本发明属于复合材料技术领域，具体地，涉及一种高强度的隔热尼龙材料。
背景技术：
尼龙是聚酰胺的俗称，是世界上出现的第一种合成纤维，具有良好的综合性能，包括力学性能、耐热性、耐磨损性、耐化学药品性和自润滑性，且摩擦系数低，有一定的阻燃性，易于加工，应用非常广泛。其中，尼龙就常用于隔热条的原材料的改性制备当中，以增加隔热条的耐热性、力学性能。
申请号为cn201911314262.4的中国专利就公开了一种高强度的隔热尼龙材料及其制备方法与应用，该种高强度的隔热尼龙材料包括以下组分:尼龙6650-75份，相容剂3-15份，偶联剂0.1-1份，润滑剂0.2-1.2份，抗氧剂0.1-1.5份，玻璃纤维22-28份；且此发明隔热尼龙材料在-30℃-90℃条件下具备良好的拉伸强度，但其使用最高温度并不高，且由于该发明中使用尼龙66为原料，不可避免的具有强吸水性，而吸收的水分能够减弱分子链间的作用力，对材料具有塑化效应，降低玻璃化温度，产品尺寸增加等现象，这些影响都不可避免的降低隔热条的机械性能，从而影响隔热条的使用。
因此，本发明提供一种高强度的隔热尼龙材料，以解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高强度的隔热尼龙材料，解决因原材料吸湿性而引起隔热尼龙材料的制品尺寸和物性变化的技术问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
一种高强度的隔热尼龙材料，包括以下重量份的原料:改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物40-85份、改性玻璃纤维15-35份、抗氧化剂0.5-2.5份。
所述改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物通过以下步骤制成:
步骤a、将对羟基甲基苯甲醛、甲苯、石油醚、乙醇、对甲苯磺酸加入带有冷凝回流管、搅拌磁子的三口烧瓶中，搅拌均匀后，用油浴锅将反应体系温度加热至93℃，以350r/min的搅拌速度搅拌，回流反应4-8h，然后将反应液过柱分离(乙酸乙酯:石油醚的体积比为2:1)，获得中间体1；将中间体1、苯、对甲苯磺酸加入带有冷凝回流管、搅拌磁子的三口烧瓶中，搅拌均匀后，用油浴锅将反应体系温度加热至63℃，在搅拌状态下，用滴液漏斗滴加七氟丙酸，滴加速度1滴/秒，回流反应6-12h，将反应液过柱分离(甲醇:氯仿的体积比为2:5)，获得中间体2；将中间体2、去离子水、甲酸加入带有冷凝回流管、搅拌磁子的三口烧瓶中，搅拌均匀后，用油浴锅将反应体系的温度加热至82℃，回流反应10h，在110℃下旋蒸1-2h，获得中间体3，反应式如下所示；
步骤b、将步骤a获得的中间体3、苯胺、苯胺盐酸盐加入带有搅拌磁子、通氮装置的四口烧瓶中，搅拌均匀后，用油浴锅将反应体系加热至113℃，并恒温反应2h，然后将反应体系升温至152℃，继续恒温反应1.5h，反应完毕，待体系降至55℃时，减压蒸馏30min，然后加入2mol/l的稀盐酸将剩余物质溶解，过滤，取滤液用2mol/l的稀氢氧化钠溶液中和至ph为7-8，此时产生沉淀，待沉淀完全后过滤，取滤饼反复洗涤3-5次，获得粗产品用乙醇/水重结晶两次，最后在60℃真空干燥24h，获得中间体4；将中间体4、三乙胺、甲苯加入带有搅拌器的三口烧瓶中，搅拌均匀后，然后加入己二酸，用水浴锅将反应体系加热至55℃，搅拌反应2-4h，获得中间体5，反应式如下所示；
步骤c、将己二胺、去离子水加入三口烧瓶中，搅拌均匀后，再在搅拌状态下加入己二酸，然后加入次亚磷酸钠，用水浴锅将反应体系升温至52℃，搅拌反应3h，反应结束后调节反应溶液的ph直至反应溶液澄清透明，然后将反应溶液置于空气中冷却，然后减压蒸馏除水，再过滤，取滤饼置于真空烘箱80℃条件下干燥12h，得到尼龙66盐单体，反应式如下所示；
