CN116606544B - 一种耐热抗冲击聚酰胺塑料及其制备方法 - Google Patents
一种耐热抗冲击聚酰胺塑料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种耐热抗冲击聚酰胺塑料及其制备方法,涉及塑料技术领域。本发明先将橡胶活化、溶胀后,内部形成多孔道结构,然后在孔内富集铁离子,经沉淀形成磁性橡胶,然后与N,N'‑(1,2‑二羟基乙烯)双丙烯酰胺、乙烯、二烯丙基二乙氧基硅烷聚合成磁性弹性体微球,在塑料基底中起到增韧作用,提高塑料的抗冲击性能;然后利用3‑甲氧基‑1‑溴苯、3‑氨基‑5‑羧基苯硼酸、4,4’‑二氨基‑2,2’‑联吡啶、铜离子溶液、对氟苯甲酰氯、对苯二酚、三甲基氯硅烷制得自制聚酰胺,能够抑制光降解和热氧老化进行;然后以自制聚酰胺、弹性体微球、硅烷改性玻璃纤维等为原料制得塑料。本发明制备的聚酰胺塑料具有抗冲击、抗老化、导磁的效果。
Description
技术领域
本发明涉及塑料技术领域,具体为一种耐热抗冲击聚酰胺塑料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺塑料又称尼龙塑料,是一种应用较广泛的工程塑料,具有良好的力学性能、耐热性、耐磨性、耐化学溶剂性、自润滑性和一定的阻燃性,加工性能优良,可一体化成型复杂的结构部件,被广泛用于汽车、电子电器、机械、轨道交通、体育器械等领域。聚酰胺塑料中的酰胺基团具有较强的极性,容易受高温、紫外线等环境影响,造成高分子链产生交联、断链、异构化等反应,导致塑料降解、变色、发脆、性能下降。而且现有的聚酰胺塑料抗冲击性能差,施加一定的外力,就会破坏塑料结构,影响使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐热抗冲击聚酰胺塑料及其制备方法,以解决现有技术中存在的问题。
为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种耐热抗冲击聚酰胺塑料,所述耐热抗冲击聚酰胺塑料包括自制聚酰胺、弹性体微球、硅烷改性玻璃纤维、润滑剂。
进一步的,所述自制聚酰胺由3-甲氧基-1-溴苯、3-氨基-5-羧基苯硼酸、4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶、对氟苯甲酰氯、对苯二酚、三甲基氯硅烷制得。
进一步的,所述弹性体微球由以下方法制得,将废弃橡胶经活化、致孔剂溶胀后,与去离子水、氯化铁、硫酸亚铁、混合浸泡,再加入氢氧化钠溶液,共沉淀得磁性橡胶;然后与N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、正己烷、二烯丙基二乙氧基硅烷、乙烯聚合制得弹性体微球。
进一步的,所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐或聚乙烯蜡的一种或多种混合。
进一步的,一种耐热抗冲击聚酰胺塑料的制备方法,包括以下制备步骤:
(1)将二苯甲酮化合物、4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶、三乙胺、四氢呋喃按质量比1:0.3:1.4:50~1:0.5:1.4:55混合,60rpm搅拌反应3~6h后,真空度-0.09MPa、55℃下反应4~5h,得中间物B;
(2)将中间物B、氯仿按质量比1:97~1:103混合,以80sccm通入氮气30min后,加入中间物B质量48~56倍的铜离子溶液,50℃下反应5~7h后,过滤,取沉淀,用二次蒸馏水、丙酮和无水乙醚洗涤5次,真空-0.07MPa、50℃干燥8h,得铜配合物;
(3)将去离子水、铜配合物、氢氧化钠、十二烷基磺酸钠按质量比7:1:0.5:0.01混合,搅拌溶解后,加入铜配合物质量14~20倍的对氟苯甲酰氯溶液,室温下反应7~9h后,过滤,用去离子水洗涤3次,80℃烘干4h得中间物C;
(4)在氮气保护下,将中间物C、丁醚、三甲基氯硅烷按质量比1:4:1.4~1:5:3.0混合,升温至160℃,反应14~16h得单体化合物,将单体化合物、对苯二酚、碳酸钾、甲苯、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.5:0.6:0.4:3~1:0.7:0.6:0.5:4混合,升温至160~180℃,保温反应30min后,升温至195~202℃,反应5~6h后,趁热倒入去离子水,过滤,用90℃的去离子水洗涤5次,研磨至过20~30目筛,用90℃的去离子水洗涤3次,100℃干燥6h得自制聚酰胺;
