CN1919920A - 一类类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料及制备 - Google Patents
一类类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料及制备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1919920A CN1919920A CN 200610124454 CN200610124454A CN1919920A CN 1919920 A CN1919920 A CN 1919920A CN 200610124454 CN200610124454 CN 200610124454 CN 200610124454 A CN200610124454 A CN 200610124454A CN 1919920 A CN1919920 A CN 1919920A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polymkeric substance
- temperature
- inorganic nano
- matrix material
- particle
- 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.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
Abstract
本发明提供公开了一类类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料及制备方法。该复合材料由体积份比的m份类流体纳米粒子和100－m份热塑性聚合物，在熔化温度±20℃一次成型混合而成，其中0＜m≤10，所述的聚合物包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙和聚酯，所述的无机纳米粒子包括纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。这类复合材料由于类流体无机纳米粒子在没有溶剂存在下，表现出类液体行为，与聚合物复合，类流体无机纳米粒子对聚合物同时具有增韧、增强和增塑作用，显著地提高了聚合物的抗冲击强度和拉伸强度，这类复合材料特别适用于制备透明片材和薄膜。
Description
技术领域
本发明是一类类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料及制备方法。属有机/无机复合材料范畴。
背景技术
有机/无机纳米复合材料实现了聚合物和无机材料的优异性能互补，是制备新型高性能材料的重要途径。无机纳米粒子加入聚合物中，由于无机纳米粒子的应力集中作用，可以引发周围树脂产生微开裂，吸收一定的形变能，同时随着纳米粒子粒径的减小，粒子的比表面积增大，填料(无机纳米粒子)与基体(聚合物)接触面积增大，材料受冲击时产生更多的微裂纹，吸收更多的冲击能，从而提高聚合物模量和强度。因此无机纳米粒子对聚合物同时具有增强增韧作用。
目前，聚合物/无机纳米粒子复合材料的研究比较多。基体聚合物涉及各种热塑性塑料与热固性树脂，无机纳米粒子填料包括纳米碳酸钙(CaCO3)、纳米二氧化硅(SiO2)、纳米二氧化钛(TiO2)、层状硅酸盐等，通常是通过对无机纳米粒子进行化学改性使其表面功能化后，采用共混、原位聚合、超声波处理、溶胶凝胶法等技术制备出有机/无机纳米复合材料。对于有机/无机纳米结构复合材料来说，无机纳米粒子主要是对聚合物同时具有的增韧增强作用而使材料的力学性能大为提高，而不能在其它方面，如加工性能上达到大幅度改善。同时由于这些无机纳米粒子虽然进行表面处理，但依然有团聚的存在，使这类材料不能制备透明的片材与薄膜。目前国内外所研究的聚合物/无机纳米粒子复合材料中的无机纳米粒子均以固体存在，因此只具有填料的功能，使复合材料的应用受到极大的限制。
如果用于有机/无机纳米复合材料中的无机纳米粒子具有流动性，它不仅可以保持常规的固态无机纳米粒子对聚合物的增韧增强作用，提高材料的力学性能，同时无机纳米粒子本身的流动作用又可以显著改善复合材料的加工性能，更可期望的是，通过无机纳米粒子的流动性能与独特的结构特征，可能对某些高分子材料，如聚氯乙烯(PVC)起到增塑的作用。类流体无机纳米粒子在聚合物中可以达到纳米级均匀分散，因此在制备透明片材和薄膜上具有广泛的应用前景，弥补固态无机纳米粒子应用领域的空白。目前尚未见到以类流体无机纳米粒子与聚合物复合的新型复合材料的有关报道。
发明内容
本发明的目的在于，利用类流体无机纳米粒子在没有溶剂存在下，表现出类液体行为，与聚合物复合，类流体无机纳米粒子对聚合物同时具有增韧、增强和增塑作用的性能。提供一类类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料及制备方法，这类复合材料特别适用于制备透明片材和薄膜。
实现本发明的技术方案为：
一种类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料，其特征在于，该复合材料由体积份比的m份类流体纳米粒子和100-m份热塑性聚合物，在聚合物熔化温度±20℃采用常用的一次成型方法制成，其中0＜m≤10，所述的聚合物包括聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、尼龙(PA)和聚酯(Polyester)，所述的无机纳米粒子包括纳米碳酸钙(CaCO3)、纳米二氧化硅(SiO2)和纳米二氧化钛(TiO2)，其类流体无机纳米粒子的粒径为5～40纳米。
