一种耐高温耐磨毛刷材料及其制备方法与流程

本发明属于新材料，具体而言，涉及一种耐高温耐磨毛刷材料及其制备方法。

背景技术：

1、目前市场上的毛刷产品常常在长时间使用后容易出现刷毛断裂、磨损等问题，影响了使用寿命和刷毛质量。

2、传统的毛刷材料多为天然毛发、尼龙毛，或者是由聚氨酯材料制成的刷毛，这些材料在使用过程中往往存在耐磨性、热稳定性、刚性和机械强度等方面的问题。天然毛刷是由动物身上的毛发制成的，有些动物毛发质地较软，易断裂，并且不够耐磨。其次，尼龙毛虽然较天然毛发更加坚韧，不易断裂，但是仍然存在摩擦力小、易弯曲和磨损等问题。另外，聚氨酯刷毛由化学合成材料制成，即使经过特殊处理以增加其耐磨性和强度，但在高温、高压或者化学溶剂的作用下，仍然容易出现老化或变形现象，影响使用。总之，传统毛刷材料在耐磨、热稳定、机械强度等方面均存在诸多局限，不能很好地满足用户的需求。

3、基于以上，期待一种耐高温耐磨材料，该材料可用于制备具有优异性能的毛刷。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种耐高温耐磨毛刷材料及其制备方法。本发明的材料理化性能优异，具有优异的拉丝性能和耐磨性、热稳定性、机械强度和刚性，并且还兼具抗菌性，有效延长了毛刷的使用寿命，降低了生产成本。

2、本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

3、本发明的一个方面提供了一种耐高温耐磨毛刷材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：

4、将环氧树脂、聚丙烯酰胺、聚己酸内酯混合后在60-80℃下处理1-3h后将产物冷却至室温后粉碎至80-200目，所得粉末充分分散于浓度为10-20％四氢呋喃水溶液中，在所得溶液中加入酸酐类化合物混合均匀后，在搅拌的条件下进行紫外辐照反应，待反应结束后真空冷冻干燥，得到产物a；其中，所述环氧树脂、聚丙烯酰胺、聚己酸内酯以及酸酐类化合物按照质量比1:1-3:0.2-0.7:0.07-0.09的量混合；

5、将稀土金属、铁与生石灰混合后先在200-400℃下预处理1-3h，之后升温至1200-1400℃下煅烧2-4h，待反应结束后将产物溶于有机醇溶液中，并加入纳米微粒搅拌均匀后在40-60℃下保温处理24-48h，之后经过滤、洗涤、干燥，得到产物b；所述稀土金属、铁、生石灰与纳米微粒按照质量比1:3-6:10-15:100的量混合；

6、将产物a、产物b和助剂按照质量比1:0.01-0.05:0.03-0.07的量混合后在捏合机中搅匀，最后使用带有恒温装置的拉丝机进行拉丝，拉丝完成后，即得耐高温耐磨毛刷材料。

7、进一步地，所述环氧树脂重均分子量mw在20000-60000之间，所述聚丙烯酰胺重均分子量mw在10000-80000之间，所述聚己酸内酯的重均分子量mw在10000-50000之间。

8、进一步地，所述酸酐类化合物选自马来酸酐、环戊烯-1,2-二甲酸酐、1,4-环己二烯-1,2-二甲酸酐、n-烯丙基靛红酸酐、双环(2.2.2)辛-5-烯-2,3-二羧酸酐、2,3-二甲基马来酸酐与降冰片烯二酸酐中的一种或多种。

9、进一步地，所述紫外辐照条件为：紫外灯的功率为150-200w，紫外灯的主波长范围为250-400nm，辐照距离为10-20cm，辐照强度为1.0-2.0mw/cm，辐照时间为4-10h。

10、进一步地，所述稀土金属选自钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或多种。

11、进一步地，所述有机醇选自甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种或多种。

12、进一步地，所述纳米微粒选自纳米三氧化二铝、纳米氮化铝、纳米二氧化钛、纳米贝壳粉、纳米石墨烯、纳米蒙脱石中的一种或多种。

13、进一步地，所述助剂由润湿剂、抗氧剂、促进剂按照质量比1:1:0.1-0.5组成的混合物；所述润湿剂选自聚-n-乙烯基吡咯烷酮、聚-n-乙烯基-2-哌啶酮、聚-n-乙烯基-3-甲基-2-哌啶酮、聚-n-乙烯基-4-甲基-2-哌啶酮、聚-n-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-n-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯烷酮中的一种或多种；所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)或三(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)；所述促进剂选自2-巯基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、n-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆中的一种。

