固体润滑阴离子反应尼龙及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及高分子材料技术领域，具体设及一种固体润滑阴离子反应尼龙及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 阴离子反应尼龙（铸型尼龙、反应注射尼龙与反应挤出尼龙的总称）由于采用阴 离子聚合的方法，反应速度非常快，所W简称快速聚合尼龙。运类尼龙是一种性能优良的工 程塑料，与普通尼龙6相比，其具有分子量较高、结晶度高、力学性能、自润滑性能好且成型 制品的尺寸不受限制等特点。因此，阴离子反应尼龙在矿山、冶金、机械、轻工、化工、纺织、 造纸、视频等领域具有普遍应用。
[0003] 目前，阴离子反应尼龙广泛应用于工程机械作为耐磨件，但是随之技术的不断发 展，单纯的阴离子反应尼龙已经不能满足要求。然而，阴离子反应尼龙的诸多性能，例如力 学性能、加工性能、摩擦性能W及烙点、结晶度等，往往不能同时提高，甚至常常产生此消彼 长的效果，因而不利于阴离子反应尼龙综合性能的提高。若采用添加多种改性剂或者通过 多个改性步骤来生产阴离子反应尼龙，则需要提高材料成本和设备成本，增加生产工艺的 复杂性。因此，开发能够W简单的原料、条件和简化的步骤来生产的性能平衡性良好的阴离 子反应尼龙具有明显的工业生产意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种性能平衡性良好的阴离子反应尼龙，其W简单的物料 配方通过简单的步骤制备得到，并且通过加入适当的固体润滑剂，使其不仅具有优越的摩 擦性能，同时还能保持优良的力学性能，实现阴离子反应尼龙性能的平衡改进。
[0005] 本发明的目的还在于提供上述阴离子反应尼龙的制备方法，其简便易行。
[0006] 根据本发明，提供了一种固体润滑阴离子反应尼龙，其由包括反应尼龙合成单体 和固体润滑剂的组合物经过聚合反应制备得到；其中，在所述组合物中，所述反应尼龙合成 单体的含量为92-98重量％，所述固体润滑剂的含量为2-8重量％。
[0007] 根据本发明，所述反应尼龙合成单体为本领域中常用于制备阴离子反应尼龙的单 体，如己内酷胺和/或十二内酷胺。
[0008] 在阴离子反应尼龙的制备过程加入润滑剂能够降低产品的摩擦系数，提高其耐磨 性。在本领域中，润滑剂主要有固体润滑剂和液体润滑剂。固体润滑剂的减摩机理是：固体 润滑剂在阴离子反应尼龙表面形成转移膜，从而减小摩擦力。液体润滑剂的减摩机理是：油 滴被均匀、稳定地分布在尼龙体内，好像被"冻结"一样不会自行析出，只有处于表层的油滴 可渗出到表面起润滑作用。
[0009] 在本发明中，选用固体润滑剂作为添加剂，W提高阴离子反应尼龙的耐磨性，并且 不会大幅影响其力学性能等。
[0010] 根据本发明，固体润滑剂可W选自石墨、二硫化钢、聚四氣乙締、娃灰石、稀上、碳 纤维和油脂中的至少一种，优选为二硫化钢和/或聚四氣乙締。
[0011] 在一个优选实施方案中，固体润滑剂为W重量计的二硫化钢比聚四氣乙締为 1:50-9:1，并优选1:25-2:1的混合固体润滑剂。
[0012] 根据本发明的优选实施方案，在所述组合物中，所述反应尼龙合成单体的含量为 94-98重量％，优选95-97重量％。