步骤d、将步骤c获得的尼龙66盐单体溶于去离子水中，搅拌均匀形成尼龙66盐单体溶液，将步骤b获得的中间体5溶于二甲基亚砜中，搅拌均匀形成溶液a，将尼龙66盐单体溶液和溶液a混合均匀，倒入高压釜中，并高压釜抽真空、通氮气以排出反应釜中的空气，以70rpm速度搅拌并逐渐升温至235℃，且釜内压力设置为3mpa，保温保压反应3h，然后进行放气减压，并在1h内放气至常压，再通氮气1h以排出小分子产物，结束后在氮气保护下取出反应物，冷却后，将其粉碎并置于210℃的真空烘箱中8小时，获得改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物，反应式如下所示。
进一步地，步骤a中对羟基甲基苯甲醛、甲苯、石油醚、乙醇、对甲苯磺酸的用量比为0.1mol:30-50ml:1-3ml:0.3-0.4mol:0.4-0.7ml；中间体1、苯、对甲苯磺酸、七氟丙酸的用量比为0.1mol:40-70ml:0.4-0.7ml:0.15-0.18mol；中间体2、去离子水、甲酸的用量比为0.1mol:20-30ml:0.5-0.8ml。
进一步地，步骤b中，中间体3、苯胺、苯胺盐酸盐的用量比为0.1mol:0.11-0.13mol:4-6ml；中间体4、三乙胺、甲苯、己二酸的用量比为0.1mol:0.15-0.2mol:60-80ml:0.11-0.13mol。
进一步地，步骤c中己二胺、去离子水、己二酸、次亚磷酸钠的用量比为0.1mol:30-50ml:0.11-0.13mol:0.032mol。
进一步地，步骤d中尼龙66盐单体溶液和溶液a的质量比为7.5-9.2:1.8-2.5；尼龙66盐单体溶液中尼龙66盐单体和去离子水的质量比为0.8-1.4:0.6-1.2；溶液a中中间体5和二甲基亚砜的质量比为0.4-0.8:1.2-1.6。
进一步地，所述改性玻璃纤维为酸刻蚀后的玻璃纤维，具体酸刻蚀的方法参照期刊《复合材料学报》第28卷第4期2011年8月34-39页。
进一步地，所述抗氧化剂为受阻酚类、硫代酯类或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种。
该种高强度的隔热尼龙材料通过以下步骤制成:
步骤一、将干燥后的改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物和抗氧化剂加入高速共混机中，以900-1200r/min进行搅拌混合20-40min，获得预混料；
步骤二、将步骤一获得预混料和改性玻璃纤维加入挤出设备中，经熔融挤出，冷却，获得一种高强度的隔热尼龙材料。
进一步地，步骤二中挤出设备的温度为275-330℃，挤出速率为195-260r/min。
本发明的有益效果:
1、本发明首先对对羟基甲基苯甲醛的醛基进行了保护形成中间体1，再利用中间体1分子中的醇羟基与七氟丙酸中的羧基反应，获得中间体2，再对中间体2进行脱保护形成中间体3，再利用苯胺和中间体3的反应形成中间体4，且中间体4含有两个端氨基和含氟链，因此，利用中间体4和己二酸为聚酰胺的单体，发生缩聚反应形成含氟链的聚酰胺聚合物——中间体5，再利用中间体5和尼龙66单体盐进行溶液聚合形成改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物，此嵌段共聚物:
具有由芳香型二胺和脂肪二羧酸缩聚形成的半芳香型聚酰胺的结构，具有耐摩擦磨耗性，耐疲劳性和耐蠕变性，因其分子中含大量苯基，极大的提高了玻璃化转变温度和熔融温度，而且强度和刚性受温度变化的影响小，其吸湿性相较脂肪族聚酰胺也大幅度降低，由吸湿引起的制品尺寸和物性变化小；
含有大量含氟链，进一步降低了聚合物的表面能，使其的吸湿性能进一步降低，同时具有一定的耐污性能；
含有烷基链和尼龙66的分子链，使得聚合物的加工性能比芳香型聚酰胺要好。
