本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域，尤其涉及一種納米共聚尼龍6/66樹脂及其制備方法和其在薄膜包裝中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：納米原位聚合技術(shù)是在聚合過程中將納米粒子分散于聚合單體中，聚合后納米粒子在聚合物中達(dá)到納米級分散；由于其可以極大的提高材料的強度、耐熱性、阻隔性、阻燃性等性能而受到工業(yè)界和科學(xué)界的高度關(guān)注。尼龍6/66是將己內(nèi)酰胺與尼龍66鹽聚合而得的一種共聚尼龍，其熔點低，加工性能好，力學(xué)性能優(yōu)異，拉伸性能好，可以被廣泛應(yīng)用于釣魚絲和薄膜包裝等領(lǐng)域。但是，在薄膜包裝應(yīng)用中，由于共聚尼龍6/66分子結(jié)構(gòu)的原因，其阻隔性能差，往往需要通過多層復(fù)合膜的形式來提高其阻隔性能，而多層復(fù)合膜加工工藝復(fù)雜，設(shè)備昂貴，極大的限制了尼龍6/66在薄膜包裝中的應(yīng)用。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種納米共聚尼龍6/66樹脂及其制備方法和其在薄膜包裝中的應(yīng)用。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種納米共聚尼龍6/66樹脂，以重量份計，主要由100份聚合單體、1~10份納米粒子和1~10份水制備而成；其中，所述聚合單體為己內(nèi)酰胺和己二酸己二胺鹽，所述納米粒子為蒙脫土。本發(fā)明的原料中采用水可以作為催化劑使用，催化己內(nèi)酰胺開環(huán)；同時水還具有溶劑的作用，用于己二酸己二胺鹽的溶解，保證其與己內(nèi)酰胺混合均勻。上述的納米共聚尼龍6/66樹脂，優(yōu)選的，所述聚合單體中己內(nèi)酰胺的質(zhì)量含量為75%~95%，己二酸己二胺鹽的質(zhì)量含量為5%~25%。采用質(zhì)量含量為75%~95%的己內(nèi)酰胺制備的納米共聚尼龍6/66樹脂呈無規(guī)結(jié)構(gòu)，熔點低，熔點在190~200℃，其加工性能和延展性能好，有利于其在薄膜包裝中的應(yīng)用。作為一個總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的納米共聚尼龍6/66樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）將聚合單體、納米粒子和水配成物料，加入高壓反應(yīng)釜中，將反應(yīng)釜抽成真空，排除反應(yīng)釜內(nèi)的空氣，再向反應(yīng)釜中通入高純氮氣；（2）再將反應(yīng)釜中的溫度升至220~250℃，并保持反應(yīng)釜的壓力為0.2~2.0MPa，反應(yīng)；（3）將反應(yīng)釜內(nèi)的壓力卸壓至常壓，再抽真空至壓力為-0.05~-0.1MPa，反應(yīng)；（4）向反應(yīng)釜中充氮氣至反應(yīng)釜內(nèi)的壓力不高于0.3MPa，并靜置；（5）將步驟（4）后得到的物料拉絲切粒、水煮、干燥，即得到所述的納米共聚尼龍6/66樹脂。本發(fā)明通過原位聚合的方法，將納米蒙脫土在聚合過程中直接分散到共聚尼龍6/66中，不僅可以使納米蒙脫土粒子分散更加均勻，所得產(chǎn)物阻隔性能更好，更加容易達(dá)到薄膜包裝高阻隔的要求，同時還使得所得產(chǎn)物力學(xué)性能也得到提高。上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟（2）中，反應(yīng)的時間為3~5小時。上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟（2）中，反應(yīng)釜內(nèi)的壓力為0.3~1.5MPa。上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟（3）中，卸壓過程和反應(yīng)過程中保持反應(yīng)釜內(nèi)的溫度為220~250℃。上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟（3）中，反應(yīng)的時間為2~6小時。上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟（4）中，靜置的時間為0.5~2h。上述的制備方法，優(yōu)選的，所述步驟（5）中，水煮是指在沸水中水煮12-24小時，并每隔3小時換一次水；所述干燥的過程是指先置于70-80℃下干燥（表干）8小時，再置于120℃的真空爐中干燥5-8小時。本發(fā)明的制備方法依次經(jīng)過正壓、負(fù)壓、正壓、常壓的操作進(jìn)行的，其中第一次正壓有利于己內(nèi)酰胺開環(huán)反應(yīng)；采用負(fù)壓有利于小分子水份脫除，使縮合反應(yīng)更加充分；第二次正壓是平衡過程中起保護(hù)作用，防止空氣進(jìn)入氧化聚合產(chǎn)物中。作為一個總的發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種上述的或上述的制備方法獲得的納米共聚尼龍6/66樹脂在薄膜包裝中的應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：（1）本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂具有高韌性、斷裂伸長率高、強度高且阻隔性能優(yōu)異等優(yōu)點，可用于薄膜包裝中。（2）本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂熔點在190~200℃，加工性能優(yōu)異。（3）本發(fā)明通過原位聚合的方法將納米蒙脫土應(yīng)用于共聚尼龍6/66中，得到的納米共聚尼龍6/66綜合性能好，拉伸強度和彎曲強度較普通共聚尼龍6/66提高10%左右；另外，該樹脂的阻隔性能優(yōu)越，透氧率比普通共聚尼龍6/66樹脂低一倍，比共聚尼龍6/66多層復(fù)合膜透氧率低。（4）本發(fā)明的制備方法相對于現(xiàn)有技術(shù)通過多層復(fù)合膜來提高尼龍6/66共聚樹脂的阻隔性能方法相比，本發(fā)明的制備方法更加簡單。具體實施方式為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合較佳的實施例對本發(fā)明作更全面、細(xì)致地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下具體的實施例。除非另有定義，下文中所使用的所有專業(yè)術(shù)語與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專業(yè)術(shù)語只是為了描述具體實施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。除有特別說明，本發(fā)明中用到的各種試劑、原料均為可以從市場上購買的商品或者可以通過公知的方法制得的產(chǎn)品。實施例1：一種本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂，主要由85Kg己內(nèi)酰胺、15Kg己二酸己二胺鹽、2Kg蒙脫土和2Kg水制備而成。本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）將85Kg己內(nèi)酰胺、15Kg己二酸己二胺鹽、2Kg蒙脫土和2Kg水配制成物料，加入到高壓反應(yīng)釜內(nèi)，先抽真空排除釜內(nèi)空氣后，再通入高純氮氣；（2）對反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，待反應(yīng)釜溫度上升后開啟攪拌裝置，并使反應(yīng)釜溫度控制在250℃、釜壓控制在0.35MPa，反應(yīng)3h；（3）打開卸壓閥，使釜壓降至常壓后抽真空（卸壓過程中溫度控制在220~250℃），使真空度控制在-0.08MPa，溫度在220~250℃，反應(yīng)4h；（4）最后充氮氣至反應(yīng)釜使釜內(nèi)壓力為0.2MPa，靜置平衡2h后，打開釜體底部出料閥，讓物料通過冷卻水槽，拉絲切粒、水煮（在沸水中水煮12小時，并每隔3小時換一次水）、干燥（先置于80℃下表干8小時，再置于120℃的真空爐中干燥5小時），即得到納米共聚尼龍6/66樹脂，測試樹脂性能見表1。對比例1：對比例1與實施例1的區(qū)別僅在于不含蒙脫土，測試樹脂性能見表1。實施例2：一種本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂，主要由82Kg己內(nèi)酰胺、18Kg己二酸己二胺鹽、2Kg蒙脫土和3Kg水制備而成。本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）將82Kg己內(nèi)酰胺、18Kg己二酸己二胺鹽、2Kg蒙脫土和3Kg水配制成物料，加入到高壓反應(yīng)釜內(nèi)，先抽真空排除釜內(nèi)空氣后，再通入高純氮氣；（2）對反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，待反應(yīng)釜溫度上升后開啟攪拌裝置，并使反應(yīng)釜溫度控制在240℃、釜壓控制在0.5MPa，反應(yīng)5h；（3）打開卸壓閥，使釜壓降至常壓后抽真空（卸壓過程中溫度控制在220~250℃），使真空度控制在-0.1MPa，溫度在220~250℃，反應(yīng)2h；（4）最后充氮氣至反應(yīng)釜使釜內(nèi)壓力為0.1MPa，靜置平衡1.5h后，打開釜體底部出料閥，讓物料通過冷卻水槽，拉絲切粒、水煮（在沸水中水煮12小時，并每隔3小時換一次水）、干燥（先置于80℃下表干8小時，再置于120℃的真空爐中干燥5小時），即得到納米共聚尼龍6/66樹脂，測試樹脂性能見表1。對比例2：對比例2與實施例2的區(qū)別僅在于不含蒙脫土，測試樹脂性能見表1。實施例3：一種本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂，主要由80Kg己內(nèi)酰胺、20Kg己二酸己二胺鹽、2Kg蒙脫土和4Kg水制備而成。本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）將80Kg己內(nèi)酰胺、20Kg己二酸己二胺鹽、2Kg蒙脫土和4Kg水配制成物料，加入到高壓反應(yīng)釜內(nèi)，先抽真空排除釜內(nèi)空氣后，再通入高純氮氣；（2）對反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，待反應(yīng)釜溫度上升后開啟攪拌裝置，并使反應(yīng)釜溫度控制在245℃、釜壓控制在0.6MPa，反應(yīng)4h；（3）打開卸壓閥，使釜壓降至常壓后抽真空（卸壓過程中溫度控制在220~250℃），使真空度控制在-0.05MPa，溫度在220~250℃，反應(yīng)6h；（4）最后充氮氣至釜內(nèi)壓力為0.1MPa，靜置平衡1h后，打開釜體底部出料閥，讓物料通過冷卻水槽，拉絲切粒、水煮（在沸水中水煮12小時，并每隔3小時換一次水）、干燥（先置于80℃下表干8小時，再置于120℃的真空爐中干燥5小時），即得到納米共聚尼龍6/66樹脂，測試樹脂性能見表1。對比例3：對比例3與實施例3的區(qū)別僅在于不含蒙脫土，測試樹脂性能見表1。實施例4：一種本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂，主要由85Kg己內(nèi)酰胺、15Kg己二酸己二胺鹽、3Kg蒙脫土和3Kg水制備而成。本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）將85Kg己內(nèi)酰胺、15Kg己二酸己二胺鹽、3Kg蒙脫土和3Kg水配制成物料，加入到高壓反應(yīng)釜內(nèi)，先抽真空排除釜內(nèi)空氣后，再通入高純氮氣；（2）對反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，待反應(yīng)釜溫度上升后開啟攪拌裝置，并使反應(yīng)釜溫度控制在230℃、釜壓控制在0.45MPa，反應(yīng)5h；（3）打開卸壓閥，使釜壓降至常壓后抽真空（卸壓過程中溫度控制在220~250℃），使真空度控制在-0.7MPa，溫度在220~250℃，反應(yīng)3h；（4）最后充氮氣至反應(yīng)釜中使釜內(nèi)壓力為0.1MPa，靜置平衡1.5h后，打開釜體底部出料閥，讓物料通過冷卻水槽，拉絲切粒、水煮（在沸水中水煮12小時，并每隔3小時換一次水）、干燥（先置于80℃下表干8小時，再置于120℃的真空爐中干燥5小時），即得到納米共聚尼龍6/66樹脂，測試樹脂性能見表1。實施例5：一種本發(fā)明的納米共聚尼龍6/66樹脂，包括以下組份的原料：80Kg己內(nèi)酰胺、20Kg己二酸己二胺鹽、3Kg蒙脫土和3Kg水。本發(fā)明的納米尼龍6/66樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1）將80Kg己內(nèi)酰胺、20Kg己二酸己二胺鹽、3Kg蒙脫土和3Kg水配制成物料，加入到高壓反應(yīng)釜內(nèi)，先抽真空排除釜內(nèi)空氣后，再通入高純氮氣；（2）對反應(yīng)釜進(jìn)行加熱，待反應(yīng)釜溫度上升后開啟攪拌裝置，并使反應(yīng)釜溫度控制在250℃、釜壓控制在0.65MPa，反應(yīng)4h；（3）打開卸壓閥，使釜壓降至常壓后抽真空（卸壓過程中溫度控制在220~250℃），使真空度控制在-0.8MPa，溫度在220~250℃，反應(yīng)2.5h；（4）最后充氮氣至反應(yīng)釜中使釜內(nèi)壓力為0.2MPa，靜置平衡1h后，打開釜體底部出料閥，讓物料通過冷卻水槽，拉絲切粒、水煮（在沸水中水煮12小時，并每隔3小時換一次水）、干燥（先置于80℃下表干8小時，再置于120℃的真空爐中干燥5小時），即得到納米共聚尼龍6/66樹脂，測試樹脂性能見表1。表1.各實施例樹脂、對比例樹脂和多層復(fù)合膜性能測試結(jié)果實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5對比例1對比例2對比例3對比例1所得樹脂制備的多層復(fù)合膜拉伸強度(MPa)727067757061605665斷裂伸長率%261338351230330247324341254彎曲強度(MPa)747778778163666865透氧率(cm3/m2.24h)202224201948505526由表1的測試數(shù)據(jù)可以看出本發(fā)明制備得到的納米共聚尼龍6/66樹脂，不僅保持了共聚尼龍6/66樹脂的高韌性，還提高了阻隔性能，其透氧率比普通共聚尼龍6/66樹脂降低一倍，比共聚尼龍6/66多層復(fù)合膜的阻隔性能更好，可以滿足薄膜包裝領(lǐng)域高阻隔要求的應(yīng)用。當(dāng)前第1頁1 2 3