[0013]根据本发明的优选实施方案，在所述组合物中，所述固体润滑剂的含量为2-6重 量％，优选为3-5重量％，最优选4重量％。如前文所述，在阴离子反应尼龙的改性中，某 一方面性能的改进往往导致其他性能的下降，甚至得不偿失。运是本领域中常常面临的一 个难点，而解决该难点的思路通常是通过增加各种相应添加剂来抵消某个方面的性能的下 降，或者通过多个加工步骤对中间体或产品进行改性，从而耗费较多的人力物力。然而在本 发明中，本发明人发现，通过选择合适的添加剂及其合适的用量，能够使产品的各方面性能 得到很好地平衡。具体地，在本发明中，只要选择适宜的固体润滑剂，并将其用量控制得当， 则在改进阴离子反应尼龙的摩擦性能的同时，不需要其他添加剂或者改性步骤，也能使力 学性能等其他关键性能保持在良好的或者可接受的水平。
[0014]在一些实施方式中，根据本发明的阴离子反应尼龙通过由反应尼龙合成单体和固 体润滑剂组成的组合物通过聚合反应制备得到。目P，反应原料仅包括反应尼龙合成单体和 固体润滑剂，而不需要添加其他改性剂进行反应。根据本发明，在运种情况下也能够获得具 有良好的性能平衡性（如摩擦性能和力学性能的良好平衡性）的阴离子反应尼龙。
[0015]根据本发明，还提供了一种根据本发明提供的如上所述的阴离子反应尼龙的制备 方法，包括将反应尼龙合成单体和固体润滑剂加入反应蓋中形成组合物，并加入催化剂和 活化剂，加热脱水，然后将反应器中的物流混匀，倒入预热的模具中聚合成型，取出冷却。
[0016]在一个【具体实施方式】中，将反应尼龙合成单体分两部分（优选1:1)分别装入反应 蓋A和B中，向反应蓋A中加入固体润滑剂，反应蓋A和B分别抽真空脱水；然后向反应蓋 A添加催化剂，向反应器B添加活化剂，反应器A和B继续抽真空脱水；将反应蓋A和B中 的物料混合均匀，倒入预热的模具中成型。
[0017]根据本发明提供的方法，抽真空脱水的溫度为110-14(TC，优选为130-140°C;抽真 空脱水的时间为5-30min。
[0018]根据本发明提供的方法，模具预热溫度为140-180°C，优选160-170°C;在模具中的 成型时间为5-30min。
[0019]在本发明中，优选抽真空脱水，真空度<0.1 MPa。
[0020] 根据本发明提供的方法制备的阴离子反应尼龙，从模具中取出冷却后，可W根据 需要进行进一步加工，如加工成各种需要的试样。
[0021] 根据本发明的方法，所述催化剂可W选自氨氧化钢、氨氧化钟、甲醇钢、乙醇钢、己 内酷胺盐和格氏试剂中的至少一种，优选氨氧化钢和/或氨氧化钟。
[0022] 根据本发明，所述活化剂可W选自异氯酸醋、横酸醋、簇酸醋和酷基内酷胺中的至 少一种。所述活化剂的作用为增加反应物反应活性和催化剂催化活性使得聚合反应更加完 全。
[0023]本发明的优点在于，通过使用适宜的润滑剂，尤其使用特定含量的固体润滑剂与 尼龙单体一起反应，实现了W简单而恰当的反应物配方制备得到具有明显改进的耐磨性， 同时具备良好的力学性能，合适的结晶度和烙点的阴离子反应尼龙。本发明具有显著的工 艺生产价值和意义。
【附图说明】
[0024] 图1显示了实施例1-4和对比例1的固体润滑阴离子反应尼龙的DSC曲线；
[0025] 图2显示了实施例1-4和对比例1的润滑剂含量对材料摩擦性能的影响；
[0026] 图3显示了实施例1-4和对比例1的载荷对固体润滑尼龙摩擦系数的影响；
[0027] 图4显示了实施例1-4和对比例1的固体润滑剂含量对反应尼龙摩擦系数的影 响。
[0028] 在上述附图中，标记"含量0%"指代对比例1 含量2%"指代实施例1 含量 4% "指代实施例2 含量6% "指代实施例3 含量8% "指代实施例4。