(5)15℃下,将蒸馏水、质量分数为4.5%的盐酸按质量比170:1混合,搅拌均匀后,按质量比1:0.2:0.5:0.4:0.05:1.4~1:0.3:0.6:0.4:0.05:1.4加入自制聚酰胺、弹性体微球、甲基二氢二硅氧烷、无水乙醇、质量分数为4.5%的盐酸、异十六烷,自制聚酰胺和去离子水的质量比为1:0.6,升温至90℃,反应2~4h后,加入碳酸氢钠至反应液pH为7,用去离子水洗涤3次,加入自制聚酰胺质量0.3倍的硅藻土,静置30min,过滤,50℃、真空度-0.07MPa下干燥5h,按质量比1:0.1加入硅烷改性玻璃纤维、润滑剂,硅烷改性玻璃纤维与自制聚酰胺的质量比为0.1:1,搅拌混合后,190~230℃挤出,切粒,得耐热抗冲击聚酰胺塑料。
进一步的,步骤(1)所述二苯甲酮化合物的制备方法为:
A、将3-甲氧基-1-溴苯、1,2-二氯乙烷、3-氨基-5-羧基苯硼酸按质量比1:16:0.7~1:16:1.0混合,氩气保护下,置于冰浴中,60~80rpm搅拌10min后,加入1,2-二氯乙烷质量0.2~0.3倍的伊顿试剂,继续搅拌30~40min后,撤去冰浴,室温下搅拌30min,升温至30~40℃,反应12h后,冷却至室温,用水萃取3次,取有机层,用饱和食盐水萃取1次,取有机层,90℃干燥5h,得中间物A;
B、将中间物A、二氯甲烷按质量比1:130混合,氮气保护下,置于冰浴中,60~80rpm搅拌10min,加入中间物A质量14~18倍的三溴化硼溶液,三溴化硼溶液中三溴化硼、二氯甲烷的质量比为1:4.88,反应25~35min,移到室温下反应3~4h后,加入甲醇至无烟雾挥发,再加入氢氧化钠溶液至溶液pH为8~9,分液,加入盐酸至溶液pH为4~5,用乙酸乙酯萃取3次,取有机层,真空度-0.07MPa、55℃干燥6h得二苯甲酮化合物。
进一步的,步骤(2)所述铜离子溶液为六氟磷酸四乙氰铜和甲醇按质量比1:79.1混合。
进一步的,步骤(3)所述对氟苯甲酰氯溶液为对氟苯甲酰氯和二氯甲烷按质量比1:8.3。
进一步的,步骤(5)所述弹性体微球的制备方法为:
a、将废弃橡胶、十二烷基苯磺酸钠、去离子水按质量比1:0.6:80~1:2.6:100混合,30~40℃、600W超声12~20min后,加入废弃橡胶质量1~5倍的邻苯二甲酸二丁酯,40~60℃活化48~60h后,加入废弃橡胶质量15~20倍的正庚烷,40~60℃反应24~30h得溶胀橡胶;
b、将去离子水、氯化铁、硫酸亚铁、溶胀橡胶按质量比4:1.4:1.0:1~4:2.0:1.2:1混合,40℃下浸泡4~5h后,过滤,加入溶胀橡胶质量10~12倍的质量分数为4%的氢氧化钠溶液,70~80℃下反应1h后,加入溶胀橡胶质量0.1倍的水合肼,降温至50℃,反应30min后,磁分离,用去离子水洗至洗液pH为7,得磁性橡胶;
c、120℃下,抽真空至1~5Pa,氮气置换3次,通入乙烯至压力为2MPa,按质量比1:0.3:0.9:0.2~1:0.4:1.2:0.3加入磁性橡胶、N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、正己烷、二烯丙基二乙氧基硅烷混合,降温至60℃,加入磁性橡胶质量0.005倍的三异丁基铝、磁性橡胶质量0.01倍的引发剂VOCl3-Al(C2H5)2Cl,升温至150℃,反应10~30min后,过滤,用无水乙醚洗涤5次,真空度-0.07MPa、50℃干燥6h得弹性体微球。
进一步的,步骤(5)所述硅烷改性玻璃纤维的制备方法为:将玻璃纤维按料液比1:20置于偶联剂溶液,偶联剂溶液中偶联剂KH-550、无水乙醇的质量比1:24~1:49,浸泡15min后,取出,室温放置1h,用二甲苯抽提3h,再用无水乙醇洗涤3次后,120℃烘干10min得硅烷改性玻璃纤维。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
本发明以自制聚酰胺、弹性体微球等为原料制得聚酰胺塑料,以实现抗冲击、导磁、抗老化的效果。
