本发明涉及高分子材料领域，尤其涉及一种改性铸型尼龙及其制备方法。
背景技术：
铸型尼龙是一种新型的工程塑料，具有聚合温度低、工艺简单、结晶度高、分子量大(7-10万)且分布均匀、密度小、力学性能好、使用温度范围宽、力学性能优异等特点，且具有较好的尺寸稳定性和耐腐蚀性，在汽车、工程机械、石油化工、纺织、矿山等领域被广泛应用。普通的铸型尼龙，虽然其综合性能良好，但是其耐磨性与阻燃性能不佳，随着用户对材料耐磨性、防火性能等特殊功能的要求不断提高，普通铸型尼龙的应用受到很大的限制，尤其是在特殊工况下(如工程起重机、汽车转向系统就对铸型尼龙材料的耐磨性要求很高；机车内饰、矿山领域就对铸型尼龙材料的阻燃性能要求很高)，普通的铸型尼龙已经无法满足以上特殊工况的要求，需要对铸型尼龙进行改性处理。
目前对铸型尼龙进行改性主要是通过添加二硫化钼与石墨等耐磨剂来改善材料的耐磨损性能，但是该方法对铸型尼龙的耐磨性影响较小，对材料的摩擦系数与磨损量改善有限；目前还通过添加红磷、含卤阻燃剂等阻燃剂改善铸型尼龙阻燃性能，但是该方法会影响铸型尼龙的聚合，对铸型尼龙的力学性能影响较大。因此目前对铸型尼龙的改性方法，均难以保证其具有优异的耐磨性能和阻燃性能。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种耐磨性能和阻燃性能优异的改性铸型尼龙及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种改性铸型尼龙，以重量份计，主要由100份酰胺单体、0.01～5份催化剂、0.01～5份活化剂与0.01～30份聚醚醚酮或/和聚醚醚酮衍生物原位聚合而成。
上述的改性铸型尼龙，优选的，所述聚醚醚酮衍生物选自聚醚酮和含二氮杂萘联苯结构聚芳醚砜酮中的一种或几种。更优选含二氮杂萘联苯结构聚芳醚砜酮，因为我们的研究表明，当其与己内酰胺、十二内酰胺聚合时，能更显著地降低产品的摩擦系数及磨损量。
上述的改性铸型尼龙，优选的，所述酰胺单体选自己内酰胺与十二内酰胺中的任一种或多种。
上述的改性铸型尼龙，优选的，所述活化剂包括异氰酸酯或具有酰亚胺结构的内酰胺。更优选的，具有酰亚胺结构的内酰胺为N-乙酰基己内酰胺。
上述的改性铸型尼龙，优选的，所述异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯或JQ系列胶(如JQ-1胶等)。
上述的改性铸型尼龙，优选的，所述催化剂选自NaOH、己内酰胺钠、己内酰胺溴化镁和乙基溴化镁中的任一种。
作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的改性铸型尼龙的制备方法，包括以下步骤：
(1)将酰胺单体等重量份地加入A、B反应釜中，在真空下加热熔融、脱水；
(2)向A反应釜中加入催化剂、聚醚醚酮或/和聚醚醚酮衍生物，B反应釜中加入活化剂，再对A、B反应釜进行加热、抽真空；
(3)将A反应釜和B反应釜中的物料混合均匀，浇铸到模具中聚合成毛坯；
(4)对所述毛坯进行后处理，即得到所述改性铸型尼龙。
上述的改性铸型尼龙的制备方法，优选的，所述步骤(1)中，真空度为97725～101025Pa；脱水过程的温度控制在120～140℃，脱水时间控制在10～20min。
上述的改性铸型尼龙的制备方法，优选的，所述步骤(2)中，加热的温度为120～140℃，抽真空过程将真空度控制在97725～101025Pa下并保持10min～30min。
上述的改性铸型尼龙的制备方法，优选的，所述步骤(3)中，聚合过程反应的时间5～10min；
所述步骤(4)中，后处理过程是指在沸水中水煮2～6小时或者在160～170℃的矿物油中处理2～6小时。优选的，在沸水中水煮4小时或者在160～170℃的矿物油中处理4小时。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明通过原位聚合引入聚醚醚酮或/和聚醚醚酮衍生物，不影响铸型尼龙的聚合，对力学性能影响很小，同时还可以有效地改善铸型尼龙的耐磨性与阻燃性，效果明显；甚至可以将铸型尼龙的摩擦系数从0.6左右降到0.1，磨损量降低两个数量级，其体积磨损量由普通铸型尼龙的10-3cm3降到10-5cm3，阻燃性能由普通铸型尼龙的V2级达到V0级。
(2)本发明的制备方法过程中采用的设备均为现有技术中制备铸型尼龙的设备，不需要额外引入新设备。
(3)本发明的制备方法采用两个反应釜将物料分批进行混合，使得物料混合得更充分，保证铸型尼龙的力学性能、耐磨性能和阻燃性能分布均衡。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。
实施例1：
一种本发明的改性铸型尼龙，主要由100Kg己内酰胺、4Kg己内酰胺溴化镁、1Kg N-乙酰基己内酰胺与0.5Kg聚醚酮原位聚合而成。
本实施例的改性铸型尼龙的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100Kg己内酰胺分成等重量份的2份，分别加入到浇铸尼龙设备的A、B反应釜中，抽真空至约0.1MPa(97725～101025Pa)，然后加热熔融，在125℃下脱水10min后，停止抽真空；
