专利名称：一种耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种铸型尼龙复合材料及其制造方法，属材料科学技术 领域。
背景技术：
在现在技术中，铸型尼龙是一种被广泛应用的工程塑料，聚合温度 低，结晶度高，分子量大，具有较好的物理、机械性能、力学性能，有 耐油脂、耐化学腐蚀等特点。但是，在低温下，铸型尼龙与其它非改性 的塑料一样，其性能大大降低，存在弯曲强度、抗冲击强度及抗压强度 偏低，耐磨性、自滑性欠隹、结构尺寸不稳定等问题。特别是在低温环 境下，产品易出现龟裂现象，冲击强度及刚性明显下降，影响其在低温 地区或低温领域的使用。经改性后的铸型尼龙的特点是质量轻，减振 降噪，良好的回弹性，韧性好，抗冲击，耐疲劳，机械性能好。随着应 用领域的日益扩展，用户对性能的要求越来越高。多年来，国内外已纷 纷研究开发各种高强度、高抗冲击或功能性的聚酰胺复合材料，但对其研 究的结果重在单一提高刚性或单一提高韧性。而对既能提高韧性又能提高刚性的报道，尤其在低温下(-5(TC)具有良好的抗冲击性能而又保持常温下的刚性基本不变的报道没有出现。总的来说,有的产品能够改善铸 型尼龙的性能，但未能有效解决既保持或提高原材料的刚性而又提高原 材料的韧性方面的问题；也有产品的技术资料显示低温耐冲击复合材料 的，但其刚性相对其原材料明显下降。如CN200510024996.0专利，公开一种耐寒、抗冲击和高强度铸型 尼龙复合材料及其制造方法，它主要由聚酰胺单体,表面处理剂、二氧化 硅(Si02)单体、分散介质、增韧剂组成，具有一定程度的韧性和刚性，适用于在低温环境下使用，但存在成份多、耐寒性能不明显，工艺复杂、 成本高等问题。又如CN2007100558847.X专利，公开一种由己内酰胺、玻璃微珠、 甲醇钠和甲苯二异氰酸酯，具有较高的抗冲击强度及抗压强度等优点， 但存在耐寒性能不明显、韧性不高、生产成本高等缺点。发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼 龙，其具有铸型尼龙的良好性能特点，又大大提高原材料的韧性、耐寒性， 优良的抗冲击强度及抗压强度、耐热性、低温韧性，产品内壁光滑无阻 力，不结垢，同时又具有产品加工性能好，加工方便，无毒性、无二次 污染、环保节能的特点。本发明要解决的另一技术问题是一种耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼 龙的制造方法，其工艺简单、操作方便、节约能源、节约原料、安全环 保、生产成本低。为了解决上述技术问题，本发明的技术方案中各原料组份及重量百 分数为聚酰胺单体65. 4 — 96%催化剂采用NaOH或甲醇钠0.1 — 0. 65%活化剂采用异氰酸酯类0. 1 - 1. 3%增韧剂 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C6H18N3OP1.9- 13%本发明所用的聚酰胺单体为己内酰胺(C6HuN0 )。本发明所用的催化剂为氢氧化钠或甲醇钠，增韧剂采用六甲基磷酰 三胺(HPT) C6Hi8N30P，活化剂异氰酸酯类采用三苯甲烷三异氰酸酯或甲 苯二异氰酸酯。各主要成份的作用如下己内酰胺QiuNO为铸型尼龙的主要原材料，具有酰胺基团-C0NH-。六甲基磷酰三胺具有强极性的分子结构，在介入尼龙大分子之间后， 与极性的酰胺基团发生偶合作用，削弱了尼龙大分子链间的作用力，使 得氢键数目减少，大分子排列的规整性下降，随着其用量的增大，上述 变化的倾向更加明显，最终会促使铸型尼龙由原来结晶度较高的结晶型 高聚物向无定型含量渐增的韧性高聚物转化。玻璃微珠可以提高尼龙的耐热性、刚性、尺寸稳定性，增加强度和 弹性模量，最突出的特点是能大范围降低成本。活化剂三苯甲烷三异氰酸酯含有三个氰酸根官能团，所以具有三维 结构和更好的活性，利用该活化剂能显著提高其冲击强度和低温韧性。由于分子量增大，铸型尼龙密度增大，耐化学品腐蚀和耐水溶胀明强耐磨材料采用玻璃微珠，200-400目1.9-19.6%