首先,本发明利用3-甲氧基-1-溴苯的芳基与3-氨基-5-羧基苯硼酸的羧基反应,然后将甲氧基脱甲基,形成羟基,获得二苯甲酮化合物,有效吸收紫外光,防止塑料光降解,提高塑料的抗老化性能;溴离子与4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶的部分氨基反应,并且联吡啶与亚铜离子配合,亚铜离子的存在,能够与过氧自由基生成负离子,抑制氧化进行,而且亚铜离子通过氧化、还原反应以及捕捉自由基能够连续再生,延缓热氧老化和光降解,提高塑料的抗老化效果;然后在对氟苯甲酰氯的桥联作用下,氨基与对苯二酚的羟基聚合,形成聚酰胺,同时硼酸结构与三甲基氯硅烷的氯离子反应,引入硅、硼元素,在受热过程中,与空气中的氧元素结合形成氧化硅和氧化硼等无机物,从而在气体-固体界面组成一层隔离层,阻止空气对内层结构的侵蚀,当温度升至高温时,硅、硼元素还会进一步转化为碳化硅、碳化硼等陶瓷结构,防止塑料继续热分解,增益塑料的抗老化性能。
其次,橡胶经活化溶胀后,致孔剂在橡胶内部形成孔道,然后浸入铁离子溶液,使得亚铁离子、铁离子在孔内富集,在氢氧化钠的作用下,孔内铁离子沉淀,形成磁性粒子,然后橡胶与N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、乙烯、二烯丙基二乙氧基硅烷聚合成磁性弹性体微球,在塑料基底中起到增韧相作用,提高塑料的抗冲击性能;接着在甲基二氢二硅氧烷的桥联作用下,弹性体微球表面的硅氧烷与聚酰胺分子侧链中的硅氧烷进行聚合,形成聚硅氧烷,增益抗紫外老化的同时,有利于弹性体在聚酰胺中的分散,能在冲击过程中大量地引发和终止银纹,从而吸收大量冲击能而达到抗冲击的效果;此外,磁性弹性体微球的极性基团与玻璃纤维中的硅烷偶联剂的长链末端通过范德华力产生很强的吸引力,相互搭接构建导磁网络,同时也促进玻璃纤维对基体聚酰胺的增强增韧效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明,在以下实施例中制作的耐热抗冲击聚酰胺塑料的各指标测试方法如下:
抗冲击性:取相同质量的实施例与对比例通过塑料注射成型机注塑成标准测试条样,参照GB/T1043测试缺口冲击强度。
导磁:取相同质量的实施例与对比例通过塑料注射成型机注塑成标准测试条样,采用DMT-1永磁材料测试仪测试矫顽力、最大磁能面积和磁能密度。
抗老化:取相同质量的实施例与对比例通过塑料注射成型机注塑成标准测试条样,参照ASTM G154 Cycle1进行光热老化测试,条件为:紫外线波长为340nm,照射强度为0.89W/(m2·nm),照射周期为紫外线照射8小时/黑板温度为60℃、冷凝4小时/黑板温度50℃,总测试时间为1000小时,然后参照GB/T1043测试老化后的缺口冲击强度。
实施例1
(1)将3-甲氧基-1-溴苯、1,2-二氯乙烷、3-氨基-5-羧基苯硼酸按质量比1:16:0.7混合,氩气保护下,置于冰浴中,60rpm搅拌10min后,加入1,2-二氯乙烷质量0.2倍的伊顿试剂,继续搅拌30min后,撤去冰浴,室温下搅拌30min,升温至30℃,反应12h后,冷却至室温,用水萃取3次,取有机层,用饱和食盐水萃取1次,取有机层,90℃干燥5h,得中间物A;
(2)将中间物A、二氯甲烷按质量比1:130混合,氮气保护下,置于冰浴中,60rpm搅拌10min,加入中间物A质量14倍的三溴化硼溶液,三溴化硼溶液中三溴化硼、二氯甲烷的质量比为1:4.88,反应25min,移到室温下反应3h后,加入甲醇至无烟雾挥发,再加入氢氧化钠溶液至溶液pH为8,分液,加入盐酸至溶液pH为4,用乙酸乙酯萃取3次,取有机层,真空度-0.07MPa、55℃干燥6h得二苯甲酮化合物;
(3)将二苯甲酮化合物、4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶、三乙胺、四氢呋喃按质量比1:0.3:1.4:50混合,60rpm搅拌反应3h后,真空度-0.09MPa、55℃下反应4h,得中间物B;
(4)将中间物B、氯仿按质量比1:97混合,以80sccm通入氮气30min后,加入中间物B质量48倍的铜离子溶液,铜离子溶液中六氟磷酸四乙氰铜和甲醇的质量比为1:79.1,50℃下反应5h后,过滤,取沉淀,用二次蒸馏水、丙酮和无水乙醚洗涤5次,真空-0.07MPa、50℃干燥8h,得铜配合物;
(5)将去离子水、铜配合物、氢氧化钠、十二烷基磺酸钠按质量比7:1:0.5:0.01混合,搅拌溶解后,加入铜配合物质量14倍的对氟苯甲酰氯溶液,对氟苯甲酰氯溶液中对氟苯甲酰氯和二氯甲烷的质量比为1:8.3,室温下反应7h后,过滤,用去离子水洗涤3次,80℃烘干4h得中间物C;
