一种气凝胶尼龙模具材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种气凝胶尼龙模具材料，它是由下述重量份的原料组成的：硼氢化钠1?2、硫酸氢钾1?2、壳聚糖0.3?1、尼龙66100?130、二甲基甲酰胺110?140、二硫化钼4?6、氯化锂0.1?0.2、聚苯乙烯2?3、玻璃纤维20?30、十六烷基三甲基溴化铵0.7?1、8?羟基喹啉铜0.3?0.5、羊毛脂2?3、马来酸二丁酯2?4、六甲基磷酰三胺0.4?1、微细二氧化硅气凝胶3?4、sp800.1?0.2。本发明加入的机改性二硫化钼可以分散在聚合物基体中，有效的提高材料的热稳定性，同时二硫化钼在热降解过程中会释放出不燃性气体二氧化硫，其稀释作用可以提高材料阻燃性能。
【专利说明】
一种气凝胶尼龙模具材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及模具材料技术领域，尤其涉及一种气凝胶尼龙模具材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]模具作为现代工业生产不可缺少的工装，在生产中起着决定性的作用，目前的模具大多采用金属材质，金属模具的质量和寿命都很高，但其制作成本昂贵，尤其是一些外形复杂、难成形的金属模具，制作过程极为复杂，很多金属材质同时还存在加工困难，加工周期长，而且模具磨损后修复时间较长的缺陷；
随着工业的飞速发展，聚合物复合材料强度和精度等方面的不断提高，使其制品的应用范围也在不断扩大，相对于金属材料而言，聚合物复合材料制作成本低廉，易成型，加工周期短，修复时间短，这些优点使得它在模具领域具有巨大的潜力；
二硫化钼纳米片层具有较低的导热性，为二硫化钼在聚合物材料热解和燃烧过程中发挥片层阻隔效应提供保障；与此同时，过渡金属元素钼的存在可以促进聚合物基体形成致密结实炭层，能够有效阻止火焰和聚合物基体之间的物质和能量交换，抑制聚合物的降解，最终提高聚合物材料的阻燃性能。另外，含钼化合物作为多种聚合物如PA、PVC、PS、HIPS、ABS、聚烯烃和含卤聚酯的抑烟剂，可以减少聚合物材料燃烧吋烟以及CO的生成量，降低材料的火灾危险性，为火灾救援赢得宝贵时间；
目前国内外针对二硫化钼与聚合物复合材料的文献报道主要集中在复合材料的导电性以及摩擦性能等方面，很少涉及到材料的热性能与火灾安全性能，因此，系统的开展二硫化钼及其衍生物在聚合物阻燃材料方面的应用研究，对开发新型阻燃剂，充实和完善聚合物阻燃体系，具有重大的现实意义。
[0003]然而，目前二硫化钼基聚合物纳米复合材料的研究存在很多棘手的难题。例如二硫化钼的高效剥离、二硫化钼纳米片层在聚合物基体中的分散以及单一的二硫化钼纳米片层可能存在阻燃效率不高等问题；
因此，为了解决上述问题，本发明探索、设计高效的二硫化钼剥离方法;利用有机分子改性二硫化钼纳米片层以提高其在聚合物基体中的分散性;从分子设计的角度出发，在二硫化钼片层表面接枝有机阻燃剂和负载无机金属化合物纳米颗粒，合成功能化二硫化钼材料。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种气凝胶尼龙模具材料及其制备方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:
一种气凝胶尼龙模具材料，它是由下述重量份的原料组成的:
硼氢化钠1-2、硫酸氢钾1-2、壳聚糖0.3-1、尼龙66100-130、二甲基甲酰胺110-140、二硫化钼4-6、氯化锂0.1-0.2、聚苯乙烯2-3、玻璃纤维20-30、十六烷基三甲基溴化铵0.7-1、8-羟基喹啉铜0.3-0.5、羊毛脂2-3、马来酸二丁酯2-4、六甲基磷酰三胺0.4_1、微细二氧化硅气凝胶 3-4、sp800.1-0.2。
[0006]—种所述的气凝胶尼龙模具材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)取上述羊毛脂，加入到其重量10-13倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入8-羟基喹啉铜，在70-80°C下保温搅拌20-30分钟，得醇溶液；
(2)将上述尼龙66重量的10-15%，加入到其重量4-6倍的无水乙醇中，加入马来酸二丁酯，送入110-120°C的油浴中，保温搅拌6-10分钟，出料，与上述醇溶液混合，加入sp80，搅拌至常温，得改性尼龙醇液；
