共混,制备出耐磨性提高的复合材料,但现有技术制备材料的拉伸性能和冲击性能都较低,限制了实际应用范围。
发明内容
本发明的目的是提供一种空心玻璃微珠的制备方法及应用,采用本发明的制备方法可以得到高接枝率的氨基改性空心玻璃微珠,应用于尼龙12复合材料中可以明显提高复合材料的拉伸强度和常低温下的冲击强度。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种空心玻璃微珠的制备方法,包括以下步骤:
A)空心玻璃微珠表面粗糙化和羟基化:将空心玻璃微珠加入到氢氟酸溶液中,室温下搅拌2-8h,玻璃微珠表面的SiO2氧化层因刻蚀而粗糙化,提高了总比表面积,过滤取出空心玻璃微珠,洗涤,然后将得到的空心玻璃微珠干燥;优选的,洗涤时,先用质量分数为0.1%-1%碳酸钠水溶液对空心玻璃微珠洗涤,再用去离子水进行洗涤直至洗涤液的pH值在6~8范围内。
B)表面醛基化的空心玻璃微珠的制备:将步骤(A)制备的表面羟基化空心玻璃微珠加入到对苯二甲醛的碱性溶液中,室温下搅拌反应2-10个小时,然后将其取出并在空气中静置3-5天,干燥;
C)表面氨基化空心玻璃微珠的制备:将步骤(B)制备的表面醛基化的空心玻璃微珠在氨气气氛下,100-150℃反应1-2小时;最终得到高接枝率氨基改性空心玻璃微珠。
在本发明的一些优选实施方式中,所述的氢氟酸溶液中氢氟酸的质量分数为0.5-5%,优选1-2%。
步骤(A)中所述的空心玻璃微珠是指真密度在0.15-0.60g/cm3,粒径在5-180μm之间的空心玻璃微珠。
优选的,所述步骤A)中干燥温度为70-80℃,真空干燥6-12小时。
所述步骤A)主要发生如下反应:SiO2+4HF→SiF4+2H2O
优选的,所述对苯二甲醛的碱性溶液为对苯二甲醛的吡啶-乙醇溶液或对苯二甲醛的吡咯-乙醇溶液,即将对苯二甲醛溶解于吡啶-乙醇或吡咯-乙醇混合溶液中,优选的,所述对苯二甲醛的质量分数为:1-30%,优选2-5%。所述吡啶-乙醇溶液中吡啶的质量分数为1-30%,优选2-5%,所述吡咯-乙醇溶液溶液中吡咯的质量分数为1-30%,优选2-5%。优选的,所述步骤(B)的干燥温度为80-120℃,干燥时间12-24小时。
优选的,所述步骤(B)中表面羟基化空心玻璃微珠的加入量与对苯二甲醛的碱性溶液的质量比为1:2-1:30,优选1:8-1:12。
步骤B)主要发生以下反应:
Figure BDA0002580551470000031
步骤(C)发生的主要反应如下:
Figure BDA0002580551470000032
本发明还提供上述空心玻璃微珠的应用,其可用于制备尼龙12复合材料,所述的尼龙12复合材料包括尼龙12、空心玻璃微珠、任选的增韧剂和任选的抗氧剂。
其中,所述尼龙12复合材料包括如下质量份数的各组分:
Figure BDA0002580551470000033
Figure BDA0002580551470000041
所述增韧剂选自EVA-g-GMA接枝聚合物、SBS-g-GMA接枝聚合物、SEBS-g-MAH接枝聚合物、POE-g-GMA接枝聚合物、EPDM-g-GMA接枝聚合物、EVA-g-MAH接枝聚合物、SBS-g-MAH接枝聚合物、POE-g-MAH接枝聚合物、EPDM-g-MAH接枝聚合物中的一种或多种。
优选的,所述增韧剂为EVA-g-GMA接枝聚合物,所述的EVA-g-GMA接枝聚合物是乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在催化剂作用下反应制备而成。
优选的,所述的EVA-g-GMA接枝聚合物是乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)在120-150℃下熔融反应1-5小时,优选2-3小时,共聚得到的。
其中,催化剂为过氧化物,例如过氧化二苯甲酰(BPO),过氧化月桂酰,过氧化苯甲酸叔丁酯,过氧化甲乙酮。
所述的EVA-g-GMA接枝聚合物中,原料乙烯-乙酸乙烯共聚物与甲基丙烯酸缩水甘油酯加入的质量比为9-19:1,优选10-15:1,乙烯-乙酸乙烯共聚物与催化剂加入的质量比为50-200:1,优选80-150:1。