(6)在氮气保护下,将中间物C、丁醚、三甲基氯硅烷按质量比1:4:1.4混合,升温至160℃,反应14h得单体化合物,将单体化合物、对苯二酚、碳酸钾、甲苯、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.5:0.6:0.4:3混合,升温至160℃,保温反应30min后,升温至195℃,反应5h后,趁热倒入去离子水,过滤,用90℃的去离子水洗涤5次,研磨至过20目筛,用90℃的去离子水洗涤3次,100℃干燥6h得自制聚酰胺;
(7)将废弃橡胶、十二烷基苯磺酸钠、去离子水按质量比1:0.6:80混合,30℃、600W超声12min后,加入废弃橡胶质量1倍的邻苯二甲酸二丁酯,40℃活化48h后,加入废弃橡胶质量15倍的正庚烷,40℃反应24h得溶胀橡胶;
(8)将去离子水、氯化铁、硫酸亚铁、溶胀橡胶按质量比4:1.4:1:1混合,40℃下浸泡4h后,过滤,加入溶胀橡胶质量10倍的质量分数为4%的氢氧化钠溶液,70℃下反应1h后,加入溶胀橡胶质量0.1倍的水合肼,降温至50℃,反应30min后,磁分离,用去离子水洗至洗液pH为7,得磁性橡胶;
(9)120℃下,抽真空至1Pa,氮气置换3次,通入乙烯至压力为2MPa,按质量比1:0.3:0.9:0.2加入磁性橡胶、N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、正己烷、二烯丙基二乙氧基硅烷混合,降温至60℃,加入磁性橡胶质量0.005倍的三异丁基铝、磁性橡胶质量0.01倍的引发剂VOCl3-Al(C2H5)2Cl,升温至150℃,反应10min后,过滤,用无水乙醚洗涤5次,真空度-0.07MPa、50℃干燥6h得弹性体微球;
(10)将玻璃纤维按料液比1:20置于偶联剂溶液,偶联剂溶液中偶联剂KH-550、无水乙醇的质量比1:24,浸泡15min后,取出,室温放置1h,用二甲苯抽提3h,再用无水乙醇洗涤3次后,120℃烘干10min得硅烷改性玻璃纤维;
(11)15℃下,将蒸馏水、质量分数为4.5%的盐酸按质量比170:1混合,搅拌均匀后,按质量比1:0.2:0.5:0.4:0.05:1.4加入自制聚酰胺、弹性体微球、甲基二氢二硅氧烷、无水乙醇、质量分数为4.5%的盐酸、异十六烷,自制聚酰胺和去离子水的质量比为1:0.6,升温至90℃,反应2h后,加入碳酸氢钠至反应液pH为7,用去离子水洗涤3次,加入自制聚酰胺质量0.3倍的硅藻土,静置30min,过滤,50℃、真空度-0.07MPa下干燥5h,按质量比1:0.1加入硅烷改性玻璃纤维、硬脂酸,硅烷改性玻璃纤维与自制聚酰胺的质量比为0.1:1,搅拌混合后,190~230℃挤出,切粒,得耐热抗冲击聚酰胺塑料。
实施例2
(1)将3-甲氧基-1-溴苯、1,2-二氯乙烷、3-氨基-5-羧基苯硼酸按质量比1:16:0.85混合,氩气保护下,置于冰浴中,70rpm搅拌10min后,加入1,2-二氯乙烷质量0.25倍的伊顿试剂,继续搅拌35min后,撤去冰浴,室温下搅拌30min,升温至35℃,反应12h后,冷却至室温,用水萃取3次,取有机层,用饱和食盐水萃取1次,取有机层,90℃干燥5h,得中间物A;
(2)将中间物A、二氯甲烷按质量比1:130混合,氮气保护下,置于冰浴中,70rpm搅拌10min,加入中间物A质量16倍的三溴化硼溶液,三溴化硼溶液中三溴化硼、二氯甲烷的质量比为1:4.88,反应30min,移到室温下反应3.5h后,加入甲醇至无烟雾挥发,再加入氢氧化钠溶液至溶液pH为8.5,分液,加入盐酸至溶液pH为4.5,用乙酸乙酯萃取3次,取有机层,真空度-0.07MPa、55℃干燥6h得二苯甲酮化合物;
(3)将二苯甲酮化合物、4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶、三乙胺、四氢呋喃按质量比1:0.4:1.4:52.5混合,60rpm搅拌反应4.5h后,真空度-0.09MPa、55℃下反应4.5h,得中间物B;
(4)将中间物B、氯仿按质量比1:100混合,以80sccm通入氮气30min后,加入中间物B质量52倍的铜离子溶液,铜离子溶液中六氟磷酸四乙氰铜和甲醇的质量比为1:79.1,50℃下反应6h后,过滤,取沉淀,用二次蒸馏水、丙酮和无水乙醚洗涤5次,真空-0.07MPa、50℃干燥8h,得铜配合物;