本发明的类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料的制备，采用挤出成型法制备，其制法是；按体积比将m份所述的的类流体纳米粒子和100-m份所述的的聚合物混合均匀，0＜m≤10，在挤出机中进行挤出成型，挤出温度为聚合物的熔化温度±20℃，转速10～50转/分钟，即得到复合材料。
本发明的类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料的制备，采用注射成型法制备，其制法是：按体积比将m份所述的类流体纳米粒子和100-m份所述的聚合物混合均匀，0＜m≤10，入注射机的料斗中注射成型，成型温度为聚合物的熔化温度±20℃，转速10～50转/分钟，注射压力10～50公斤/厘米2，即得到复合材料。
本发明的类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料的制备，采用压延成型法制备，其制法是；按体积比将m份所述的的类流体纳米粒子和100-m份所述的的聚合物混合均匀，0＜m≤10，将混合好的物料在挤出机中进行初混合，挤出机温度为聚合物的熔化温度±20℃，转速10～50转/分钟，然后在压延机上进行压延成型，温度为聚合物的熔化温度下20℃～100℃范围内，转速10～50转/分钟，即得到复合材料。
本发明所用的类流体无机纳米粒子是一类在无机纳米粒子表面接枝长链的有机硅季铵盐，通过有机硅季铵盐的长链结构和有机离子盐的静电排斥作用使无机纳米粒子在无溶剂状态下而具有流动性为，是一类无溶剂的无机纳米粒子流体。
这种类无溶剂无机纳米粒子流体的制备方法步骤为：
步骤1、按质量份数，将100份无机纳米粒子和20～100份质量百分含量为30％～60％的有机硅季铵盐甲醇溶液，其分子式为(CH3O)3Si(CH2)nN+(CH3)(C10H21)2Cl-(n＝1～20)，加入反应器中，超声分散10～50分钟，在0℃～200℃下反应12～60小时，反应完后，将生成物用去离子水和甲醇反复洗涤，然后干燥24～48小时，得到无机纳米粒子有机离子盐；
步骤2、按质量份数，向步骤1得到的100份无机纳米粒子有机离子盐中加入20～100份磺酸盐，分子式为R-(OCH2CH2)m-O(CH2)35O3 -K+(R＝C1-C15，m＝1～60)，在0℃～200℃下反应12～60小时，收集生成物用甲苯萃取，反复几次后在30℃～100℃下旋转蒸发，将剩余物分散于丙酮中，离心分离，最后经真空干燥得到凝胶状的无溶剂无机纳米粒子流体；
其中，所述的无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙或纳米二氧化钛。
本发明的类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料，由于类流体无机纳米粒子在没有溶剂存在下，表现出类液体行为，与聚合物复合，类流体无机纳米粒子对聚合物同时具有增韧、增强和增塑作用，显著地提高了聚合物的抗冲击强度和拉伸强度。采用扫描电子显微镜观测用本发明制备的复合材料试样冲击断口，清楚地发现无机纳米粒子在聚合物连续相之间呈均匀分散，相容性好。这类复合材料特别适用于制备透明片材和薄膜。
本发明所采用的加工方法操作简单，制造成本低，制备的类流体无机纳米粒子/聚合物复合材料的可塑性强，抗冲击性能和拉伸性能效果更为明显。而且本发明在生产过程中，省去了已有所有技术所使用的各种溶剂，保护了环境，同时还大大简化了生产工艺，降低了产品成本。
附图说明
图1.类流体纳米CaCO3粒子/PVC复合材料的扫描电镜(SEM)照片
由图1可以看到无机纳米粒子在聚合物中分散均匀，且相容性好。
具体实施方式
实施例1
按体积比将3份类流体纳米CaCO3粒子(5～40纳米)和97份的PVC混合均匀，然后在挤出机中塑化混合，温度为160±20℃，转速15±5转/分钟，最后在压延机上压延成型，压延温度为170±10℃。得到透明复合材料薄膜。数据如下：
实施例2
按体积比8～10份的类流体纳米SiO2粒子(5～20纳米)和90～92份的聚丙烯混合均匀，在175±25℃下，在挤出机中进行挤出，螺杆转速30±10转/分钟，制备复合材料板材。
实施例3
按体积比2～5份的类流体纳米TiO2粒子(10～30纳米)和95～97份的聚酯混合均匀，熔融挤出造粒，从进料口到挤出机头四段加热区温度分别为240℃、260℃、260℃及250℃，螺杆转速为30转/分钟。最后在压延机上压延成型，温度分别为220±10℃。即可得到类流体TiO2粒子/聚酯复合薄膜。其力学性能如下。
实施例4
按体积比0.5份的类流体纳米CaCO3粒子(5～40纳米)和99.5份的聚合物PE混合均匀，加入注射机的料斗中注射成型，其注射机各段温度为：一段121℃、二段为150℃、三段为180℃，喷嘴为190℃，注射压力为25公斤/厘米2。
实施例5
按体积比10份的类流体纳米SiO2粒子(5～20纳米)和90份的聚合物PE混合均匀，加入注射机的料斗中注射成型，其注射机各段温度为：一段121℃、二段为150℃、三段为180℃，喷嘴为190℃，注射压力为25公斤/厘米2。
实施例6
按体积比2份的类流体纳米纳米CaCO3粒子(5～40纳米)和98份的聚酯混合均匀，然后在挤出机中挤出造粒，温度为200±20℃。粒料在注射机中进行注射成型，其注射机各段温度为：一段240℃、二段为250℃、三段为260℃，喷嘴为260℃，注射压力为25公斤/厘米2。
实施例7