2、本发明对玻璃纤维进行了酸刻蚀，使得玻璃纤维表面形成众多羟基，使其在共混挤出过程中，与改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物之间的相容性更好，促进分子链之间形成的氢键均匀地分布在复合材料体系内，增强获得的复合材料的机械性能。
综上所述，本发明提供的一种高强度的隔热尼龙材料具有优异的机械性能及加工性能，且吸湿性能低，因吸湿引起的制品尺寸和物性变化小。
具体实施方式
对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1:
改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物通过以下步骤制成:
步骤a、将对羟基甲基苯甲醛、甲苯、石油醚、乙醇、对甲苯磺酸加入带有冷凝回流管、搅拌磁子的三口烧瓶中，搅拌均匀后，用油浴锅将反应体系温度加热至93℃，以350r/min的搅拌速度搅拌，回流反应6h，然后将反应液过柱分离(乙酸乙酯:石油醚的体积比为2:1)，获得中间体1；将中间体1、苯、对甲苯磺酸加入带有冷凝回流管、搅拌磁子的三口烧瓶中，搅拌均匀后，用油浴锅将反应体系温度加热至63℃，在搅拌状态下，用滴液漏斗滴加七氟丙酸，滴加速度1滴/秒，回流反应10h，将反应液过柱分离(甲醇:氯仿的体积比为2:5)，获得中间体2；将中间体2、去离子水、甲酸加入带有冷凝回流管、搅拌磁子的三口烧瓶中，搅拌均匀后，用油浴锅将反应体系的温度加热至82℃，回流反应10h，在110℃旋蒸2h，获得中间体3；
步骤b、将步骤a获得的中间体3、苯胺、苯胺盐酸盐加入带有搅拌磁子、通氮装置的四口烧瓶中，搅拌均匀后，用油浴锅将反应体系加热至113℃，并恒温反应2h，然后将反应体系升温至152℃，继续恒温反应1.5h，反应完毕，待体系降至55℃时，减压蒸馏30min，然后加入2mol/l的稀盐酸将剩余物质溶解，过滤，取滤液用2mol/l的稀氢氧化钠溶液中和至ph为7，产生沉淀，待沉淀完全后过滤，取滤饼反复洗涤3次，获得粗产品用乙醇/水重结晶两次，最后在60℃真空干燥24h，获得中间体4；将中间体4、三乙胺、甲苯加入带有搅拌器的三口烧瓶中，搅拌均匀后，然后加入己二酸，用水浴锅将反应体系加热至55℃，搅拌反应4h，获得中间体5；
步骤c、将己二胺、去离子水加入三口烧瓶中，搅拌均匀后，再在搅拌状态下加入己二酸，然后加入次亚磷酸钠，用水浴锅将反应体系升温至52℃，搅拌反应3h，反应结束后调节反应溶液的ph直至反应溶液澄清透明，然后将反应溶液置于空气中冷却，然后减压蒸馏除水，再过滤，取滤饼置于真空烘箱80℃条件下干燥12h，得到尼龙66盐单体；
步骤d、将步骤c获得的尼龙66盐单体溶于去离子水中，搅拌均匀形成尼龙66盐单体溶液，将步骤b获得的中间体5溶于二甲基亚砜中，搅拌均匀形成溶液a，将尼龙66盐单体溶液和溶液a混合均匀，倒入高压釜中，并高压釜抽真空、通氮气以排出反应釜中的空气，以70rpm速度搅拌并逐渐升温至235℃，且釜内压力设置为3mpa，保温保压反应3h，然后进行放气减压，并在1h内放气至常压，再通氮气1h以排出小分子产物，结束后在氮气保护下取出反应物，冷却后，将其粉碎并置于210℃的真空烘箱中8小时，获得改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物。
各步骤中的原料用量比如表1所示。
表1
实施例2:
改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物通过以下步骤制成:
参照实施例1的步骤制备；
各步骤中的原料用量比如表2所示。
表2
实施例3:
改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物通过以下步骤制成:
参照实施例1的步骤制备；