(5)将去离子水、铜配合物、氢氧化钠、十二烷基磺酸钠按质量比7:1:0.5:0.01混合,搅拌溶解后,加入铜配合物质量17倍的对氟苯甲酰氯溶液,对氟苯甲酰氯溶液中对氟苯甲酰氯和二氯甲烷的质量比为1:8.3,室温下反应8h后,过滤,用去离子水洗涤3次,80℃烘干4h得中间物C;
(6)在氮气保护下,将中间物C、丁醚、三甲基氯硅烷按质量比1:4.5:2.2混合,升温至160℃,反应15h得单体化合物,将单体化合物、对苯二酚、碳酸钾、甲苯、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.6:0.6:0.45:3.5混合,升温至170℃,保温反应30min后,升温至198℃,反应5.5h后,趁热倒入去离子水,过滤,用90℃的去离子水洗涤5次,研磨至过25目筛,用90℃的去离子水洗涤3次,100℃干燥6h得自制聚酰胺;
(7)将废弃橡胶、十二烷基苯磺酸钠、去离子水按质量比1:1.6:90混合,35℃、600W超声16min后,加入废弃橡胶质量3倍的邻苯二甲酸二丁酯,50℃活化54h后,加入废弃橡胶质量17.5倍的正庚烷,50℃反应27h得溶胀橡胶;
(8)将去离子水、氯化铁、硫酸亚铁、溶胀橡胶按质量比4:1.7:1.5:1混合,40℃下浸泡4.5h后,过滤,加入溶胀橡胶质量11倍的质量分数为4%的氢氧化钠溶液,75℃下反应1h后,加入溶胀橡胶质量0.1倍的水合肼,降温至50℃,反应30min后,磁分离,用去离子水洗至洗液pH为7,得磁性橡胶;
(9)120℃下,抽真空至3Pa,氮气置换3次,通入乙烯至压力为2MPa,按质量比1:0.35:1.05:0.25加入磁性橡胶、N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、正己烷、二烯丙基二乙氧基硅烷混合,降温至60℃,加入磁性橡胶质量0.005倍的三异丁基铝、磁性橡胶质量0.01倍的引发剂VOCl3-Al(C2H5)2Cl,升温至150℃,反应20min后,过滤,用无水乙醚洗涤5次,真空度-0.07MPa、50℃干燥6h得弹性体微球;
(10)将玻璃纤维按料液比1:20置于偶联剂溶液,偶联剂溶液中偶联剂KH-550、无水乙醇的质量比1:36.5,浸泡15min后,取出,室温放置1h,用二甲苯抽提3h,再用无水乙醇洗涤3次后,120℃烘干10min得硅烷改性玻璃纤维;
(11)15℃下,将蒸馏水、质量分数为4.5%的盐酸按质量比170:1混合,搅拌均匀后,按质量比1:0.25:0.55:0.4:0.05:1.4加入自制聚酰胺、弹性体微球、甲基二氢二硅氧烷、无水乙醇、质量分数为4.5%的盐酸、异十六烷,自制聚酰胺和去离子水的质量比为1:0.6,升温至90℃,反应3h后,加入碳酸氢钠至反应液pH为7,用去离子水洗涤3次,加入自制聚酰胺质量0.3倍的硅藻土,静置30min,过滤,50℃、真空度-0.07MPa下干燥5h,按质量比1:0.1加入硅烷改性玻璃纤维、硬脂酸盐,硅烷改性玻璃纤维与自制聚酰胺的质量比为0.1:1,搅拌混合后,190~230℃挤出,切粒,得耐热抗冲击聚酰胺塑料。
实施例3
(1)将3-甲氧基-1-溴苯、1,2-二氯乙烷、3-氨基-5-羧基苯硼酸按质量比1:16:1混合,氩气保护下,置于冰浴中,80rpm搅拌10min后,加入1,2-二氯乙烷质量0.3倍的伊顿试剂,继续搅拌40min后,撤去冰浴,室温下搅拌30min,升温至40℃,反应12h后,冷却至室温,用水萃取3次,取有机层,用饱和食盐水萃取1次,取有机层,90℃干燥5h,得中间物A;
(2)将中间物A、二氯甲烷按质量比1:130混合,氮气保护下,置于冰浴中,80rpm搅拌10min,加入中间物A质量18倍的三溴化硼溶液,三溴化硼溶液中三溴化硼、二氯甲烷的质量比为1:4.88,反应35min,移到室温下反应4h后,加入甲醇至无烟雾挥发,再加入氢氧化钠溶液至溶液pH为9,分液,加入盐酸至溶液pH为5,用乙酸乙酯萃取3次,取有机层,真空度-0.07MPa、55℃干燥6h得二苯甲酮化合物;
(3)将二苯甲酮化合物、4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶、三乙胺、四氢呋喃按质量比1:0.5:1.4:55混合,60rpm搅拌反应6h后,真空度-0.09MPa、55℃下反应5h,得中间物B;