(2)打开反应釜A，加入4Kg的催化剂格氏试剂己内酰胺溴化镁、0.5Kg聚醚酮(PEK)，打开反应釜A的同时打开反应釜B，向反应釜B中加入1.0Kg的活化剂N-乙酰基己内酰胺；然后对两反应釜进行加热，维持两反应釜的温度为125℃，抽真空至真空度约为0.1MPa(97725～101025Pa)并维持10min，停止抽真空；
(3)将A、B两反应釜中的物料混合均匀，并迅速浇铸到已经预热到160℃的模具内聚合5min，制成毛坯；
(4)将毛坯放入沸水中水煮4小时，冷却后，机械加工得到改性铸型尼龙产品，检测结果见表1所示。
实施例2：
一种本发明的改性铸型尼龙，主要由95Kg己内酰胺、5Kg十二内酰胺、5KgJQ-1胶、1.5Kg己内酰胺钠盐与5Kg聚醚醚酮原位聚合而成。
本实施例的改性铸型尼龙的制备方法，包括以下步骤：
(1)将95Kg己内酰胺和5Kg十二内酰胺混合均匀，分成等重量份的2份，分别加入到浇铸尼龙设备的A、B反应釜中，抽真空至约0.1MPa(97725～101025Pa)，然后加热熔融，在130℃下脱水20min后，停止抽真空；
(2)打开反应釜A，加入1.5Kg的催化剂己内酰胺钠盐、5Kg聚醚醚酮(PEEK)，打开反应釜A的同时打开反应釜B，向反应釜B中加入5Kg的活化剂JQ-1胶；然后对两反应釜进行加热，维持两反应釜的温度为130℃，抽真空至真空度约为0.1MPa(97725～101025Pa)并维持20min，停止抽真空；
(3)将A、B两反应釜中的物料混合均匀，并迅速浇铸到已经预热到170℃的模具内聚合10min，制成毛坯；
(4)将毛坯放入165℃的矿物油中处理4小时，冷却后，机械加工得到改性铸型尼龙产品，检测结果见表1所示。
实施例3：
一种本发明的改性铸型尼龙，主要由95Kg己内酰胺、5Kg十二内酰胺、0.16Kg氢氧化钠、0.4Kg MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)和10Kg含二氮杂萘联苯结构新型聚芳醚砜酮原位聚合而成。
本实施例的改性铸型尼龙的制备方法，包括以下步骤：
(1)将95Kg己内酰胺和5Kg十二内酰胺混合均匀，分成等重量份的2份，分别加入到浇铸尼龙设备的A、B反应釜中，抽真空至约0.1MPa(97725～101025Pa)，然后加热熔融，在140℃下脱水15min后，停止抽真空；
(2)打开反应釜A，加入0.16Kg的催化剂氢氧化钠、10Kg含二氮杂萘联苯结构新型聚芳醚砜酮(PPESK)，打开反应釜A的同时打开反应釜B，向反应釜B中加入0.4Kg的活化剂MDI；然后对两反应釜进行加热，维持两反应釜的温度为140℃，抽真空至真空度约为0.1MPa(97725～101025Pa)并维持15min，停止抽真空；
(3)将A、B两反应釜中的物料混合均匀，并迅速浇铸到已经预热到180℃的模具内聚合5min，制成毛坯；
(4)将毛坯放入160℃的矿物油中处理6小时，冷却后，机械加工得到改性铸型尼龙产品，检测结果见表1所示。
对比例1：
一种改性铸型尼龙，主要由100Kg己内酰胺、0.14kg NaOH、0.4kg甲苯二异氰酸酯与10Kg二硫化钼制备而成。
本对比例的改性铸型尼龙的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100Kg己内酰胺分成等重量份的2份，分别加入到浇铸尼龙设备的A、B反应釜中，抽真空至约0.1MPa(97725～101025Pa)，然后加热熔融，在125℃下脱水10min后，停止抽真空；
(2)打开反应釜A，加入0.14Kg的催化剂NaOH、10Kg二硫化钼，打开反应釜A的同时打开反应釜B，向反应釜B中加入0.4Kg活化剂甲苯二异氰酸酯；然后对两反应釜进行加热，维持两反应釜的温度为125℃，抽真空至真空度约为0.1MPa(97725～101025Pa)并维持10min，停止抽真空；
(3)将A、B两反应釜中的物料混合均匀，并迅速浇铸到已经预热到165℃的模具内聚合5min，制成毛坯；
(4)将毛坯放入沸水中水煮4小时，冷却后，机械加工得到改性铸型尼龙产品，检测结果见表1所示。
对比例2：
一种改性铸型尼龙，主要由100Kg己内酰胺、0.14kg NaOH、0.4kg甲苯二异氰酸酯与10Kg红磷制备而成。
本对比例的改性铸型尼龙的制备方法，包括以下步骤：
(1)将100Kg己内酰胺分成等重量份的2份，分别加入到浇铸尼龙设备的A、B反应釜中，抽真空至约0.1MPa(97725～101025Pa)，然后加热熔融，在125℃下脱水10min后，停止抽真空；
(2)打开反应釜A，加入0.14Kg的催化剂NaOH、10Kg红磷，打开反应釜A的同时打开反应釜B，向反应釜B中加入0.4Kg活化剂甲苯二异氰酸酯；然后对两反应釜进行加热，维持两反应釜的温度为125℃，抽真空至真空度约为0.1MPa(97725～101025Pa)并维持10min，停止抽真空；
(3)将A、B两反应釜中的物料混合均匀，并迅速浇铸到已经预热到165℃的模具内聚合5min，制成毛坯；
(4)将毛坯放入沸水中水煮4小时，冷却后，机械加工得到改性铸型尼龙产品，检测结果见表1所示。
表1改性铸型尼龙产品的检测结果
从表1可以看出，本发明的改性铸型尼龙的体积磨损量非常低，阻燃性能达到V0级。