一种多层改性浇铸尼龙材料的制作方法

文档序号:11803950阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种多层改性浇铸尼龙材料,其包括选自耐磨层、增韧层和增强层中的至少两层,所述耐磨层的材质为耐磨浇铸尼龙,所述增韧层的材质为增韧浇铸尼龙,所述增强层的材质为增强浇铸尼龙。

2.根据权利1的多层改性浇铸尼龙材料,其中所述耐磨浇铸尼龙、增韧浇铸尼龙、增强浇铸尼龙各自独立地通过选自下列改性方法中的一种或多种对浇铸尼龙进行改性制备得到:共聚改性、共混改性、填充改性、化学改性。

3.根据权利1或2的多层改性浇铸尼龙材料,其中所述耐磨层、增韧层或增强层之间通过逐层浇铸(例如逐层离心浇铸)的方法复合。

4.根据权利1至3任一项的多层改性浇铸尼龙材料,其中所述多层浇铸尼龙材料的各层依次为耐磨层和增强层,或者依次为耐磨层和增韧层,或者依次为耐磨层、增强层和增韧层。

5.根据权利1至4任一项的多层改性浇铸尼龙材料,所述耐磨浇铸尼龙中含有(例如填充有)耐磨改性剂,

优选地,所述耐磨改性剂为固体润滑剂和/或液体润滑剂;

优选地,所述固体润滑剂为石墨颗粒和/或MoS2颗粒;

优选地,所述液体润滑剂为选自基础油、矿物油、润滑油和润滑脂中的一种或多种(例如选自聚二乙二醇醚基础润滑油脂、全氟醚基础润滑油脂、聚乙二醇润滑油脂和聚烯烃基础润滑油脂中的一种或多种);

优选地,耐磨浇铸尼龙由己内酰胺、催化剂、活化剂和耐磨改性剂制成,

优选地,己内酰胺和耐磨改性剂的质量比优选为100:3~15。

6.根据权利5的多层改性浇铸尼龙材料,其中所述的耐磨浇铸尼龙具有以下一项或多项性能指标:

a)磨损量≤4mg,优选≤3mg,更优选≤2mg;

b)摩擦系数≤0.5,优选≤0.4,更优选≤0.3。

7.根据权利1至6任一项的多层改性浇铸尼龙材料,所述增强浇铸尼龙中含有(例如填充有)增强改性剂,

优选地,所述增强改性剂优选为纤维和/或晶须,纤维或晶须的直径优选为1~4μm,长度优选为50~200μm;

优选地,纤维选自碳纤维、玻璃纤维和碳纳米管中的一种或多种;

优选地,晶须选自有机晶须和/或无机晶须,例如选自纤维素晶须、聚4-羟基苯甲酸酯晶须、聚丙烯酸丁酯-苯乙烯晶须、石墨晶须和聚钛酸钾晶须中的一种或多种;

优选地,所述增强改性剂经过表面处理剂处理,所述表面处理剂可以选自硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂和铝酸酯偶联剂的一种或多种;

优选地,增强浇铸尼龙由己内酰胺、催化剂、活化剂和增强改性剂制成;

优选地,己内酰胺和增强改性剂的质量比优选为100:10~20。

8.根据权利7的多层改性浇铸尼龙材料,其中所述增强浇铸尼龙具有以下一项或多项性能指标:

c)拉伸强度≥70MPa,优选≥90MPa,更优选≥110MPa;

d)弯曲强度≥90MPa,优选≥110MPa,更优选≥130MPa;

e)压缩强度≥80MPa,优选≥100MPa,更优选≥120MPa。

9.根据权利1至8任一项的多层改性浇铸尼龙材料,所述增韧浇铸尼龙中含有(例如填充有)增韧改性剂,

优选地,所述增韧改性剂优选为纳米颗粒和/或弹性体,纳米颗粒的粒径优选为20~50nm,弹性体的粒径优选为0.2~0.5μm;

优选地,所述纳米颗粒选自纳米Al2O3、纳米TiO2、纳米SiO2、纳米氧化锆和纳米碳酸钙中的一种或多种;

优选地,所述纳米氧化锆或纳米碳酸钙为经钛酸酯改性处理的纳米氧化锆或纳米碳酸钙,所述钛酸酯的用量优选为纳米氧化锆或纳米碳酸钙重量的0.5%~3%(例如2.5%);

优选地,所述弹性体优选为热塑性弹性体,例如可以选自PP、POE、EVA、POE-g-GMA、EVA-g-MAH、EPDM、SBS和EPR中 的一种或多种;