显增加，提高了制品的耐热性、刚性、尺寸稳定性、耐化学品腐蚀等性 能。由于结晶度的提高且细化，使各项力学性能显著提出高，耐磨性也人人提咼o经实验证明，本发明各组份及重量百分数为采用下列配方，耐寒、抗 冲击和韧性效果较好。聚酰胺单体 73 - 90. 5%催化剂 采用NaOH、甲醇钠 0.08 - 0.36 %活化剂 采用三苯甲烷三异氰酸酯 0.25-1% 增韧剂 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C孔8NsOP 3.8 - 11% 玻璃微珠采用中空微珠，200-400目 5.37-14.6% 经实验证明，本发明各组份及重量百分数为采用下列配方，耐寒、 抗冲击和韧性效果好。 聚酰胺单体催化剂 采用NaOH、甲醇钠 活化剂 采用三苯甲垸三异氰酸酯 增韧剂 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C6H18N30P 玻璃微珠采用中空微珠，250-350目82. 9-86. 2% 0. 1-0. 13 % 0.17-0. 41% 6. 8-8. 3% 6. 8—8. 3%经实验证明，本发明各组份及重量百分数为采用下列配方，耐寒、抗 冲击和韧性效果最好。聚酰胺单体 83% 催化剂 采用NaOH 0. 1%活化剂 采用三苯甲烷三异氰酸酯0. 3%
增韧剂 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C晶晶OP 8.3% 玻璃微珠采用中空微珠，300目 8.3%本发明的工艺流程如下1. 将己内酰胺在60-9(TC融化；2. 加入玻璃微珠和增韧剂六甲基磷酰三胺(HPT)，在〈0.2KPa 的真空下脱水10 — 30分钟，温度在1 1 0 — 1 5 0 °C;3. 脱水完毕后,加入催化剂氢氧化钠或甲醇钠，再次真空脱水或甲 醇，时间2 0 — 5 0分钟，温度1 3 0 — 1 5 0 °C;4. 脱完水后，加入异氰酸酯类活化剂，充分混合均匀后，快速倒 入已经在l 6 0 — 1 9 5 。C保温的模具中，自然冷却后脱模，得到成型尼龙制品。本专利实施例性能与纯铸型尼龙性能比较如下:项 目纯铸型尼龙本专利实施例性能收縮率较差好尺寸稳定性较差好热变形温度x:80100吸水率％0. 620.31拉伸强度/MPa6878弯曲强度/MPa121130低温断裂伸长率％1665简支梁冲击强度/KJ/m290未断裂 本配方生产的产品较纯铸型尼龙产品，制品收缩率明显降低，热变形温度增加2(TC，其拉伸强度提高15%，弯曲强度提高7%，冲击强度大 幅提高，低温断裂伸长率提高306%,从而耐寒性大大提高，用来满足承 受冲击载荷和低温室外使用的实际需要。因为本配方利用玻璃微珠作为 填料，玻璃微珠较其他填料在价格占有极大优势，使生产成本降低约10%， 而综合性能上还有所提高，所以本配方生产的制品生产成本低，耐寒性 能、抗冲击和高韧性的特点突出，综合机械性能优良，填料分布均匀， 耐腐蚀性好、耐磨性好、无毒性、无二次污染，产品内壁光滑无祖力， 不结垢，外观光泽优良，施工安装方便，。本工艺主要用来制备大口径尼 龙管道或复合尼龙钢管道，用原材料来源广泛易得，生产成本低，使用 寿命长，生产周期短。因其适应温度范围大，优异的耐寒性能，大大扩 大产品的应用范围，可以广泛应用于我国北方省市，尤其东北、大西北 等寒冷地区的盐碱地石油天然气运输管道、化工和矿山浆料输送、火电 厂粉煤灰输送、江河湖海疏浚的泥沙输送等领域。附國说明下面结合附图
和具体实施例对本发明做进一歩详细的说明 附图是本发明的工艺^E程图。
具体实施方式
实施例l本发明的技术方案中各原料组分及重量百分数为
聚酰胺单体催化剤 采用氢氧化钠活化剂 采用三苯甲烷三异氰酸酯增韧剂 采用六甲基磷酰三胺(HPT) CA晶OP96% 0.1% 0. 1% 1.9% 1.9%玻璃微珠400目 本发明实施例的工艺流程 各原料组分按以下步骤操作1. 将己内酰胺在6(TC融化；2. 加入玻璃微珠和六甲基磷酰三胺(H P T )，在<0. 2KPa的真空 下脱水20分钟，温度在13 0。C;3. 脱水完毕后，加入氢氧化钠，再次真空脱水，时间30分钟，温度 140°C;4. 脱完水后，加入活化剂三苯甲烷三异氰酸酯，充分混合均匀后， 快速倒入已经在18(TC保温的模具中，自然冷却后到15(TC脱模，得到 成型尼龙制品。实施例2本发明的技术方案中各原料组分及重量百分数为 聚酰胺单体 65.4%催化剂 采用甲醇钠 0.65%活化剂 采用甲苯二异氰酸酯 1.3%增韧剂 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C6H18N30P 13%玻璃微珠200目 19.6%