(4)将中间物B、氯仿按质量比1:103混合,以80sccm通入氮气30min后,加入中间物B质量56倍的铜离子溶液,铜离子溶液中六氟磷酸四乙氰铜和甲醇的质量比为1:79.1,50℃下反应7h后,过滤,取沉淀,用二次蒸馏水、丙酮和无水乙醚洗涤5次,真空-0.07MPa、50℃干燥8h,得铜配合物;
(5)将去离子水、铜配合物、氢氧化钠、十二烷基磺酸钠按质量比7:1:0.5:0.01混合,搅拌溶解后,加入铜配合物质量20倍的对氟苯甲酰氯溶液,对氟苯甲酰氯溶液中对氟苯甲酰氯和二氯甲烷的质量比为1:8.3,室温下反应9h后,过滤,用去离子水洗涤3次,80℃烘干4h得中间物C;
(6)在氮气保护下,将中间物C、丁醚、三甲基氯硅烷按质量比1:5:3混合,升温至160℃,反应16h得单体化合物,将单体化合物、对苯二酚、碳酸钾、甲苯、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.7:0.6:0.5:4混合,升温至180℃,保温反应30min后,升温至202℃,反应6h后,趁热倒入去离子水,过滤,用90℃的去离子水洗涤5次,研磨至过30目筛,用90℃的去离子水洗涤3次,100℃干燥6h得自制聚酰胺;
(7)将废弃橡胶、十二烷基苯磺酸钠、去离子水按质量比1:2.6:100混合,40℃、600W超声20min后,加入废弃橡胶质量5倍的邻苯二甲酸二丁酯,60℃活化60h后,加入废弃橡胶质量20倍的正庚烷,60℃反应30h得溶胀橡胶;
(8)将去离子水、氯化铁、硫酸亚铁、溶胀橡胶按质量比4:2:1.2:1混合,40℃下浸泡5h后,过滤,加入溶胀橡胶质量12倍的质量分数为4%的氢氧化钠溶液,80℃下反应1h后,加入溶胀橡胶质量0.1倍的水合肼,降温至50℃,反应30min后,磁分离,用去离子水洗至洗液pH为7,得磁性橡胶;
(9)120℃下,抽真空至5Pa,氮气置换3次,通入乙烯至压力为2MPa,按质量比1:0.4:1.2:0.3加入磁性橡胶、N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、正己烷、二烯丙基二乙氧基硅烷混合,降温至60℃,加入磁性橡胶质量0.005倍的三异丁基铝、磁性橡胶质量0.01倍的引发剂VOCl3-Al(C2H5)2Cl,升温至150℃,反应30min后,过滤,用无水乙醚洗涤5次,真空度-0.07MPa、50℃干燥6h得弹性体微球;
(10)将玻璃纤维按料液比1:20置于偶联剂溶液,偶联剂溶液中偶联剂KH-550、无水乙醇的质量比1:49,浸泡15min后,取出,室温放置1h,用二甲苯抽提3h,再用无水乙醇洗涤3次后,120℃烘干10min得硅烷改性玻璃纤维;
(11)15℃下,将蒸馏水、质量分数为4.5%的盐酸按质量比170:1混合,搅拌均匀后,按质量比1:0.3:0.6:0.4:0.05:1.4加入自制聚酰胺、弹性体微球、甲基二氢二硅氧烷、无水乙醇、质量分数为4.5%的盐酸、异十六烷,自制聚酰胺和去离子水的质量比为1:0.6,升温至90℃,反应4h后,加入碳酸氢钠至反应液pH为7,用去离子水洗涤3次,加入自制聚酰胺质量0.3倍的硅藻土,静置30min,过滤,50℃、真空度-0.07MPa下干燥5h,按质量比1:0.1加入硅烷改性玻璃纤维、聚乙烯蜡,硅烷改性玻璃纤维与自制聚酰胺的质量比为0.1:1,搅拌混合后,190~230℃挤出,切粒,得耐热抗冲击聚酰胺塑料。
对比例1
对比例1与实施例2的区别在于无步骤(1)、(2),步骤(3)改为:将3-甲氧基-1-溴苯、4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶、三乙胺、四氢呋喃按质量比1:0.4:1.4:52.5混合,60rpm搅拌反应4.5h后,真空度-0.09MPa、55℃下反应4.5h,得中间物B。其余步骤同实施例2。
对比例2
对比例2与实施例2的区别在于无步骤(3)、(4),步骤(5)改为:将去离子水、二苯甲酮化合物、氢氧化钠、十二烷基磺酸钠按质量比7:1:0.5:0.01混合,搅拌溶解后,加入二苯甲酮化合物质量17倍的对氟苯甲酰氯溶液,对氟苯甲酰氯溶液中对氟苯甲酰氯和二氯甲烷的质量比为1:8.3,室温下反应8h后,过滤,用去离子水洗涤3次,80℃烘干4h得中间物C。其余步骤同实施例2。
对比例3
对比例3与实施例2的区别在于步骤(6)的不同,将步骤(6)改为:在氮气保护下,将中间物C、对苯二酚、碳酸钾、甲苯、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.6:0.6:0.45:3.5混合,升温至170℃,保温反应30min后,升温至198℃,反应5.5h后,趁热倒入去离子水,过滤,用90℃的去离子水洗涤5次,研磨至过25目筛,用90℃的去离子水洗涤3次,100℃干燥6h得自制聚酰胺。其余步骤同实施例2。