14、进一步地，所述拉丝机运行条件为：拉丝速度为0.1-0.5m/s，拉丝温度为250-300℃。

15、借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：本发明选择三种聚合物环氧树脂、聚丙烯酰胺、聚己酸内酯作为制备毛刷材料的原料，将这三种原料置于设定的温度下进行预处理，选择重均分子量mw在10000-50000之间的聚己酸内酯，在该设定的温度下能够具有良好的粘合性，可以将三种聚合物进行粘合，之后得到的粉末充分分散于低浓度的四氢呋喃水溶液中，得到一种胶体溶液，与酸酐类化合物混合后进行紫外辐照，在反应过程中环氧树脂发生开环与聚丙烯酰胺进行接枝反应，同时，环氧树脂还可与聚乙酸内酯发生羧基反应，起到热胶连增粘聚合物的作用，使得三种聚合物紧紧聚合在一起，酸酐类化合物起到改性和引发剂的作用，使得四氢呋喃在设定的条件下也能发生一定的聚合反应得到聚四氢呋喃二醇，多种聚合物的共混、接枝、交联能够产生三维网络结构，其中还包含有层状物质、纤维状物质以及后续的纳米结构物质，从多维度、多尺度和多材质方面来提高产物的耐磨和机械强度。在另一方面，本发明选择了稀土金属、铁与生石灰混合物高温煅烧得到一种合金材料，在有机醇溶液中，与纳米微粒进行融和吸附，得到金属合金负载的纳米微粒材料，该材料能够提高终产物的柔韧性和耐用性，同时金属离子的存在还能够提高材料的抗菌性和耐腐蚀性。最后将所得两种材料在助剂的存在下进行常规的造粒和拉丝步骤，得到终产物。本发明的毛刷材料具有多种优异性能，包括耐高温性、耐磨性以及抗菌性等。

16、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

技术特征：

1.一种耐高温耐磨毛刷材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂重均分子量mw在20000-60000之间，所述聚丙烯酰胺重均分子量mw在10000-80000之间，所述聚己酸内酯的重均分子量mw在10000-50000之间。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸酐类化合物选自马来酸酐、环戊烯-1,2-二甲酸酐、1,4-环己二烯-1,2-二甲酸酐、n-烯丙基靛红酸酐、双环(2.2.2)辛-5-烯-2,3-二羧酸酐、2,3-二甲基马来酸酐与降冰片烯二酸酐中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述紫外辐照条件为：紫外灯的功率为150-200w，紫外灯的主波长范围为250-400nm，辐照距离为10-20cm，辐照强度为1.0-2.0mw/cm，辐照时间为4-10h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述稀土金属选自钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机醇选自甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米微粒选自纳米三氧化二铝、纳米氮化铝、纳米二氧化钛、纳米贝壳粉、纳米石墨烯、纳米蒙脱石中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述助剂由润湿剂、抗氧剂、促进剂按照质量比1:1:0.1-0.5组成的混合物；所述润湿剂选自聚-n-乙烯基吡咯烷酮、聚-n-乙烯基-2-哌啶酮、聚-n-乙烯基-3-甲基-2-哌啶酮、聚-n-乙烯基-4-甲基-2-哌啶酮、聚-n-乙烯基-3-乙基-2-吡咯烷酮、聚-n-乙烯基-4,5-二甲基-2-吡咯烷酮中的一种或多种；所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)或三(2,4-叔丁基苯基)亚磷酸酯(抗氧剂168)；所述促进剂选自2-巯基苯并噻唑、二硫化二苯并噻唑、n-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺、二硫化四甲基秋兰姆中的一种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述拉丝机运行条件为：拉丝速度为0.1-0.5m/s，拉丝温度为250-300℃。

技术总结
本发明公开了一种耐高温耐磨毛刷材料的制备方法，包括：将环氧树脂、聚丙烯酰胺、聚己酸内酯混合后热处理、粉碎，所得粉末充分分散于四氢呋喃水溶液中，加入酸酐类化合物混合均匀后，在搅拌的条件下进行紫外辐照反应，待反应结束后真空冷冻干燥，得到产物A；将稀土金属、铁与生石灰混合后先预处理，之后煅烧，待反应结束后将产物溶于有机醇溶液中，并加入纳米微粒搅拌均匀后保温，之后经过滤、洗涤、干燥，得到产物B；将产物A、产物B和助剂混合后在捏合机中搅匀，最后拉丝，即得耐高温耐磨毛刷材料。本发明的毛刷材料具有优异的耐高温、耐磨性能，同时还具有优异的抗菌性能。

技术研发人员：刘雪珍,王珉,刘志强
受保护的技术使用者：广州傲群刷业科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15