所述的空心玻璃微珠为本发明所述的空心玻璃微珠或本发明所述方法制备的空心玻璃微珠。
所述抗氧剂选自亚磷酸酯和受阻酚类抗氧剂,例如抗氧剂168,686,1098,1010。
一种尼龙12复合材料的制备方法,包括以下步骤:将尼龙12、空心玻璃微珠和增韧剂预混合后经过双螺杆挤出机挤出。
优选的,所述增韧剂与尼龙12、空心玻璃微珠通过不同的进料口进料。
优选的,将尼龙12由主喂料口加入双螺杆挤出机,将空心玻璃微珠由第一侧喂料口加入,为确保空心玻璃微珠与尼龙12基体充分反应并接枝,空心玻璃微珠在第一侧喂料口加入,增韧剂在第二侧喂料口加入,所述挤出造粒的温度分为十一区;所述十一区的温度分别为:180-190℃,200-210℃,210-230℃,230-250℃,230-250℃,240-260℃,240-260℃,230-250℃,210-230℃,210-230℃,200-210℃。
本发明制备的空心玻璃微珠与现有的改性空心玻璃微珠相比,具有更高的接枝率,用于复合材料中可以明显提高复合材料的拉伸强度和常低温下的冲击强度。尼龙12树脂与填料之间存在强化学相互作用,导致界面强度提高,经过本发明的高接枝率的空心玻璃微珠改性后,会进一步提高界面强度。采用EVA-g-GMA接枝聚合物作为增韧剂,活性基团的比例大大提高,反应活性因此明显提高,其既可与尼龙12基体发生交联反应,又可与空心玻璃微珠表面基团发生反应,进一步提高材料的韧性。若将增韧剂同尼龙12树脂共同从主喂料加入,则增韧剂的存在会降低尼龙12与空心玻璃微珠之间的界面强度,形成竞争反应。因此,增韧剂从第二侧喂加入,确保空心玻璃微珠与尼龙12之间充分反应交联。
在尼龙12双螺杆挤出过程中,增韧剂通常与尼龙12一起,由主喂料加入,空心玻璃微珠等填料由侧喂料加入,这种喂料方式已被广泛接受并采用。本申请中采用侧喂料加入增韧剂,避免了从主喂料加入增韧剂会对尼龙12与空心玻璃微珠的反应性接枝形成竞争,降低玻璃微珠与尼龙基体之间的界面强度。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步的说明,以下实施例仅是对本发明进行说明而非对其加以限定。
EVA-g-GMA接枝聚合物的制备:将1500g乙烯-乙酸乙烯共聚物(杜邦,40W)、150g甲基丙烯酸缩水甘油酯(国药)与15g过氧化二苯甲酰(阿拉丁)加入到四氟乙烯内衬的高压反应釜中,置于鼓风烘箱,升温至130℃,反应3小时,制得EVA-g-GMA。将反应釜中固体溶于2500g三氯甲烷,然后用加入乙醇进行沉淀并抽滤,重复操作3次以确保残留的GMA单体被除去,产物在80℃烘箱内干燥24小时,得到纯净的EVA-g-GMA固体约1350g。
实施例1
将400g空心玻璃微珠(中科雅丽H40HS,真密度0.4g/cc)加入到0.5%的氢氟酸溶液中,室温下搅拌2h,过滤取出空心玻璃微珠,先用质量分数为1%碳酸钠水溶液对空心玻璃微珠洗涤,再用去离子水进行洗涤5次,至洗涤液的pH值在6~8的范围内,然后将得到的空心玻璃微珠在80℃下真空干燥12小时,然后将其加入4800g对苯二甲醛的吡咯-乙醇(吡咯:乙醇的质量比=2:98)溶液中(对苯二甲醛质量分数1%),室温下搅拌反应3小时,然后将其取出并在空气中静置3天,再置于烘箱中80℃下干燥24小时。然后将得到的空心玻璃微珠置于坩埚中,放置在管式炉中,在氨气气氛下,100℃反应2小时,最终得到改性空心玻璃微珠。
将516g尼龙12(EMS L20)、300g改性空心玻璃微珠、2g抗氧剂1098、2g抗氧剂168和180g本发明制备的EVA-g-GMA接枝聚合物,依次经过双螺杆挤出、切粒机造粒后,干燥8h,得到增韧的尼龙12/空心玻璃微珠复合材料。
尼龙12、抗氧剂由主喂料加入,玻璃微珠由第一侧喂料口加入,EVA-g-GMA接枝聚合物由第二侧喂料口加入。所述挤出造粒的温度分为十一区;所述十一区的温度分别为:190℃,210℃,230℃,250℃,250℃,260℃,260℃,250℃,230℃,230℃,210℃。
实施例2