本发明实施例的工艺流程:各原料组分按以下步骤操作L将己内酰胺在6(TC融化；2. 加入玻璃微珠和六甲基磷酰三胺(HPT)，在〈0.2KPa的真空 下脱水20分钟，温度在130。C;3. 脱水完毕后，加入甲醇钠，再次真空脱甲醇，时间3 0分钟，温 度140。C;4. 脱完水后，加入活化剂三苯甲烷三异氰酸酯，充分混合均匀后， 快速倒入已经在18(TC保温的模具中，自然冷却到15(TC脱模，得到成型尼龙制0本发明的技术方案中各原料组分及重量百分数为:聚酰胺单体催化剂 采用NaOH活化剂 采用三苯甲烷三异氰酸酯增韧剂 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C6H18N30P玻璃微珠250目本发明实施例的工艺流程各原料组分按以下步骤操作1. 将己内酰胺在6(TC融化；2. 加入玻璃微珠和六甲基磷酉 下脱水20分钟，温度在13 0。C;86. 2% 0. 1% 0.17% 6. 8% 6. 8%i三胺(HPT)，在〈0.2KPa的真空 3. 脱水完毕后，加入氢氧化钠，再次真空脱水，时间30分钟，温度1 4(TC;4. 脱完水后，加入活化剂三苯甲烷三异氰酸酯，充分混合均匀后， 快速倒入已经在180。C保温的模具中，自然冷却然冷却到15(TC后脱模， 得到成型尼龙制品。实施例4本发明的技术方案中各原料组分及重量百分数为 聚酰胺单体 73% 催化剂 采用NaOH 0.36%活化剂 采用三苯甲烷三异氰酸酯 1% 增韧剂 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C6H18N3OP 11% 玻璃微珠350目 14 6%本发明实施例的工艺流程 各原料组分按以下步骤操作1. 将己内酰胺在6(TC融化；2. 加入玻璃微珠和六甲基磷酰三胺(H P T )，在<0. 2KPa的真空 下脱水20分钟，温度在13(TC;3. 脱水完毕后，加入氢氧化钠，再次真空脱水，时间30分钟，温度 1 40。C;4脱完水后，加入活化剂三苯甲烷三异氰酸酯，充分混合均匀后， 快速倒入已经在18(TC保温的模具中，自然冷却到15(TC后脱模，得到成 型尼龙制品。
实施例5本发明的技术方案中各原料组分及重量百分数为 聚酰胺单体催化剂 采用NaOH83% 0. 1%活化剂 采用三苯甲烷三异氰酸酯 0.3% 增韧剂 采用六甲基磷酰三胺(HPT) CAAOP 8. 3%玻璃微珠300目8. 3%本发明实施例的工艺流程 各原料组分按以下步骤操作1. 将己内酰胺在6crc融化；2. 加入玻璃微珠和六甲基磷酰三胺(HPT)，在〈0.2KPa的真空 下脱水20分钟，温度在13(TC;3. 脱水完毕后，加入氢氧化钠，再次真空脱水，时间30分钟，温度 1 40°C;4. 脱完水后，加入活化剂三苯甲烷三异氰酸酯，充分混合均匀后， 快速倒入已经在18(TC保温的模具中，自然冷却到15(TC后脱模，得到成 型尼龙制品。按实施例相同方法和条件所得的样品的性能列于表项 百实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5收縮率较好较好较好较好好尺寸稳定性较好较好较好较好好热变形温度t:85949095100吸水率％0. 540. 520. 480. 380. 31拉伸强度/MPa7073727678弯曲强度/MPa123124125125125低温断裂伸长率％5055546365简支梁冲击强度 /KJ/m2未断裂未断裂未断裂未断裂未断裂
权利要求
1. 一种耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙，其特征在于以己内酰胺为基本原料、NaOH或甲醇钠为催化剂，异氰酸酯类活化剂，六甲基磷酰三胺为增韧剂，玻璃微珠为增强耐磨材料，各组分在聚合体总重量的重量百分比为己内酰胺 65.4-96％；NaOH或甲醇钠 0.1-0.65％；异氰酸酯类0.1-1.3％；六甲基磷酰三胺1.9-13％；玻璃微珠 1.9-19.6％。