【具体实施方式】
[0029] 下面通过具体实施例对本发明做进一步解释，但应理解，本发明的范围并不限于 运些具体实施例。
[0030] 部分反应原料： 阳的1 ] 己内酷胺：优级品，岳阳石化； 阳03引化0H:催化剂，分析纯，天津试剂厂；
[0033] C20P:活化剂，德国布吕格曼化工有限公司。
[0034] 性能测试：
[0035] 拉伸强度与断裂伸长率按GB/T1040-2008测试，室溫，拉伸速率为50mm/min;
[0036] 弯曲强度按GB/T9341-2008测试，速率为2mm/min;
[0037] 冲击强度按GB/T1043. 1-2006 测试； 阳0測压缩强度（25%应变）按68/11041-2008测试；
[0039] 面接触摩擦系数、磨损量按运装货车158号文件执行；
[0040] 线接触摩擦系数、磨痕宽度、磨损量按照GB/T3960执行。 阳〇W 实施例1
[0042] 将49重量份的己内酷胺和2重量份的固体润滑剂（自制固体润滑剂：二硫化钢与 聚四氣乙締混合物重量比为1:20)加入A反应蓋，将49重量份的己内酷胺加入B反应蓋， A、B两蓋同时加热，待己内酷胺烙融时，抽真空脱水（真空度0.lMPa)，10min后停止抽真空。
[0043] 向A蓋加入催化剂化0H，向B蓋加入活化剂C20P，A、B两蓋同时抽真空脱水，溫度 控制在135±5°C，15min之后停止抽真空。 W44] 将A、B两蓋中的物料混匀，倒入已预热至165°C的模具中，10分钟后脱模。冷却至 室溫，加工成试样。 W45] 对试样的性能进行测试，结果见表1-3W及图1-4。
[0046] 实施例2
[0047] 将48重量份的己内酷胺和4重量份的固体润滑剂（自制固体润滑剂：二硫化钢 与聚四氣乙締混合物重量比为1:20)加入A反应蓋，将48重量份的己内酷胺加入B反应 蓋，A、B两蓋同时加热，待己内酷胺烙融时，抽真空脱水（真空度0.IMPa)，lOmin后停止抽 真空。 W48] 向A蓋加入催化剂化OH,向B蓋加入活化剂C20P，A、B两蓋同时抽真空脱水，溫度 控制在135±5°C，15min之后停止抽真空。 W例将A、B两蓋中的物料混匀，倒入已预热至165°C的模具中，10分钟后脱模。冷却至 室溫，加工成试样。
[0050] 对试样的性能进行测试，结果见表1-3W及图1-4。 阳0川实施例3
[0052] 将47重量份的己内酷胺和6重量份的固体润滑剂（自制固体润滑剂：二硫化钢 与聚四氣乙締混合物重量比为1:20)加入A反应蓋，将47重量份的己内酷胺加入B反应 蓋，A、B两蓋同时加热，待己内酷胺烙融时，抽真空脱水（真空度0.IMPa)，lOmin后停止抽 真空。
[0053] 向A蓋加入催化剂化0H，向B蓋加入活化剂C20P，A、B两蓋同时抽真空脱水，溫度 控制在135±5°C，15min之后停止抽真空。
[0054] 将A、B两蓋中的物料混匀，倒入已预热至165°C的模具中，10分钟后脱模。冷却至 室溫，加工成试样。
[0055] 对试样的性能进行测试，结果见表1-3W及图1-4。
[0056] 实施例4
[0057] 将46重量份的己内酷胺和8重量份的固体润滑剂（自制固体润滑剂：二硫化钢 与聚四氣乙締混合物重量比为1:20)加入A反应蓋，将46重量份的己内酷胺加入B反应 蓋，A、B两蓋同时加热，待己内酷胺烙融时，抽真空