将300g空心玻璃微珠(中科雅丽H60HS,真密度0.6g/cc)加入到1%的氢氟酸溶液中,室温下搅拌2h,过滤取出空心玻璃微珠,先用质量分数为0.5%碳酸钠水溶液对空心玻璃微珠洗涤,再用去离子水进行洗涤5次,然后将得到的空心玻璃微珠在80℃下真空干燥12小时,然后将其加入2000g对苯二甲醛的吡咯-乙醇(吡咯:乙醇的质量比=2:98)溶液中(对苯二甲醛质量分数2%),室温下搅拌反应3小时,然后将其取出并在空气中静置3天,再置于烘箱中100℃下干燥24小时。然后将得到的空心玻璃微珠置于坩埚,放置在管式炉中,在氨气气氛下,150℃反应1小时,最终得到改性空心玻璃微珠。
将750g尼龙12(EMS L20)、196g改性空心玻璃微珠、2g抗氧剂1098、2g抗氧剂168和50g本发明制备的EVA-g-GMA接枝聚合物,依次经过双螺杆挤出、切粒机造粒后,干燥8h,得到增韧的尼龙12/空心玻璃微珠复合材料。
尼龙12、抗氧剂由主喂料加入,玻璃微珠由第一侧喂料口加入,EVA-g-GMA接枝聚合物由第二侧喂料口加入。所述挤出造粒的温度分为十一区;所述十一区的温度分别为:190℃,210℃,230℃,250℃,250℃,260℃,260℃,250℃,230℃,230℃,210℃。
实施例3
将400g空心玻璃微珠(中科雅丽H40HS,真密度0.4g/cc)加入到2%的氢氟酸溶液中,室温下搅拌2h,过滤取出空心玻璃微珠,先用质量分数为0.1%碳酸钠水溶液对空心玻璃微珠洗涤,再用去离子水进行洗涤5次,然后将得到的空心玻璃微珠在80℃下真空干燥12小时,然后将其加入2000g对苯二甲醛的吡啶-乙醇(吡啶:乙醇的质量比=1:99)溶液中(对苯二甲醛质量分数5%),室温下搅拌反应3小时,然后将其取出并在空气中静置3天,再置于烘箱中80℃下干燥24小时。然后将得到的空心玻璃微珠置于坩埚,放置在管式炉中,在氨气气氛下,150℃反应1.5小时,最终得到改性空心玻璃微珠。
将250g尼龙12(EMS L20)、300g改性空心玻璃微珠、2g抗氧剂1098、2g抗氧剂168和446g本发明制备的EVA-g-GMA接枝聚合物,依次经过双螺杆挤出、切粒机造粒后,(尼龙12、抗氧剂由主喂料加入,玻璃微珠由第一侧喂加入,EVA-g-GMA由第二侧喂加入)干燥8h,得到增韧的尼龙12/空心玻璃微珠复合材料。
尼龙12、抗氧剂由主喂料加入,玻璃微珠由第一侧喂料口加入,EVA-g-GMA接枝聚合物由第二侧喂料口加入。所述挤出造粒的温度分为十一区;所述十一区的温度分别为:190℃,210℃,230℃,250℃,250℃,260℃,260℃,250℃,230℃,230℃,210℃。
实施例4
将600g空心玻璃微珠(中科雅丽H40HS,真密度0.4g/cc)加入到5%的氢氟酸溶液中,室温下搅拌2h,过滤取出空心玻璃微珠,先用质量分数为1%碳酸钠水溶液对空心玻璃微珠洗涤,再用去离子水进行洗涤5次,然后将得到的空心玻璃微珠在80℃下真空干燥12小时,然后将其加入3000g对苯二甲醛的吡啶-乙醇(吡啶:乙醇的质量比=3:97)溶液中(对苯二甲醛质量分数10%),室温下搅拌反应3小时,然后将其取出并在空气中静置3天,再置于烘箱中120℃下干燥24小时。然后将得到的空心玻璃微珠置于坩埚,放置在管式炉中,在氨气气氛下,150℃反应2小时,最终得到改性空心玻璃微珠。
将516g尼龙12(Arkema AECHVO TL)、450g改性空心玻璃微珠、1g抗氧剂1098、1g抗氧剂168和32g SEBS-g-MAH(台湾李长荣9901),依次经过双螺杆挤出、切粒机造粒后,干燥8h,得到增韧的尼龙12/空心玻璃微珠复合材料。
尼龙12、抗氧剂由主喂料加入,玻璃微珠由第一侧喂料口加入,SEBS-g-MAH接枝聚合物由第二侧喂料口加入。所述挤出造粒的温度分为十一区;所述十一区的温度分别为:190℃,210℃,230℃,250℃,250℃,260℃,260℃,250℃,230℃,230℃,210℃。
实施例5
将400g空心玻璃微珠(中科雅丽H40HS,真密度0.4g/cc)加入到0.5%的氢氟酸溶液中,室温下搅拌2h,过滤取出空心玻璃微珠,先用质量分数为1%碳酸钠水溶液对空心玻璃微珠洗涤,再用去离子水进行洗涤5次,然后将得到的空心玻璃微珠在80℃下真空干燥12小时,然后将其加入2000g对苯二甲醛的吡啶-乙醇(吡啶:乙醇的质量比=5:95)溶液中(对苯二甲醛质量分数20%),室温下搅拌反应3小时,然后将其取出并在空气中静置3天,再置于烘箱中80℃下干燥24小时。然后将得到的空心玻璃微珠置于坩埚,放置在管式炉中,在氨气气氛下,150℃反应2小时,最终得到改性空心玻璃微珠。