各步骤中的原料用量比如表3所示。
表3
实施例4:
一种高强度的隔热尼龙材料，包括以下重量份的原料:改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物40份、改性玻璃纤维15份、抗氧化剂0.5份。其中，所述改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物为实施例1制备，所述改性玻璃纤维为酸刻蚀后的玻璃纤维，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂1010。
该种高强度的隔热尼龙材料通过以下步骤制成:
步骤一、将干燥后的改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物和抗氧化剂加入高速共混机中，以900r/min进行搅拌混合35min，获得预混料；
步骤二、将步骤一获得预混料和改性玻璃纤维加入挤出机中，经熔融挤出，且挤出机的温度为275℃，挤出速率为195r/min，然后冷却，获得一种高强度的隔热尼龙材料。
实施例5:
一种高强度的隔热尼龙材料，包括以下重量份的原料:改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物65份、改性玻璃纤维20份、抗氧化剂1份。其中，所述改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物为实施例2制备，所述改性玻璃纤维为酸刻蚀后的玻璃纤维，所述抗氧化剂为硫代酯类抗氧化剂dltp。
该种高强度的隔热尼龙材料通过以下步骤制成:
步骤一、将干燥后的改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物和抗氧化剂加入高速共混机中，以1000r/min进行搅拌混合35min，获得预混料；
步骤二、将步骤一获得预混料和改性玻璃纤维加入挤出设备中，经熔融挤出，且出机的温度为295℃，挤出速率为200r/min，然后冷却，获得一种高强度的隔热尼龙材料。
实施例6:
一种高强度的隔热尼龙材料，包括以下重量份的原料:改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物85份、改性玻璃纤维35份、抗氧化剂2.5份。其中，所述改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物为实施例3制备，所述改性玻璃纤维为酸刻蚀后的玻璃纤维，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧剂168。
该种高强度的隔热尼龙材料通过以下步骤制成:
步骤一、将干燥后的改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物和抗氧化剂加入高速共混机中，以1200r/min进行搅拌混合35min，获得预混料；
步骤二、将步骤一获得预混料和改性玻璃纤维加入挤出设备中，经熔融挤出，且出机的温度为330℃，挤出速率为260r/min，然后冷却，获得一种高强度的隔热尼龙材料。
实施例7:
聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物通过以下步骤制成:
步骤a、将对羟基甲基苯甲醛、苯胺、苯胺盐酸盐加入带有搅拌磁子、通氮装置的四口烧瓶中，搅拌均匀后，用油浴锅将反应体系加热至113℃，并恒温反应2h，然后将反应体系升温至152℃，继续恒温反应1.5h，反应完毕，待体系降至55℃时，减压蒸馏30min，然后加入2mol/l的稀盐酸将剩余物质溶解，过滤，取滤液用2mol/l的稀氢氧化钠溶液中和至ph为8.5，产生沉淀，待沉淀完全后过滤，取滤饼反复洗涤3次，获得粗产品用乙醇/水重结晶两次，最后在60℃真空干燥24h，获得中间体6；将中间体6、三乙胺、甲苯加入带有搅拌器的三口烧瓶中，搅拌均匀后，然后加入己二酸，用水浴锅将反应体系加热至55℃，搅拌反应4h，获得中间体7，反应式如下所示；
