聚酰胺纳米复合材料简介

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3.2
项目的主要技术关键
1.在用蒙脱土作为前体制备纳米复合材料的过程中，由于纳 米蒙脱土表面积高、接口广，并具有极高的层间库仑力使得 粘土不易以纳米级尺度均匀分散于聚合物基体中与聚酰胺单 体相互作用，不足以保证粘土与聚合物基体的兼容性。因此 仍然有大量团聚体的产生，约占整个粒子的30%左右.为此防 止颗粒团聚就成为制备纳米复合材料的关键技术之一。纳米 团聚体依其物理、化学性质可分为硬团聚和软团聚,硬团聚是 指被分散的蒙脱土颗粒在聚合过程中又重新结合.回复到原来 的块状。软团聚则是指蒙脱土颗粒相互接触的状态,是一种假 团聚.是蒙脱土粒子相互接触的一种状态.对于软团聚可以选 择合适的溶剂或溶液使粉末高度润湿也可以采用机械分散打 开聚团,而对于硬团聚目前则选合适的分散剂阻止再团聚, （表面活性剂稳定.离子稳定.高分子稳定等.）目前效果尚不 理想。而合成具有多种官能的分子满足分散稳定的超分散剂 则是目前国际上正在研究攻克的主要方向。
聚酰胺纳米复合材料性能
聚酰胺材料原本具有良好的物理、机械性能，例如拉伸 强度高，耐磨性优异，抗冲击韧性好，耐化学药品和耐 油性突出，是五大工程塑料中应用最广的品种。但是， 普通聚酰胺的吸水率高，在较强外力和热条件下，其刚 性和耐热性不佳，制品的稳定性和电性能较差，在许多 领域的应用受到限制。 聚酰胺/层状硅酸盐粘土纳米复合材料与纯聚酰胺相比， 具有高强度、高模量、高耐热性、高尺寸稳定性。特别 是阻隔性能大幅提高。2%n-MMT/PA6比纯PA6阻氧性提高 2倍，5%n-MMT/PA6则提高5倍。同时，还具有良好的阻 燃抑烟性，2%、5%的n-MMT添加到聚酰胺后，复合材料 的热释放速率值分别下降了32%和63%，且燃烧时不产生 烟雾和强刺激.有毒的气味。并且聚酰胺/层状硅酸盐粘 土纳米复合材料具有良好的加工性能，因而是极具开发 前景的高新材料。 退出
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提下，其重量、体积、外观以及加工性等方面，均比普通 尼龙和玻纤尼龙有大副提高。另外，聚酰胺/粘土纳米复合 材料的吸水率、尺寸稳定性、耐老化等方面也有出色表现。 此外，车用空气滤清器、外壳、风扇、车轮罩、导流 板、车内装饰、储水器材盖、线卡、各种车内电气接插件 等，也可采用聚酰胺聚合或共聚/粘土纳米复合材料，他能 够在减轻重量、缩小体积的条件，达到相同的强度。另外， 在铁路方面，铁轨绝缘垫板、轨撑、弧形板座、挡板座等 许多非金属部件都可以用聚酰胺聚合或共聚/粘土纳米复合 材料制作。由于大幅度地减轻了汽车配件的重量，缩小了 体积，因而达到了节能减排的效果。
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吹塑成型等加工，产品主要应用在以下方面：
包装：食品复合包装、酒饮料包装、医药。农药等物 品包装 机械：汽车配件、家电外壳内衬、机械齿轮等部件 电子：计算机外壳、接插件等制品，电缆护套。 建筑：冷热水管、地下采暖管、落水管等建筑制品 化工：化工管道、石油天然气输送管道 其它：军工、航空、纺织等高强度材料 、配件
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而本公司则在这一国际性难点中取得了根本突破， 电子显微照片中显示，我们已100%消除了硬团聚， 并使得蒙脱土片层均匀地分散于聚合物基体中。这 是国际上其它从事同类产品研究生产的厂家尚来达 到的。
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2.为了制备高阳离子交换容量的层状硅酸盐纳米材料， 目前大多选用蒙脱土为基材，在渗透水化过程中，蒙脱 土有极强的吸水力，平均每克土可吸收十克水，体积可 增加20—25倍，这些水的存在状态可以分为结晶水、吸 附水、自由水三种状态，这种极强的吸水能力给聚合工 艺和聚合后的产品质量带来隐患，如影响聚酰胺合成条 件的生成，产品中晶格水分子的数量多少，影响了产品 使用质量。过去国内某生产厂家就曾因此使产业化受阻。 本公司在产品的聚合过程中，改变了常规工艺，限 制了聚合过程中水的使用，制约不利因素的产生，并且 缩短了聚合时间，产生了巨大的节能效果，生产出优异 质量的产品，在生产厂家的实际使用过程中，各项指标 均超过了国外同类产品的质量指针。 退出