将520g尼龙12(EMS L20)、300g改性空心玻璃微珠、和180g POE-g-MAH(陶氏化学GR216),依次经过双螺杆挤出、切粒机造粒后,(尼龙12由主喂料加入,玻璃微珠由第一侧喂加入,POE-g-MAH由第二侧喂加入)干燥8h,得到增韧的尼龙12/空心玻璃微珠复合材料。
尼龙12、抗氧剂由主喂料加入,玻璃微珠由第一侧喂料口加入,POE-g-MAH接枝聚合物由第二侧喂料口加入。所述挤出造粒的温度分为十一区;所述十一区的温度分别为:180℃,200℃,210℃,230℃,230℃,240℃,240℃,230℃,210℃,210℃,200℃。
实施例6
将300g空心玻璃微珠(3M S40HS,真密度0.4g/cc)加入到0.5%的氢氟酸溶液中,室温下搅拌2h,过滤取出空心玻璃微珠,先用质量分数为1%碳酸钠水溶液对空心玻璃微珠洗涤,再用去离子水进行洗涤5次,然后将得到的空心玻璃微珠在80℃下真空干燥12小时,然后将其加入3000g对苯二甲醛的吡啶-乙醇(吡啶:乙醇的质量比=30:70)溶液中(对苯二甲醛质量分数3%),室温下搅拌反应2小时,然后将其取出并在空气中静置3天,再置于烘箱中80℃下干燥24小时。然后将得到的空心玻璃微珠置于坩埚,放置在管式炉中,在氨气气氛下,150℃反应2小时,最终得到改性空心玻璃微珠。
将696g尼龙12(EMS L20)、200g改性空心玻璃微珠、2g抗氧剂1098和2g抗氧剂168,100g EPDM-g-MAH接枝聚合物(陶氏N416)依次经过双螺杆挤出、切粒机造粒后,(尼龙12、抗氧剂由主喂料加入,玻璃微珠由第一侧喂加入,EPDM-g-MAH由第二侧喂加入)干燥8h,得到增韧的尼龙12/空心玻璃微珠复合材料。
尼龙12、抗氧剂由主喂料加入,玻璃微珠由第一侧喂料口加入,EPDM-g-MAH接枝聚合物由第二侧喂料口加入。所述挤出造粒的温度分为十一区;所述十一区的温度分别为:190℃,210℃,230℃,250℃,250℃,260℃,260℃,250℃,230℃,230℃,210℃。
对比例1
将816g尼龙12(EMS L20)、2g抗氧剂1098、2g抗氧剂168和180g EVA-g-GMA(熔融共聚,自制),依次进行熔融挤出、挤出造粒后,干燥8h,得到增韧的尼龙12材料。
尼龙12、抗氧剂由主喂料加入,EVA-g-GMA接枝聚合物由第二侧喂料口加入,所述挤出造粒的温度分为十一区;所述十一区的温度分别为:190℃,210℃,230℃,250℃,250℃,260℃,260℃,250℃,230℃,230℃,210℃。
对比例2
将400g空心玻璃微珠(中科雅丽H40HS,真密度0.4g/cc)加入到0.5%的氢氟酸溶液中,室温下搅拌2h,过滤取出空心玻璃微珠,先用体积百分比为1%碳酸钠水溶液对空心玻璃微珠洗涤,再用去离子水进行洗涤5次,然后将得到的空心玻璃微珠在80℃下真空干燥12小时,然后将其依次在盐酸和氢氧化钠溶液中进行纯化处理后,用无水乙醇溶液进行清洗后,用硅烷偶联剂KH-550进行改性,抽滤,干燥24h,得到改性的空心玻璃微珠,然后将其取出并在空气中静置3天,再置于烘箱中80℃下干燥24小时。
将516g尼龙12(EMS L20)、300g改性空心玻璃微珠、2g抗氧剂1098、2g抗氧剂168和180g EVA-g-GMA接枝聚合物,依次经过双螺杆挤出、切粒机造粒后,干燥8h,得到增韧的尼龙12/空心玻璃微珠复合材料。
尼龙12、抗氧剂由主喂料加入,玻璃微珠由第一侧喂料口加入,EVA-g-GMA由第二侧喂料口加入,所述挤出造粒的温度分为十一区;所述十一区的温度分别为:190℃,210℃,230℃,250℃,250℃,260℃,260℃,250℃,230℃,230℃,210℃。
表1对比例1-2和实施例1-6所述增韧尼龙12/空心玻璃微珠复合材料的拉伸强度、23℃缺口冲击强度、密度的测试结果。
表1
密度 拉伸强度(MPa) 23℃缺口冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>)
实施例1 0.68 69 16