优选地,增韧浇铸尼龙由己内酰胺、催化剂、活化剂和增韧改性剂制成;

优选地,己内酰胺和增韧改性剂的质量比优选为100:10~20。

10.根据权利9的多层改性浇铸尼龙材料,其中所述增韧浇铸尼龙具有以下一项或多项性能指标:

f)断裂伸长率≥20%,优选≥40%,更优选≥60%;

g)冲击强度≥10KJ/m2,优选≥12KJ/m2,优选≥14KJ/m2

11.权利要求5-10任一项的多层改性浇铸尼龙材料,其中所述的增强浇铸尼龙、增韧浇铸尼龙或耐磨浇铸尼龙中还可以分别含有相容剂,相容剂优选为橡塑弹性体的接枝共聚物,如POE-g-MAH、SEBS-g-MAH、POE-g-GMA、EPDM-g-MAH等。

12.权利要求5-11任一项的多层改性浇铸尼龙材料,其中所述的己内酰胺、催化剂和活化剂的质量比优选为100:0.2~0.5:0.2~0.5;

优选地,所述催化剂为碱性物质,优选选自碱金属、碱土金属、金属氧化物或衍生物的一种或多种,更优选选自NaOH、KOH、乙醇钠、甲醇钠的一种或多种;

优选地,所述的活化剂选自异氰酸酯、优选选自芳香族异氰酸酯或脂肪族异氰酸酯的一种或多种,进一步优选为甲苯二异氰酸酯(TDI)或异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)。

13.权利要求1-12任一项的多层改性浇铸尼龙材料,其中耐磨浇铸尼龙、增韧浇铸尼龙或增强浇铸尼龙的制备方法为:

1)向熔融的己内酰胺中加入催化剂,搅拌、脱水;

2)根据需要,加入选自耐磨改性剂、增强改性剂和增韧改性剂中的一种或多种改性剂,可选地,在加入改性剂的同时加入相容剂,搅拌加热、继续脱水;

3)加入活化剂,然后进行浇铸,制得;

优选地,步骤1)中,将熔融的己内酰胺升温至125±5℃,加入催化剂,搅拌并脱水30-45min;

优选地,步骤2)中,所述搅拌加热的温度为135±5℃;

优选地,步骤3)中,所述浇铸时,先将模具预热到170±5℃;然后进行浇铸;

优选地,浇铸完成后,保温聚合,保温温度优选为130~150℃,例如140±5℃,保温时间优选为60~120min。

14.权利要求1~13任一项的多层改性浇铸尼龙材料,其中耐磨层、增强层或增韧层的厚度为10~50mm,

优选地,所述的多层改性尼龙材料中,以重量份计,耐磨层为20~30份,增强层为20~40份,增韧层为40~50份。

15.一种零件,其由权利要求1~14任一项的多层改性浇铸尼龙材料制成;

优选地,所述零件为传动轴、法兰盘、衬套、轴套、管道、滑轮(例如金属-尼龙双相滑轮)、滑块、滑道、多层改性浇铸尼龙板、多层改性浇铸尼龙棒或多层改性浇铸尼龙管;

优选地,所述衬套的内层为耐磨层,中层为增强层,外层为增韧层;

优选地,所述管道的内层为耐磨层,外层为增强层或增韧层;

优选地,所述套筒、滑轮或滑块的主体部分包括增强层和/或增韧层,至少部分表面为耐磨层;

优选地,所述法兰盘的主体部分包括增强层和/或增韧层,密封面为耐磨层;

优选地,所述多层改性浇铸尼龙棒的芯层为增韧层,中间层为增强层,外层为耐磨层;

优选地,所述多层改性浇铸尼龙板的各层依次为耐磨层、增强层和增韧层;

优选地,所述多层改性浇铸尼龙管的内层为耐磨层,中间层为增强层,外层为增韧层。

16.一种制备权利要求1~14任一项的多层改性浇铸尼龙材料的方法,该方法是将耐磨层、增韧层或增强层根据需要通过逐层浇铸(逐 层离心浇铸)的方法复合成型。

17.权利要求16的方法,其包括,将耐磨浇铸尼龙、增韧浇铸尼龙或增强浇铸尼龙的待聚单体根据需要逐层浇入到模具中。

18.权利要求16或17的方法,其中所述待聚单体中包括熔融己内酰胺、催化剂、活化剂以及相应的改性剂;

优选地,每种待聚单体浇入模具的间隔为1~3分钟;

优选地,待所有待聚单体浇入模具后,保温聚合,保温温度优选为130~150℃,例如140±5℃,保温时间优选为60~120min。

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