航空航天膜 汽车配件
油箱
电子Fra Baidu bibliotek件
建材
其它
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3.3
项目的产业化前景
1.聚酰胺/粘土纳米复合材料推动了食品包装薄膜领域的发展 聚酰胺/粘土纳米复合材料薄膜除了保持了尼龙薄膜耐 油、耐高温、耐蒸煮，抗刺穿性能强等优点外，在薄膜的气 体阻隔性（包括氧气、二氧化碳以及水蒸气等）、比纯尼龙 薄膜的氧穿透率低50〜60％，能使食品有更长的保存期限； 并有较低的吸湿性，刚挺性比纯尼龙薄膜高30％，平整性好， 便于高速印刷； 纳米尼龙薄膜雾度值低，有较高的透明度， 耐热性高，经蒸煮后再冷却，不易产生褶皱。 同时。由于 纳米尼龙具有低晶点的特性，更易于加工和提升下游产品的 性能，保护客户对薄膜美观性的投资，为薄膜配方设计者， 薄膜加工商和最终用户设计新一代薄膜带来更多的设计灵感， 包括杰出的热封操作和包装完整性，高拉伸比下更优的薄膜 抗撕裂性能以及更好的防刮花和划痕的表面保护。 也具有 更高的热封性能和粘合特性，内在的弹性和良好的韧性，并 能与众多聚烯烃相容，这些将为各种软包装
3.本项目的技术关键主要是克服纳米粘土水化膨胀过程而带 来的各种不因素。并解决了塑料纳米化聚合过程中蒙脱土硬 团聚这一世界难题。为了克服上述难题我们还加强了针对聚 酰胺聚合或共聚/粘土纳米复合材料聚合设备的研发.设计了 适应本工艺聚合的全套设备。聚酰胺纳米复合材料俗称纳米 尼龙，系有机材料和无机纳米材料复合而成的一种新型高分 子材料。因而它不但具有高份子材料的各种优异性能。而且 也具备了无机物所独有的各项优良的物理性能。如阻隔性。 阻燃性能等，还提高了聚合物的各项力学性能；强度，韧性。 垃伸性。电性能，热性能,耐底温(-30-65c)等是目前国际市 场公认的高性能塑料。 基于上述特性，聚酰胺/层装硅酸盐纳米复合材料广泛应用 与吹塑薄膜、共挤流延膜、航天；航空薄膜，吹塑.注塑成型、 挤出成型。
2.聚酰胺/粘土纳米复合材料在汽车配件行业中的应 用及促进了节能减排的效果 汽车是高性能塑料的主要应用领域，实践表明汽 车重量每降低100千克，汽车每行驶100千米，就能 省油0.6升。因此，今后在汽车领域使用纳米尼龙量 将越来越多。如汽车油箱.油管.使用纳米材料制作 的油箱，不但重量轻耐冲击,而且油气的逸散量远远 低于其他材料制作的油箱。目前已投放美国市场。 同时 聚酰胺/粘土纳米复合材料在汽车发动机周边 部件上也可以使用，发动机周边部件主要是发热和 振动部件，目前大多数采用玻纤增强尼龙。玻纤改 性后尼龙性能虽然在强度、制品精度、尺寸稳定性 等方面均有所提高，但也存在较大缺陷，如材料重 量增加、加工性能差、制品表面不美观等。聚酰胺/ 粘土纳米复合材料则可有效解决上述问题。它与玻 纤尼龙相比，在达到同等力学性能的前
油氣逸散量 （g/m2/24hr） 原有HDPE油箱 2008年美國新法規 多層共擠出 10以上 1.5 0.9
氟化處理
單層納米尼龍油箱
0.5
0.04
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3、聚酰胺/粘土纳米复合材料是电子电气领域中环保 型的阻燃材料
欧州日益严格安全环保要求使纳米复合材料在电子市场有了更为广 阔的用武之地，CROHS指令禁止在电子电气产品中使用某些有害物质， 限制了有害阻然剂和某些含有害气体物质的使用。如大量用于电子领 域的PBT，需添加含溴阻然剂，因此在欧州市场受到限制。纳米复合材 料有很好的阻然性，它通过消除溶滴和促进稳定炭层的形成来提高产 品的VL等级。 聚酰胺/粘土纳米复合材料属于难燃材料，引燃时间较长，如引燃 时间大约需要30秒左右。众所周知，塑料在燃烧时会产生浓密的烟雾， 并伴随大量刺鼻的有毒气体.并且溶滴现象十分严重.即使加入常规的 阻燃剂也难从根本上改变这种现象，而纳米复合材料既使在高温燃烧 过程中也不会有烟雾产生,无溶滴.也无任何异味产生。如添加5%纳米 蒙脱土复合材料热释放速率（HRR）比纯尼龙降低63%。有机蒙脱土在 聚合物中达到纳米级分散后，复合材料的热释放速率明显降低，并有 效改善聚合物的熔滴现象，替代和部分替代卤素等有机阻燃剂，降低 材料燃烧烟密度，是一种新颖的环保型阻燃材料。