实施例2 0.76 76 11
实施例3 0.68 50 21
实施例4 0.60 52 9
实施例5 0.68 55 12
实施例6 0.76 72 18
对比例1 1.00 45 75
对比例2 0.68 39 9
通过比较实施例1和对比例2,可以发现本法制备的空心玻璃微珠相比于硅烷偶联剂KH550制备的空心玻璃微珠,其与尼龙12基体之间具有更高的界面强度,复合材料具有更高的拉伸强度和冲击强度。

Claims (19)

1.一种空心玻璃微珠的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
A)空心玻璃微珠表面粗糙化和羟基化:将空心玻璃微珠加入到氢氟酸溶液中,室温下搅拌2-8h,过滤取出空心玻璃微珠,洗涤,然后将得到的空心玻璃微珠干燥;
B)表面醛基化的空心玻璃微珠的制备:将步骤(A)制备的表面羟基化空心玻璃微珠加入到对苯二甲醛的碱性溶液中,室温下搅拌反应2-10个小时,然后将其取出并在空气中静置3-5天,干燥;
C)表面氨基化空心玻璃微珠的制备:将步骤(B)制备的表面醛基化的空心玻璃微珠在氨气气氛下,100-150℃反应1-2小时;最终得到氨基改性空心玻璃微珠。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤A)中洗涤时,先用质量分数为0.1%-1%碳酸钠水溶液对空心玻璃微珠洗涤,再用去离子水进行洗涤直至洗涤液的pH值在6~8范围内。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤A)中干燥温度为70-80℃,干燥时间6-12小时。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤B)的干燥温度为80-120℃,干燥时间12-24小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述对苯二甲醛的碱性溶液为对苯二甲醛的吡啶-乙醇溶液或对苯二甲醛的吡咯-乙醇溶液。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于,所述对苯二甲醛的质量分数为:1-30%;所述吡啶-乙醇溶液中吡啶的质量分数为1-30%;所述吡咯-乙醇溶液中吡咯的质量分数为1-30%。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述对苯二甲醛的质量分数为:2-5%;所述吡啶-乙醇溶液中吡啶的质量分数为2-5%,所述吡咯-乙醇溶液中吡咯的质量分数为2-5%。
8.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法制备的空心玻璃微珠的应用,其特征在于,其可用于制备尼龙12复合材料。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,所述的尼龙12复合材料包括尼龙12、空心玻璃微珠、任选的增韧剂和任选的抗氧剂,所述的空心玻璃微珠为权利要求1-7任一项所述方法制备的空心玻璃微珠。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述尼龙12复合材料包括如下质量份的各组分:
Figure FDA0003363098250000021
11.根据权利要求10所述的应用,其特征在于,所述尼龙12复合材料包括如下质量份的各组分:
Figure FDA0003363098250000022
12.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述增韧剂选自EVA-g-GMA接枝聚合物、SBS-g-GMA接枝聚合物、SEBS-g-MAH接枝聚合物、POE-g-GMA接枝聚合物、EPDM-g-GMA接枝聚合物、EVA-g-MAH接枝聚合物、SBS-g-MAH接枝聚合物、POE-g-MAH接枝聚合物、EPDM-g-MAH接枝聚合物中的一种或多种。
13.根据权利要求12所述的应用,其特征在于,所述增韧剂为EVA-g-GMA接枝聚合物,所述的EVA-g-GMA接枝聚合物是乙烯-乙酸乙烯共聚物与甲基丙烯酸缩水甘油酯在催化剂作用下共聚制备得到的。
