纳米尼龙6的制备
 
 

纳米尼龙6的制备有两种方法,一是采用聚合反应插层方法,将有机纳米蒙脱土分散在尼龙6母体中,这种情况下聚合反应发生在混合单体和经有机改性蒙脱土的低聚物之间;另一种是熔融混合插层方法,即把有机改性蒙脱土加到聚合物熔体中。根据目前的技术水平,经过反应聚合插层方法形成的纳米复合材料,在性能要上远远地高于熔融混合插层法形成的纳米复合材料。聚合反应一个明显的优点是束缚效应,在聚合反应中,它能使纳米蒙脱土表面的有机化学物质,如12-氨基羧酸与尼龙6聚合链连接起来。。

束缚效应不仅使蒙脱土纳米层与尼龙6相容,而且通过高速搅拌把它与尼龙6母体紧紧结合在一起,使经过表面有机处理的蒙脱土成为尼龙分子自身的一部分,这样就消除了蒙脱土从尼龙6中析出的可能。美国联邦食品药品管理局(FDA)已经批准包含有机纳米蒙脱土的尼龙6纳米复合材料可直接应用于食品包装。

聚合反应插层法

按照一定工艺,有机纳米蒙脱土很容易地被分散在尼龙单体-已内酰胺中,反应釜的聚合反应完成过程为:在90℃下,在熔融的己内酰胺中加入蒙脱土,2-4小时后加入己内酰胺量5%(重量比)的6-氨基已酸引发反应物,经搅拌和氮气保护下,在260℃下聚合反应10小时,就形成了尼龙纳米复合材料,然后造粒、干燥。

由于纳米材料的高比表面积,与纯尼龙单体相比,包含了纳米材料的己内酰胺具有很大的粘度,如果不加以控制,这种高粘度会阻碍聚合反应的进行。在生产中使用有机纳米蒙脱土(Nanomer I.24TL)可以最大限度地减少这种粘度的增加。在80℃温度下有机纳米蒙脱土的含量分别为2、4、6和8wt%时,我们测量了己内酰胺熔体的粘度,并且发现在上述情况下,混合物的粘度低到足以使膨胀的ADA-MONT熔融到己内酰胺反应物中,从而成功地实现了聚合反应。

熔融混合插层法
按照一定的工艺,在双螺杆挤出机中通过高速连续剪切与混合,将蒙脱土层状结构的纳米层充分地剥离并均匀地分散到尼龙6聚合物中,使有机改性的蒙脱土与聚合物结合在一起,形成纳米复合材料。这一生产过程中关键技术是采用恰当的工艺条件、并配以合适的螺杆配置,只有这样才能生产出最优性能的产品。通过这种方法可以获得用于生产薄膜和制品的尼龙6纳米复合材料,虽然其性能比聚合插层法所获得的材料要差,但比普通材料要好很很多。从目前看,由于聚合反应插层法的广泛采用,使用熔融插层生产的纳米尼龙6已不被用户所接受了。


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