对比例4
对比例4与实施例2的区别在于无步骤(8),步骤(9)改为:120℃下,抽真空至3Pa,氮气置换3次,通入乙烯至压力为2MPa,按质量比1:0.35:1.05:0.25加入溶胀橡胶、N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、正己烷、二烯丙基二乙氧基硅烷混合,降温至60℃,加入溶胀橡胶质量0.005倍的三异丁基铝、溶胀橡胶质量0.01倍的引发剂VOCl3-Al(C2H5)2Cl,升温至150℃,反应20min后,过滤,用无水乙醚洗涤5次,真空度-0.07MPa、50℃干燥6h得弹性体微球。其余步骤同实施例2。
对比例5
对比例5与实施例2的区别在于无步骤(7)~(9),步骤(11)改为:15℃下,将蒸馏水、质量分数为4.5%的盐酸按质量比170:1混合,搅拌均匀后,按质量比1:0.55:0.4:0.05:1.4加入自制聚酰胺、甲基二氢二硅氧烷、无水乙醇、质量分数为4.5%的盐酸、异十六烷,自制聚酰胺和去离子水的质量比为1:0.6,升温至90℃,反应3h后,加入碳酸氢钠至反应液pH为7,用去离子水洗涤3次,加入自制聚酰胺质量0.3倍的硅藻土,静置30min,过滤,50℃、真空度-0.07MPa下干燥5h,按质量比1:0.1加入硅烷改性玻璃纤维、硬脂酸盐,硅烷改性玻璃纤维与自制聚酰胺的质量比为0.1:1,搅拌混合后,190~230℃挤出,切粒,得耐热抗冲击聚酰胺塑料。其余步骤同实施例2。
效果例
下表1中给出了采用本发明实施例1至3与对比例1至5的耐热抗冲击聚酰胺塑料的性能分析结果。
表1
从实施例与对比例的冲击强度、磁性数据实验数据比较可发现,本发明先将橡胶经活化、致孔剂溶胀后,内部形成多孔道结构,使得亚铁离子、铁离子在孔内富集,在氢氧化钠的作用下,孔内铁离子沉淀,形成磁性橡胶,然后橡胶与N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、乙烯、二烯丙基二乙氧基硅烷聚合成磁性弹性体微球,在塑料基底中起到增韧相作用,提高塑料的抗冲击性能;接着在甲基二氢二硅氧烷的桥联作用下,弹性体微球与聚酰胺分子侧链中进行聚合,形成聚硅氧烷,能够吸收大量冲击能而达到抗冲击的效果;此外,磁性弹性体微球与玻璃纤维相互搭接构建导磁网络,同时也促进玻璃纤维对基体聚酰胺的增强增韧效果;从实施例与对比例的老化前后冲击强度实验数据比较可发现,本发明利用3-甲氧基-1-溴苯、3-氨基-5-羧基苯硼酸反应,获得二苯甲酮化合物,防止塑料光降解,再与4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶、铜离子溶液、对氟苯甲酰氯、对苯二酚、三甲基氯硅烷反应,引入亚铜离子,抑制氧化降解进行,同时能够连续再生,延缓塑料老化进行,此外还引入硅、硼元素,受热组成一层隔离层,防止塑料继续热氧分解,增益塑料的抗老化性能。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (4)
1.一种耐热抗冲击聚酰胺塑料的制备方法,其特征在于,包括以下制备步骤:
(1)将二苯甲酮化合物、4,4’-二氨基-2,2’-联吡啶、三乙胺、四氢呋喃按质量比1:0.3:1.4:50~1:0.5:1.4:55混合,60rpm搅拌反应3~6h后,真空度-0.09MPa、55℃下反应4~5h,得中间物B;
所述二苯甲酮化合物的制备方法为:
A、将3-甲氧基-1-溴苯、1,2-二氯乙烷、3-氨基-5-羧基苯硼酸按质量比1:16:0.7~1:16:1.0混合,氩气保护下,置于冰浴中,60~80rpm搅拌10min后,加入1,2-二氯乙烷质量0.2~0.3倍的伊顿试剂,继续搅拌30~40min后,撤去冰浴,室温下搅拌30min,升温至30~40℃,反应12h后,冷却至室温,用水萃取3次,取有机层,用饱和食盐水萃取1次,取有机层,90℃干燥5h,得中间物A;
B、将中间物A、二氯甲烷按质量比1:130混合,氮气保护下,置于冰浴中,60~80rpm搅拌10min,加入中间物A质量14~18倍的三溴化硼溶液,三溴化硼溶液中三溴化硼、二氯甲烷的质量比为1:4.88,反应25~35min,移到室温下反应3~4h后,加入甲醇至无烟雾挥发,再加入氢氧化钠溶液至溶液pH为8~9,分液,加入盐酸至溶液pH为4~5,用乙酸乙酯萃取3次,取有机层,真空度-0.07MPa、55℃干燥6h得二苯甲酮化合物;