14.根据权利要求13所述的应用,其特征在于,催化剂为过氧化物,选自过氧化二苯甲酰,过氧化月桂酰,过氧化苯甲酸叔丁酯,过氧化甲乙酮中的一种或多种。
15.根据权利要求13所述的应用,其特征在于,所述的EVA-g-GMA接枝聚合物中,原料乙烯-乙酸乙烯共聚物与甲基丙烯酸缩水甘油酯加入的质量比为9-19:1,乙烯-乙酸乙烯共聚物与催化剂加入的质量比为50-200:1。
16.根据权利要求15所述的应用,其特征在于,所述的EVA-g-GMA接枝聚合物中,原料乙烯-乙酸乙烯共聚物与甲基丙烯酸缩水甘油酯加入的质量比为10-15:1,乙烯-乙酸乙烯共聚物与催化剂加入的质量比为80-150:1。
17.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述尼龙12复合材料的制备方法为:将尼龙12、空心玻璃微珠和增韧剂预混合后经过双螺杆挤出机挤出。
18.根据权利要求17所述的应用,其特征在于,所述增韧剂与尼龙12、空心玻璃微珠通过不同的进料口进料。
19.根据权利要求17所述的应用,其特征在于,将尼龙12由主喂料口加入双螺杆挤出机,将空心玻璃微珠由第一侧喂料口加入,增韧剂在第二侧喂料口加入,所述挤出造粒的温度分为十一区;所述十一区的温度分别为:180-190℃,200-210℃,210-230℃,230-250℃,230-250℃,240-260℃,240-260℃,230-250℃,210-230℃,210-230℃,200-210℃。
CN202010666165.8A 2020-07-13 2020-07-13 一种空心玻璃微珠的制备方法和应用 Active CN111808321B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010666165.8A CN111808321B (zh) 2020-07-13 2020-07-13 一种空心玻璃微珠的制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010666165.8A CN111808321B (zh) 2020-07-13 2020-07-13 一种空心玻璃微珠的制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111808321A CN111808321A (zh) 2020-10-23
CN111808321B true CN111808321B (zh) 2022-04-22

Family

ID=72843457

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010666165.8A Active CN111808321B (zh) 2020-07-13 2020-07-13 一种空心玻璃微珠的制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111808321B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112961454B (zh) * 2021-02-04 2023-10-03 九牧厨卫股份有限公司 一种abs复合材料及其制备方法
CN113698752A (zh) * 2021-09-09 2021-11-26 万华化学(宁波)有限公司 一种聚碳酸酯复合材料及其制备方法
CN114181411B (zh) * 2021-12-10 2023-12-08 马素德 一种具有高保冷/保热效果的水凝胶材料
CN114685982B (zh) * 2022-03-25 2024-03-12 上海金发科技发展有限公司 一种改性聚酰胺组合物及制备方法和应用
CN116515190B (zh) * 2023-05-29 2024-03-08 重庆维斯顿实业有限公司 一种耐老化低迁移聚乙烯管材及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103865235A (zh) * 2014-02-13 2014-06-18 甘肃康博丝特新材料有限责任公司 一种高抗冲击强度固体浮力材料及其制备方法