按体积比6份的类流体纳米SiO2粒子(5～20纳米)和94份的聚合物PS混合均匀，然后在挤出机中挤出造粒，温度为200±20℃。粒料在注射机中进行注射成型，其注射机各段温度为：一段180℃、二段为190℃、三段为200℃，喷嘴为220℃，注射压力为25公斤/厘米2。
实施例8
按体积比8份的类流体纳米TiO2粒子(10～30纳米)和92份的聚合物PA混合均匀，熔融挤出造粒，从进料口到挤出机头四段加热区温度分别为240℃、260℃、260℃及250℃，螺杆转速为30转/分钟。最后在压延机上压延成型，温度分别为220±10℃。
Claims (4)
1、一类类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料，其特征在于，该复合材料由体积比的m份类流体纳米粒子和100-m份热塑性聚合物，在熔化温度±20℃一次成型混合而成，其中0＜m≤10，所述的聚合物包括聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙和聚酯，所述的无机纳米粒子包括纳米碳酸钙、纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。
2.权利要求1所述的类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料的制备方法，其特征在于，采用挤出成型法制备，其制法是：按体积比将m份的类流体纳米粒子和100-m份的聚合物混合均匀，0＜m≤10，在挤出机中进行挤出成型，挤出温度为聚合物的熔化温度±20℃，转速10～50转/分钟，即得到复合材料。
3.权利要求1所述的类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料的制备方法，其特征在于，采用注射成型法制备，其制法是：按体积比将m份的类流体纳米粒子和100-m份的聚合物混合均匀，0＜m≤10，入注射机的料斗中注射成型，成型温度为聚合物的熔化温度±20℃，转速为10～50转/分钟，注射压力10～50公斤/厘米2，即得到复合材料。
4.权利要求1所述的类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料的制备方法，其特征在于，采用压延成型法制备，其制法是：按体积比将m份的类流体纳米粒子和100-m份的聚合物混合均匀，0＜m≤10，将混合好的物料在挤出机中进行初混合，挤出机温度为聚合物的熔化温度±20℃，转速10～50转/分钟，然后在压延机上进行压延成型，温度为聚合物的熔化温度下20℃～100℃范围内，转速10～50转/分钟，即得到复合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006101244545A CN100412126C (zh) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | 一类类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料及制备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2006101244545A CN100412126C (zh) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | 一类类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料及制备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1919920A true CN1919920A (zh) | 2007-02-28 |
| CN100412126C CN100412126C (zh) | 2008-08-20 |
Family
ID=37777782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2006101244545A Expired - Fee Related CN100412126C (zh) | 2006-09-05 | 2006-09-05 | 一类类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料及制备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100412126C (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101423664B (zh) * | 2007-10-29 | 2011-05-18 | 比亚迪股份有限公司 | 一种增强尼龙组合物及其制备方法 |
| CN102102004A (zh) * | 2010-12-28 | 2011-06-22 | 东莞市普赛达密封粘胶有限公司 | 一种纳米二氧化硅类流体改性端硅烷基聚醚密封胶及其制备方法 |
| CN102555136A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-07-11 | 佛山市天安塑料有限公司 | 一种高透明聚丙烯压延片材的制作方法 |
| CN102585493A (zh) * | 2010-12-28 | 2012-07-18 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种纳米粒子/聚酰胺复合材料、制备方法及其应用 |