步骤b、将己二胺、去离子水加入三口烧瓶中，搅拌均匀后，再在搅拌状态下加入己二酸，然后加入次亚磷酸钠，用水浴锅将反应体系升温至52℃，搅拌反应3h，反应结束后调节反应溶液的ph直至反应溶液澄清透明，然后将反应溶液置于空气中冷却，然后减压蒸馏除水，再过滤，取滤饼置于真空烘箱80℃条件下干燥12h，得到尼龙66盐单体；
步骤c、将步骤b获得的尼龙66盐单体溶于去离子水中，搅拌均匀形成尼龙66盐单体溶液，将步骤a获得的中间体7溶于二甲基亚砜中，搅拌均匀形成溶液a，将尼龙66盐单体溶液和溶液a混合均匀，倒入高压釜中，并高压釜抽真空、通氮气以排出反应釜中的空气，以70rpm速度搅拌并逐渐升温至235℃，且釜内压力设置为3mpa，保温保压反应3h，然后进行放气减压，并在1h内放气至常压，再通氮气1h以排出小分子产物，结束后在氮气保护下取出反应物，冷却后，将其粉碎并置于210℃的真空烘箱中8小时，获得聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物，反应式如下所示。
对比例1:
一种高强度的隔热尼龙材料，包括以下重量份的原料:尼龙6640份、改性玻璃纤维15份、抗氧化剂0.5份。其中，所述改性玻璃纤维为酸刻蚀后的玻璃纤维，所述抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂1010。
该种高强度的隔热尼龙材料制备步骤参照实施例4的制备步骤。
对比例2:
一种高强度的隔热尼龙材料，包括以下重量份的原料:改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物65份、抗氧化剂1份。其中，所述改性聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物为实施例2制备，所述改性玻璃纤维为酸刻蚀后的玻璃纤维，所述抗氧化剂为硫代酯类抗氧化剂dltp。
该种高强度的隔热尼龙材料制备步骤参照实施例5的制备步骤。
对比例3:
一种高强度的隔热尼龙材料，包括以下重量份的原料:聚酰胺/尼龙66嵌段共聚物85份、改性玻璃纤维35份、抗氧化剂2.5份。其中，所述改性聚酰胺为实施例7制备，所述改性玻璃纤维为酸刻蚀后的玻璃纤维，所述抗氧化剂为亚磷酸酯类抗氧剂168。
该种高强度的隔热尼龙材料制备步骤参照实施例5的制备步骤。
将实施例4-6和对比例1-3获得的高强度的隔热尼龙材料进行以下性能测试:拉伸强度:按照gb/t1040塑料拉伸性能的测定进行测试；
弯曲强度:按照gb/t9341塑料弯曲性能的测定进行测试；
简支梁缺口冲击强度:按照gb/t1043塑料简支梁冲击性能进行测试；
热变形温度:按照gb/t1634塑料负荷变形温度的测定进行测试；
吸水率:将测试样条在常温下放入水中浸泡72h后，测定其吸水率；
耐水性能:按照gb/t6682常温浸泡试验(b方法)进行测试，将试样放在gb/t6682规定的三级水中(温度为23℃±2℃)中浸泡1000h，然后室温放置48h再进行室温抗拉特征值的测定。
测得的数据如表4所示。
表4
在上述表格中，从拉伸强度、弯曲强度、冲击强度和热变形温度可以看出实施例4-6获得高强度的隔热阻尼材料的机械性能和耐热性能好与对比例1-3的对应的性能，从吸水率可以看出实施例4-6获得高强度的隔热阻尼材料的吸水性小于对比例1-3的对应性能，从横向抗拉特征值可以看出实施例4-6获得高强度的隔热阻尼材料的耐水性好于对比例1-3的对应性能。
在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