(3)将上述硼氢化钠、微细二氧化硅气凝胶混合，加入到混合料重量110-110倍的去离子水中，磁力搅拌3-5分钟，加入六甲基磷酰三胺，加热到60-70°C，保温备用，得气凝胶分散液；
(4)取上述氯化锂，加入到其重量800-1000倍的去离子水中，搅拌溶解，加入上述二硫化钼，超声处理1-2小时，超声功率为300-400w，静置40-52小时，过滤，取上述二甲基甲酰胺重量的30-40%，加入上述过滤得到的沉淀，在1500-1600/分的转速下分散5-7分钟，得剥离二硫化钼悬浮液；
(5)将上述十六烷基三甲基溴化铵、壳聚糖混合，加入到混合料重量100-120倍的去离子水中，搅拌均匀，得溶解液；
(6)将上述剥离二硫化钼悬浮液加热到30-40°C，滴加上述溶解液，滴加完毕后保温反应7-8小时，4000-5000转/分搅拌7-10分钟，加入上述气凝胶分散液，搅拌均匀，过滤，将沉淀分别用15-20%的醋酸溶液、无水乙醇洗涤3-4次，在60-65 °C下干燥20-26小时，得有机改性二硫化钼；
(7)取剩余二甲基甲酰胺重量的30-40%，加入聚苯乙烯，搅拌均匀；
(8)取上述有机改性二硫化钼，加入到剩余的二甲基甲酰胺中，超声分散3-4小时，加入上述聚苯乙烯的二甲基甲酰胺溶液，搅拌混合10-15小时，加入上述改性尼龙醇液，搅拌均匀，倒入聚四氟乙烯容器中，送入100-105°C的烘箱中干燥20-25小时，升高烘箱温度为130-1350C，继续干燥10-13小时，出料，将得到的固形物粉碎，得改性复合材料；
(9)将上述改性复合材料与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入注塑机中，加热熔融，将熔融后的流体通过喷嘴注入到模具中，模具的初始温度保持在130-1500C，注模后在80-90MPa下保压1-2s，冷却，脱模，S卩得所述尼龙模具材料。
[0007]本发明的优点是:本发明加入的机改性二硫化钼可以很好的分散在聚合物基体中，与聚合物分子链之间形成了均匀的网状结构，有效的限制了聚合物分子链的运动，延缓了聚合物分子链的热降解，再加上二硫化钼自身的二维纳米片层结构可以减少热传导，因此有效的提高了成品材料的热稳定性，同时二硫化钼在热降解过程中会释放出不燃性气体二氧化硫，可以起到很好的稀释作用，从而提高阻燃性能，且成品在燃烧的过程中二硫化钼对热解和燃烧过程中的炭渣的形成有促进作用，厚重而密实的炭层同样可以对燃烧释放热量和热解产物起到很好的阻隔作用，因此本发明的成品材料具有很好的热稳定性和阻燃性能，本发明加入了微细二氧化硅气凝胶，有效的改善了填料粒子在尼龙中的分散性，提高了成品的强度。
【具体实施方式】
[0008]—种气凝胶尼龙模具材料，它是由下述重量份的原料组成的:
硼氢化钠1、硫酸氢钾1、壳聚糖0.3、尼龙66100、二甲基甲酰胺110、二硫化钼4、氯化锂
0.1、聚苯乙烯2、玻璃纤维20、十六烷基三甲基溴化铵0.7、8羟基喹啉铜0.3、羊毛脂2、马来酸二丁酯2、六甲基磷酰三胺0.4、微细二氧化硅气凝胶3、sp800.1。
[0009]—种所述的气凝胶尼龙模具材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)取上述羊毛脂，加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入8羟基喹啉铜，在70 0C下保温搅拌20分钟，得醇溶液；
(2)将上述尼龙66重量的10%，加入到其重量4倍的无水乙醇中，加入马来酸二丁酯，送入110°C的油浴中，保温搅拌6分钟，出料，与上述醇溶液混合，加入sp80，搅拌至常温，得改性尼龙醇液；
(3)将上述硼氢化钠、微细二氧化硅气凝胶混合，加入到混合料重量110倍的去离子水中，磁力搅拌3分钟，加入六甲基磷酰三胺，加热到60°C，保温备用，得气凝胶分散液；
(4)取上述氯化锂，加入到其重量800倍的去离子水中，搅拌溶解，加入上述二硫化钼，超声处理I小时，超声功率为300w，静置40小时，过滤，取上述二甲基甲酰胺重量的30%，加入上述过滤得到的沉淀，在1500/分的转速下分散5分钟，得剥离二硫化钼悬浮液；
(5)将上述十六烷基三甲基溴化铵、壳聚糖混合，加入到混合料重量100倍的去离子水中，搅拌均匀，得溶解液；