| CN101445616B (zh) * | 2008-12-19 | 2012-11-07 | 东华大学 | 一种多孔性尼龙-二氧化钛纳米复合颗粒的制备方法 |
| CN103360801A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-10-23 | 华南理工大学 | 一种新型纳米流体及其制备方法和应用 |
| CN106336661A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-01-18 | 柳州增程材料科技有限公司 | 一种增强增韧复合材料的制备方法 |
| CN106433118A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-02-22 | 柳州增程材料科技有限公司 | 一种增强增韧尼龙复合材料的加工工艺 |
| CN109721887A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-07 | 武汉华星光电技术有限公司 | 高分子纳米复合材料的制备方法 |
| CN112143136A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-29 | 安徽环嘉天一再生资源有限公司 | 一种隔热隔音再生塑料瓦的加工工艺 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1094497C (zh) * | 1999-01-19 | 2002-11-20 | 中山大学 | 纳米无机粒子增韧增强塑料及其制备方法 |
| CN1210353C (zh) * | 2000-12-15 | 2005-07-13 | 四川大学 | 无机粒子表面改性的方法 |
| EP1645590B1 (en) * | 2004-10-06 | 2009-02-25 | Laviosa Chimica Mineraria S.p.A. | Process for making a flameproof coating for electric cables |
-
2006
- 2006-09-05 CN CNB2006101244545A patent/CN100412126C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101423664B (zh) * | 2007-10-29 | 2011-05-18 | 比亚迪股份有限公司 | 一种增强尼龙组合物及其制备方法 |
| CN101445616B (zh) * | 2008-12-19 | 2012-11-07 | 东华大学 | 一种多孔性尼龙-二氧化钛纳米复合颗粒的制备方法 |
| CN102102004B (zh) * | 2010-12-28 | 2014-03-12 | 东莞市普赛达密封粘胶有限公司 | 一种纳米二氧化硅类流体改性端硅烷基聚醚密封胶及其制备方法 |
| CN102585493A (zh) * | 2010-12-28 | 2012-07-18 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种纳米粒子/聚酰胺复合材料、制备方法及其应用 |
| CN102102004A (zh) * | 2010-12-28 | 2011-06-22 | 东莞市普赛达密封粘胶有限公司 | 一种纳米二氧化硅类流体改性端硅烷基聚醚密封胶及其制备方法 |
| CN102585493B (zh) * | 2010-12-28 | 2015-04-01 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种纳米粒子/聚酰胺复合材料、制备方法及其应用 |
| CN102555136A (zh) * | 2010-12-29 | 2012-07-11 | 佛山市天安塑料有限公司 | 一种高透明聚丙烯压延片材的制作方法 |
| CN103360801A (zh) * | 2013-07-22 | 2013-10-23 | 华南理工大学 | 一种新型纳米流体及其制备方法和应用 |
| CN103360801B (zh) * | 2013-07-22 | 2015-07-01 | 华南理工大学 | 一种新型纳米流体及其制备方法和应用 |
| CN106336661A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-01-18 | 柳州增程材料科技有限公司 | 一种增强增韧复合材料的制备方法 |
| CN106433118A (zh) * | 2016-10-08 | 2017-02-22 | 柳州增程材料科技有限公司 | 一种增强增韧尼龙复合材料的加工工艺 |
| CN109721887A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-07 | 武汉华星光电技术有限公司 | 高分子纳米复合材料的制备方法 |
| US11306185B2 (en) | 2018-12-29 | 2022-04-19 | Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. | Method for preparing polymer nanocomposite |