(2)将中间物B、氯仿按质量比1:97~1:103混合,以80sccm通入氮气30min后,加入中间物B质量48~56倍的铜离子溶液,50℃下反应5~7h后,过滤,取沉淀,用二次蒸馏水、丙酮和无水乙醚洗涤5次,真空-0.07MPa、50℃干燥8h,得铜配合物;
(3)将去离子水、铜配合物、氢氧化钠、十二烷基磺酸钠按质量比7:1:0.5:0.01混合,搅拌溶解后,加入铜配合物质量14~20倍的对氟苯甲酰氯溶液,室温下反应7~9h后,过滤,用去离子水洗涤3次,80℃烘干4h得中间物C;
(4)在氮气保护下,将中间物C、丁醚、三甲基氯硅烷按质量比1:4:1.4~1:5:3.0混合,升温至160℃,反应14~16h得单体化合物,将单体化合物、对苯二酚、碳酸钾、甲苯、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:0.5:0.6:0.4:3~1:0.7:0.6:0.5:4混合,升温至160~180℃,保温反应30min后,升温至195~202℃,反应5~6h后,趁热倒入去离子水,过滤,用90℃的去离子水洗涤5次,研磨至过20~30目筛,用90℃的去离子水洗涤3次,100℃干燥6h得自制聚酰胺;
(5)将玻璃纤维按料液比1:20置于偶联剂溶液,偶联剂溶液中偶联剂KH-550、无水乙醇的质量比1:24~1:49,浸泡15min后,取出,室温放置1h,用二甲苯抽提3h,再用无水乙醇洗涤3次后,120℃烘干10min得硅烷改性玻璃纤维;15℃下,将蒸馏水、质量分数为4.5%的盐酸按质量比170:1混合,搅拌均匀后,按质量比1:0.2:0.5:0.4:0.05:1.4~1:0.3:0.6:0.4:0.05:1.4加入自制聚酰胺、弹性体微球、甲基二氢二硅氧烷、无水乙醇、质量分数为4.5%的盐酸、异十六烷,自制聚酰胺和去离子水的质量比为1:0.6,升温至90℃,反应2~4h后,加入碳酸氢钠至反应液pH为7,用去离子水洗涤3次,加入自制聚酰胺质量0.3倍的硅藻土,静置30min,过滤,50℃、真空度-0.07MPa下干燥5h,按质量比1:0.1加入硅烷改性玻璃纤维、润滑剂,硅烷改性玻璃纤维与自制聚酰胺的质量比为0.1:1,搅拌混合后,190~230℃挤出,切粒,得耐热抗冲击聚酰胺塑料;
所述弹性体微球的制备方法为:
a、将废弃橡胶、十二烷基苯磺酸钠、去离子水按质量比1:0.6:80~1:2.6:100混合,30~40℃、600W超声12~20min后,加入废弃橡胶质量1~5倍的邻苯二甲酸二丁酯,40~60℃活化48~60h后,加入废弃橡胶质量15~20倍的正庚烷,40~60℃反应24~30h得溶胀橡胶;
b、将去离子水、氯化铁、硫酸亚铁、溶胀橡胶按质量比4:1.4:1.0:1~4:2.0:1.2:1混合,40℃下浸泡4~5h后,过滤,加入溶胀橡胶质量10~12倍的质量分数为4%的氢氧化钠溶液,70~80℃下反应1h后,加入溶胀橡胶质量0.1倍的水合肼,降温至50℃,反应30min后,磁分离,用去离子水洗至洗液pH为7,得磁性橡胶;
c、120℃下,抽真空至1~5Pa,氮气置换3次,通入乙烯至压力为2MPa,按质量比1:0.3:0.9:0.2~1:0.4:1.2:0.3加入磁性橡胶、N,N'-(1,2-二羟基乙烯)双丙烯酰胺、正己烷、二烯丙基二乙氧基硅烷混合,降温至60℃,加入磁性橡胶质量0.005倍的三异丁基铝、磁性橡胶质量0.01倍的引发剂VOCl3-Al(C2H5)2Cl,升温至150℃,反应10~30min后,过滤,用无水乙醚洗涤5次,真空度-0.07MPa、50℃干燥6h得弹性体微球。
2.根据权利要求1所述的一种耐热抗冲击聚酰胺塑料的制备方法,其特征在于,步骤(2)所述铜离子溶液为六氟磷酸四乙氰铜和甲醇按质量比1:79.1混合。
3.根据权利要求1所述的一种耐热抗冲击聚酰胺塑料的制备方法,其特征在于,步骤(3)所述对氟苯甲酰氯溶液为对氟苯甲酰氯和二氯甲烷按质量比1:8.3。
4.根据权利要求1所述的一种耐热抗冲击聚酰胺塑料的制备方法,其特征在于,步骤(5)所述润滑剂为硬脂酸、硬脂酸盐或聚乙烯蜡的一种或多种混合。
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