(6)将上述剥离二硫化钼悬浮液加热到30°C，滴加上述溶解液，滴加完毕后保温反应7小时，4000转/分搅拌7分钟，加入上述气凝胶分散液，搅拌均匀，过滤，将沉淀分别用15%的醋酸溶液、无水乙醇洗涤3次，在60 0C下干燥20小时，得有机改性二硫化钼；
(7)取剩余二甲基甲酰胺重量的30%，加入聚苯乙烯，搅拌均匀；
(8)取上述有机改性二硫化钼，加入到剩余的二甲基甲酰胺中，超声分散3小时，加入上述聚苯乙烯的二甲基甲酰胺溶液，搅拌混合10小时，加入上述改性尼龙醇液，搅拌均匀，倒入聚四氟乙烯容器中，送入100 °C的烘箱中干燥20小时，升高烘箱温度为130 °C，继续干燥1小时，出料，将得到的固形物粉碎，得改性复合材料；
(9)将上述改性复合材料与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入注塑机中，加热熔融，将熔融后的流体通过喷嘴注入到模具中，模具的初始温度保持在130°C，注模后在SOMPa下保压I s，冷却，脱模，即得所述尼龙模具材料。
[0010]用本发明材料制备的模具的性能检测:
外观检验:
无气泡、缩孔、表面凹陷和壁厚不均匀等缺陷，颜色一致；
冲击功/J 23-40 °C:无破裂。
【主权项】
1.一种气凝胶尼龙模具材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料组成的: 硼氢化钠1-2、硫酸氢钾1-2、壳聚糖0.3-1、尼龙66100-130、二甲基甲酰胺110-140、二硫化钼4-6、氯化锂0.1-0.2、聚苯乙烯2-3、玻璃纤维20-30、十六烷基三甲基溴化铵0.7-1、8-羟基喹啉铜0.3-0.5、羊毛脂2-3、马来酸二丁酯2-4、六甲基磷酰三胺0.4_1、微细二氧化硅气凝胶 3-4、sp800.1-0.2。2.—种如权利要求1所述的气凝胶尼龙模具材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)取上述羊毛脂，加入到其重量10-13倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入8-羟基喹啉铜，在70-80°C下保温搅拌20-30分钟，得醇溶液； (2)将上述尼龙66重量的10-15%，加入到其重量4-6倍的无水乙醇中，加入马来酸二丁酯，送入110-120°C的油浴中，保温搅拌6-10分钟，出料，与上述醇溶液混合，加入sp80，搅拌至常温，得改性尼龙醇液； (3)将上述硼氢化钠、微细二氧化硅气凝胶混合，加入到混合料重量110-110倍的去离子水中，磁力搅拌3-5分钟，加入六甲基磷酰三胺，加热到60-70°C，保温备用，得气凝胶分散液； (4)取上述氯化锂，加入到其重量800-1000倍的去离子水中，搅拌溶解，加入上述二硫化钼，超声处理1-2小时，超声功率为300-400w，静置40-52小时，过滤，取上述二甲基甲酰胺重量的30-40%，加入上述过滤得到的沉淀，在1500-1600/分的转速下分散5-7分钟，得剥离二硫化钼悬浮液； (5)将上述十六烷基三甲基溴化铵、壳聚糖混合，加入到混合料重量100-120倍的去离子水中，搅拌均匀，得溶解液； (6)将上述剥离二硫化钼悬浮液加热到30-40°C，滴加上述溶解液，滴加完毕后保温反应7-8小时，4000-5000转/分搅拌7-10分钟，加入上述气凝胶分散液，搅拌均匀，过滤，将沉淀分别用15-20%的醋酸溶液、无水乙醇洗涤3-4次，在60-65 °C下干燥20-26小时，得有机改性二硫化钼； (7 )取剩余二甲基甲酰胺重量的30-40%，加入聚苯乙烯，搅拌均匀； (8)取上述有机改性二硫化钼，加入到剩余的二甲基甲酰胺中，超声分散3-4小时，加入上述聚苯乙烯的二甲基甲酰胺溶液，搅拌混合10-15小时，加入上述改性尼龙醇液，搅拌均匀，倒入聚四氟乙烯容器中，送入100-105°C的烘箱中干燥20-25小时，升高烘箱温度为130-1350C，继续干燥10-13小时，出料，将得到的固形物粉碎，得改性复合材料； (9)将上述改性复合材料与剩余各原料混合，搅拌均匀，送入注塑机中，加热熔融，将熔融后的流体通过喷嘴注入到模具中，模具的初始温度保持在130-1500C，注模后在80-90MPa下保压1-2s，冷却，脱模，S卩得所述尼龙模具材料。
【文档编号】C08K3/36GK106046774SQ201610389444
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】徐良建, 张群
【申请人】淮南曹庵润龙塑业有限公司