乐清市新兴工业有限公司
聚酰胺纳米复合材料定义
定义
聚酰胺/层状硅酸盐粘土纳米复合材料是未来社会发 展极为重要的物质基础，被称为“21世纪最有前景的 材料,也是21世纪崭新科技之一”，在高新技术领域有 极为广阔的应用前景。许多科技新领域的突破迫切需 要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也 急需纳米材料和技术的支持。聚酰胺/层状硅酸盐粘土 纳米复合材料就是纳米技术应用于传统产业的一种高 新材料。由于其超常的性能，世界许多著名的聚合物 公司都已经开发应用，其中聚酰胺/层状硅酸盐粘土纳 米复合材料是最重要的一种。这种材料的开发应用为 塑料工业注入了全新的概念。 退出
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而带来的各种不利因素。用最科学的配方、最合理的工艺、最 节俭的成本,生产出最受市场欢迎的聚酰胺聚合或共聚/粘土纳 米复合材料来。我们生产的材料除具备聚酰胺工程塑料的诸多 优点外。通过聚合变动配方,调整工艺.还增强了延伸率、拉伸 强度、提高了热变型温度(135-150℃)增韧.超韧.耐低温(60℃),制品尺寸稳定等.优良特性。且整个工艺过程节省了时 间、节省了能源、缩短了聚合周期、降低了成本、提高了劳动 生产率。并具有以下四大优势： 1、运用共聚避害趋利，以满足不同行业所需不同材料所具 有的不同性能。 2、通过调整工艺、配方、降低消耗，降低成本，节能降耗。 3、通过运用新工艺，有效地解决了正常插层聚合中大量水 分在聚合物基体中难于排解，影响产品使用质量的根本问题。 4、运用新配方、新工艺切底解决聚合过程中的纳米蒙脱土 硬团聚顽症。
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同时该技术也是国际上首次用共聚聚酰胺和粘土纳米 材料进行复合处理的聚酰胺/纳米复合材料。我公司还在 2009年高份分子材料先进制造业国际论坛上首次提出通 过聚合对高分子材料进行改性。打破了几十年来传统的 利用螺杆进行顾此失彼的改性加工方式。得到了国内外 专家.同行的重视和好评，造成了极好的国际影响。
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薄膜应用的创新和产品开发带来灵感。其应用领域包括流延薄膜， 双心拉伸薄膜，吹塑复合膜，表面保护膜，流延拉伸缠绕膜和弹 性卫生用品薄膜。 其优异的耐化学性和光学性能还可应用于高透 明薄膜领域。因此。开发用于薄膜的纳米商品 已经得到美国食品 和药物管理局的认可。 下表中可见纳米尼龙阻隔氧气的表现显注高于纯尼龙6，但不如 EVOH的。然而EVOH的价格比纳米尼龙贵许多，且容易吸湿，在吸 湿较高时，阻氧效果大大下降。虽然纳米尼龙比起纯尼龙6的价格 略高，但由于阻氧特性及各项物理性能特别优异。透明性、强度、 结晶速度等方面，均比普通尼龙薄膜有很大改善。且其成膜性能 远优于普通尼龙，非常适合各种肉制品、海产品和乳制品的冷冻 包装，能够大幅度提高这些制品的保鲜期和保质期。因而促进了 我国制膜产业的发展，由于提高了食品保存的保鲜期、保质期， 也进一步促进了我国食品出口行业的发展。
3.1
项目的主要创新点
本项目技术创新点:
本产品提供一种聚酰胺聚合或共聚/粘土纳米复合材料及 制备新方法。该方法采用聚酰胺单体、一种、两种或两种 以上单体与经有机化处理后的纳米级蒙脱土按组份配比， 共混升温高速搅拌预聚数小时。投入缩聚釜后增压升温缩 聚。整个工艺过程迅速创造了聚酰胺与纳米粘土聚合的必 要条件。在以往传统的聚合反应过程中，由于纳米蒙脱土 表面积高、接口广，并具有极高的层间库仑力使得粘土不 易以纳米级尺度均匀分散于聚合物基体中与聚酰胺单体相 互作用，不足以保证粘土与聚合物基体的兼容性，为了保 证这种兼容性和满足聚合过程中的某些必要条件。因此在 纳米材料聚合过程中都添加了大量分散介质，使得聚合过 程中增加了大量脱水过程，由于蒙脱土的吸水性极强该过 程不能完全有效地彻底清除聚合物分子基团中的水分子， 难以满足聚酰胺聚合所需的诸种必要条件，从而使得纳米 材料的诸多物理性能达不到充分发挥，使得该材料的产业 化过程增添了许多麻烦。本项目的技术关键主要是克服纳 米粘土水化膨胀过程