CN106519298A (zh) * 2016-10-26 2017-03-22 河南工程学院 一种pa66接枝碳纳米管的制备方法
CN109957147A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 洛阳尖端技术研究院 一种表面改性的空心微球及其制备方法和应用

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60239138D1 (de) * 2002-12-12 2011-03-24 Sony Deutschland Gmbh Lösliche Kohlenstoff-Nanoröhren

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103865235A (zh) * 2014-02-13 2014-06-18 甘肃康博丝特新材料有限责任公司 一种高抗冲击强度固体浮力材料及其制备方法
CN106519298A (zh) * 2016-10-26 2017-03-22 河南工程学院 一种pa66接枝碳纳米管的制备方法
CN109957147A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 洛阳尖端技术研究院 一种表面改性的空心微球及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111808321A (zh) 2020-10-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111808321B (zh) 一种空心玻璃微珠的制备方法和应用
CN105860343A (zh) 一种聚氯乙烯塑料管及其制备方法
CN112457557A (zh) 一种采用回收尼龙的汽车结构件专用高强度复合材料
CN109535555A (zh) 一种碳纳米管改性的阻燃增强聚丙烯材料及其制备方法
CN105778351A (zh) 一种抗菌聚氯乙烯塑料管及其制备方法
CN108794965A (zh) 一种高力学性能聚丙烯复合材料及其制备方法
CN104559048A (zh) 一种硅藻土/聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN105778349A (zh) 一种阻燃聚氯乙烯塑料管及其制备方法
CN106519556A (zh) 一种接枝改性聚丙烯木塑复合材料及其制备方法
CN111186153A (zh) 一种pe塑料管道制造工艺
CN114874551A (zh) 一种基于废弃聚丙烯的色母粒及其制备方法
CN100588665C (zh) 一种接枝淀粉纳米复合材料的制造方法
CN110372939B (zh) 一种可提高木塑复合材料耐久性的包覆面料及其制备方法
CN113801431A (zh) 一种高韧性高强度的酚醛树脂材料及其制备方法
CN112194846A (zh) 一种聚烯烃材料及其制备方法和应用
CN105778350A (zh) 一种环保聚氯乙烯塑料管及其制备方法
CN105860342A (zh) 一种低成本聚氯乙烯塑料管及其制备方法
CN111138726A (zh) 石墨烯天然橡胶防辐射复合发泡材料及其制备方法
CN104356312A (zh) 一种接枝型聚氧亚甲基及制备方法
CN116903895B (zh) 一种电子束辐照碳纤维增强改性聚芳醚酮的制备方法
CN115403844B (zh) 一种抗冲型超高阻氧抗菌管材及其制备方法
CN115521566B (zh) 尼龙增韧剂及其制备方法和应用
CN108976742B (zh) 一种led灯罩加工用高透光耐候性聚碳酸酯复合材料
CN103265785A (zh) 一种聚氯乙烯浮雕型材的制备方法
CN107674161A (zh) 一种增强金属粘合性的环氧树脂材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant