本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種聚乙烯醇改性的耐水型石膏-聚酰胺6復(fù)合材料，及其制備工藝。
背景技術(shù)：
新型超高強(qiáng)水泥基材料復(fù)合材料以其優(yōu)異的抗壓、抗彎、抗拉、耐磨、耐腐蝕等超強(qiáng)耐久性性能，是實(shí)現(xiàn)建筑業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)高強(qiáng)及超高強(qiáng)水泥基材料表現(xiàn)出脆性大、收縮大，早期開(kāi)裂嚴(yán)重等一系列突出問(wèn)題。
張宇在其碩士學(xué)位論文《超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料及其制品研究》中，利用天然河砂、粉煤灰、礦粉、硅灰等礦物摻合料，以及不同摻量鋼纖維制備系列超高強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，單摻粉煤灰或礦粉時(shí)可以明顯改善其工作性，摻高效減水劑也可改善其工作性。但是存在強(qiáng)度、力學(xué)性能不足。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種聚乙烯醇改性的耐水型石膏-聚酰胺6復(fù)合材料及其制備工藝，依照該工藝制備的復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性及耐水性。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：
一種聚乙烯醇改性的耐水型石膏-聚酰胺6復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：
a.邊攪拌邊將1-2重量份聚乙烯醇粉末1:5-10加入蒸餾水中，使其充分浸潤(rùn)、溶脹、分散，然后放入85-95℃的熱水浴中加熱，用玻璃棒不斷攪拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液；
b.邊攪拌邊將3-4重量份氯化鋇1:5-10倒入蒸餾水中，充分?jǐn)嚢枞芙?，得氯化鋇溶液；將2-3重量份甲基硅醇鈉1:5-10溶于蒸餾水中，得甲基硅醇鈉溶液；將a中所得聚乙烯醇溶液與氯化鋇溶液、甲基硅醇鈉溶液混合，攪拌均勻得復(fù)合膠液；將其加入10-20重量份石膏粉中，攪拌均勻，得耐水型石膏；
c.向1-2重量份偶聯(lián)劑kh560中1:40-50加入乙醇，攪拌稀釋均勻，將b中所得耐水型石膏投入高速混合機(jī)中，升溫至80-90℃，采用霧化方法將稀釋后的偶聯(lián)劑噴霧到石膏中，混合20-40min后，置于60-70℃的真空烘箱中干燥2-3h，得偶聯(lián)改性耐水型石膏；
d.超聲分散工藝：向4-6重量份聚乙烯吡咯烷酮中1:5-10加蒸餾水，用磁力攪拌器攪拌至完全溶解，得表面活性劑溶液；加入1-2重量份多壁碳納米管，繼續(xù)用磁力攪拌器攪拌10-20min后，置于超聲細(xì)胞破碎儀中超聲30-40min，離心20-30min，得到多壁碳納米管分散液；
e.將60-80重量份聚酰胺6在90-100℃下烘干6-8h，投入離速混合機(jī)中，將0.5-1重量份白油在噴霧條件下噴灑到聚酰胺6表面，高速混合10-20min；投入c、d中所得物料，高速混合20-30min后，加入到雙螺桿擠出機(jī)中造粒，得到復(fù)合材料。
其中，步驟d中所述離心速度為2000-3000rpm。步驟e中所述雙螺桿擠出機(jī)擠出溫度為200-230℃，螺桿轉(zhuǎn)速為180-200r/min。
本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理如下：
多壁碳納米管(mwcnt)具有高長(zhǎng)徑比，將其添加到石膏中具有纖維增韌和納米填充的特性，所得復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高體積穩(wěn)定性及高抗?jié)B透性；以非離子型表面活性劑聚乙烯吡咯烷酮(pvp)為改性劑，結(jié)合超聲分散工藝對(duì)mwcnt的分散效果好，顯著改善了復(fù)合材料的力學(xué)性能。
在石膏粉中摻加氯化鋇和聚乙烯醇可以減少其孔隙率，摻加甲基硅醇鈉可以在石膏粉晶體間生成非晶體物質(zhì)，起到保護(hù)晶體接觸點(diǎn)的作用；復(fù)配使用可以使晶體結(jié)構(gòu)變得密實(shí)，顯著降低了石膏制品的吸水率。采用偶聯(lián)劑kh560對(duì)石膏粉進(jìn)行表面改性，將其與聚酰胺6熔融共混，制得復(fù)合材料；石膏粉的加入起到了異相成核的作用，提高了聚酰胺6的結(jié)晶溫度和結(jié)晶度；改性后的石膏能夠均勻分散在聚酰胺6中，兩者的界面粘結(jié)效果較好；提髙了復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度，更有利于提高聚酰胺6的熱穩(wěn)定性。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例
一種聚乙烯醇改性的耐水型石膏-聚酰胺6復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進(jìn)行：
a.邊攪拌邊將1kg聚乙烯醇粉末1:5加入蒸餾水中，使其充分浸潤(rùn)、溶脹、分散，然后放入85-95℃的熱水浴中加熱，用玻璃棒不斷攪拌至完全溶解，得聚乙烯醇溶液；
b.邊攪拌邊將3kg氯化鋇1:5倒入蒸餾水中，充分?jǐn)嚢枞芙?，得氯化鋇溶液；將2kg甲基硅醇鈉1:5溶于蒸餾水中，得甲基硅醇鈉溶液；將a中所得聚乙烯醇溶液與氯化鋇溶液、甲基硅醇鈉溶液混合，攪拌均勻得復(fù)合膠液；將其加入20kg石膏粉中，攪拌均勻，得耐水型石膏；
c.向1kg偶聯(lián)劑kh560中1:45加入乙醇，攪拌稀釋均勻，將b中所得耐水型石膏投入高速混合機(jī)中，升溫至80-90℃，采用霧化方法將稀釋后的偶聯(lián)劑噴霧到石膏中，混合30min后，置于60-70℃的真空烘箱中干燥3h，得偶聯(lián)改性耐水型石膏；
d.超聲分散工藝：向4kg聚乙烯吡咯烷酮中1:5加蒸餾水，用磁力攪拌器攪拌至完全溶解，得表面活性劑溶液；加入1kg多壁碳納米管，繼續(xù)用磁力攪拌器攪拌15min后，置于超聲細(xì)胞破碎儀中超聲35min，離心25min，得到多壁碳納米管分散液；
e.將80kg聚酰胺6在90-100℃下烘干6h，投入離速混合機(jī)中，將0.5kg白油在噴霧條件下噴灑到聚酰胺6表面，高速混合15min；投入c、d中所得物料，高速混合25min后，加入到雙螺桿擠出機(jī)中造粒，得到復(fù)合材料。
其中，步驟d中所述離心速度為2500rpm。步驟e中所述雙螺桿擠出機(jī)擠出溫度為220℃，螺桿轉(zhuǎn)速為200r/min。