2. 按权利要求1所述的耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙，其特 征在于它包括己内酰胺、NaOH、三苯甲烷三异氰酸酯、六甲基磷酰三胺、玻璃微珠，各组分在聚合体总重量的重量百分比为己内酰胺 65.4-96%; NaOH 0， 1 - 0. 65%;三苯甲烷三异氰酸酯 0. 1 - 1. 3%;六甲基磷酰三胺 1,9-13%; 玻璃微珠 1.9- 19. 696。
3. 按权利要求1所述的耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙，其特征 在于它包括己内酰胺、NaOH或甲醇钠、三苯甲烷三异氰酸酯、六 甲基磷酰三胺、玻璃微珠，各组分在聚合体总重量的重量百分比为己内酰胺 73 -90.5%; NaOH或甲醇钠 0. 08 - 0. 36%;三苯甲烷三异氰酸酯 0. 25 - 1%;六甲基磷酰三胺 3.8-11%; 玻璃微珠 5. 37 - 14. 6%。
4. 按权利要求1所述的耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙，其特征 在于它包括己内酰胺、NaOH、三苯甲烷三异氰酸酯、六甲基磷酰三 胺、玻璃微珠，各组分在聚合体总重量的重量百分比为己内酰胺 82.9 -86.2%;NaOH 0.1 - 0.13%;三苯甲烷三异氰酸酯 0. 17 - 0. 41%;六甲基磷酰三胺 6.8-8.3%; 玻璃微珠 6. 8 - 8. 3%。
5. 按权利要求2所述的耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙，其特 征在于它包括己内酰胺、NaOH、三苯甲垸三异氰酸酯、六甲基磷酰 三胺、玻璃微珠，各组分在聚合体总重量的重量百分比为己内酰胺 83%; NaOH 0. 1%;三苯甲烷三异氰酸酯 0.3%; 六甲基磷酰三胺 8. 3%;玻璃微珠 8.3%。
6. 按权利要求1至5其中任一项所述的耐寒、抗冲击和高韧性 铸型尼龙，其特征在于所述玻璃微珠为中空微粒，200-400目。
7. 按权利要求6所述的耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙，其特 征在于所述玻璃微珠为中空微粒，300目。
8. —种耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙的制造方法，其特征在 于它的具体工艺流程如下 (1) 将己内酰胺在60-90'C融化；(2) 加入玻璃微珠和增韧剂六甲基磷酰三胺(HPT)，在< 0. 2KPa的真空下脱水10 — 30分钟，温度在1 1 0 — 1 5 0 。C;(3) 脱水完毕后，加入催化剂氢氧化钠或甲醇钠，再次真空脱水 或甲醇，时间2 0 _ 5 0分钟，温度1 3 0 — 1 5 0 °C;(4) 脱完水后，加入活化剂异氰酸酯类，充分混合均匀后，快速 倒入已经在16 0 — 195 r保温的模具中，自然冷却后脱模，得到 成型尼龙制品。
全文摘要
本发明公开了一种耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙及其制造方法。其组分及重量百分比为己内酰胺 65.4-96％、NaOH或甲醇钠 0.1-0.65％、异氰酸酯类活化剂 0.1-1.3％、六甲基磷酰三胺 1.9-13％、玻璃微珠 1.9-19.6％。其工艺流程如下(1)将己内酰胺在60-90℃融化；(2)加入玻璃微珠和增韧剂六甲基磷酰三胺(H P T)，在＜0.2KPa的真空下脱水；(3)加入催化剂氢氧化钠或甲醇钠，再次真空脱水或甲醇；(4)加入活化剂异氰酸酯类，充分混合均匀后，快速倒入模具中，自然冷却后脱模，得到成型尼龙制品。采用这样的方法制成的铸型尼龙产品，具有优良的耐寒、抗冲击和高韧性的特点。
文档编号C08K5/00GK101392096SQ20081019858
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月17日 优先权日2008年9月17日
发明者斌 李, 棱 邱, 邱玉佩 申请人:邱玉佩