| CN112143136A (zh) * | 2020-09-29 | 2020-12-29 | 安徽环嘉天一再生资源有限公司 | 一种隔热隔音再生塑料瓦的加工工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100412126C (zh) | 2008-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100412126C (zh) | 一类类流体无机纳米粒子与聚合物的复合材料及制备 | |
| Shojaeiarani et al. | Rheological properties of cellulose nanocrystals engineered polylactic acid nanocomposites | |
| Oksman et al. | Manufacturing process of cellulose whiskers/polylactic acid nanocomposites | |
| CN1746216A (zh) | 埃洛石纳米管用于制备聚合物复合材料的方法 | |
| US7897681B2 (en) | Hybrid PVC/wood-reinforcement nanocomposites and method of manufacture | |
| US20080194736A1 (en) | PVC nanocomposite manufacturing technology and applications | |
| CA2900596C (en) | Microstructured composite material, method for the production thereof, moulded articles made hereof and also purposes of use | |
| JP5333723B2 (ja) | ゴム組成物 | |
| CN1807519A (zh) | 改性纳米碳酸钙及其制备方法与应用 | |
| CN1871289A (zh) | 具有优良抗冲强度的pvc－pcc纳米复合树脂组合物及其制备方法 | |
| Li | Multiwalled carbon nanotubes reinforced polypropylene composite material | |
| Qaiss et al. | Natural fibers reinforced polymeric matrix: thermal, mechanical and interfacial properties | |
| Lee et al. | Effect of fillers on the structure and mechanical properties of LCP/PP/SiO2 in-situ hybrid nanocomposites | |
| Nayak et al. | Effect of SiC coated MWCNTs on the thermal and mechanical properties of PEI/LCP blend | |
| Singh et al. | High-density polyethylene/needle-like sepiolite clay nanocomposites: effect of functionalized polymers on the dispersion of nanofiller, melt extensional and mechanical properties | |
| CN1800261A (zh) | 一种聚碳酸酯/蒙脱土纳米复合材料及其制备方法 | |
| KR101621126B1 (ko) | 압출용 고분자 펠릿, 고분자 복합재 및 이들의 제조방법 | |
| CN1176962C (zh) | 一种接枝聚烯烃／层状硅酸盐纳米复合材料的制备方法 | |
| CN113150442B (zh) | 高模量低密度聚丙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN1532221A (zh) | 一种矿物/晶须增强聚丙烯组合物 | |
| KR101098430B1 (ko) | 기계적 특성 및 내열 특성이 우수한 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조방법 | |
| Gonzalez et al. | New clay‐reinforced nanocomposites based on a polycarbonate/polycaprolactone blend | |
| KR101187193B1 (ko) | 내충격성이 향상된 재활용 폴리프로필렌 고분자 복합체 및 이를 포함하는 열가소성 성형품 | |
| Badji et al. | The effect of poly-ethylene-co-glycidyl methacrylate efficiency and clay platelets on thermal and rheological properties of wood polyethylene composites | |
| Guinault et al. | Thermomechanical properties of ABS/PA and ABS/PC blends |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20080820 Termination date: 20120905 |