专利名称：一种超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及聚合物科学技术领域，尤其涉及一种超高分子量聚乙烯/铸型尼 龙复合材料的制备方法。
背景技术：
MC尼龙，也称浇铸尼龙。浇铸尼龙是在阴离子催化剂及活化剂存在下， 己内酰胺单体直接浇铸于模具中聚合成型制得的。由于其生产工艺过程短，工 艺简单，且铸型尼龙制件拉伸强度高、弹性模量大、耐磨自润滑,在取代有色金 属铜、锡及合金钢用于制作机械部件方面取得了显著的效果，被广泛应用于机 械、纺织、石化及国防工业等领域作为耐磨、减摩材料。但普通MC尼龙存在 韧性较差，抗冲击强度较低，易于脆性破坏等缺点；在高负荷条件下使用的零 件，其耐磨性，以及自润滑性欠佳，磨损率较大，而在高冲击性能的场合，MC 尼龙制品的使用也常常受到限制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种成本低， 工艺方法简单的超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现 一种超高分子量聚乙烯/铸型 尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤 (1)环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一装有强力搅拌反应釜中，加入80-98 Wt% 的超高分子量聚乙烯，再加入1-15 wt %的界面剂、0.1-5 wt %的马来酸酑、0.1-5 wt%的引发剂，在80-10(℃、 150-200转/分的转速下，边搅拌边反应1.5-2小时;
b:环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入5-15 wty。的环氧树脂， 待分散均匀后，再加入0.5-3 wt%的固化剂，缓慢升温至IO(TC并在此温度下保温2小时，然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在100-110℃下干燥24小时，再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量
聚乙烯；
(2) 己内酰胺单休放入容器内加热至12(TC左右，使物料熔化，容器抽真 空脱水，真空度为750mmHg;
(3) 加入一定量的催化剂及环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯，使催 化剂的加入量占单体的0.05-0.20 wt^，环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯的 加入量占单体的2-8wt%，加热至13(TC左右，抽真空反应，真空度为750mmHg;
(4) 加入一定量的活化剂，使活化剂的加入量占单体的0.10-0.50wt%， 待体系发粘后浇铸到已预热至160-17(TC的模具中，聚合15分钟，冷却后脱模， 即可得到具有增韧、高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料。
所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量是150万-500万。
所述的界面剂包括甲苯、二甲苯、四氢萘或十氢萘。
所述的引发剂包括偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化二异丙苯(DCP)、或 过氧化苯甲酰(BPO)。
所述的固化剂包括过氧化苯甲酰(BPO)。 所述的催化剂包括氢氧化纳(NaOH)。
所述的活化剂包括甲苯二异氰酸酯(TDI) 、 二苯甲垸二异氰酸酯(MDI)、 六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、三苯甲烷三异氰酸酯(JQ-1胶)。
与现有技术相比，本发明的特点是，本发明先环氧树脂包覆改性后的超高 分子量聚乙烯；然后将己内酰胺单体放入容器内加热使物料熔化，容器抽真空 脱水；再加入一定量的催化剂和环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯，加 热抽真空反应；最后加入一定量的活化剂，待体系发粘后浇铸到模具中聚合， 冷却后脱模，得到一种不仅具有铸型尼龙的良好性能特点，而且具有较铸型尼 龙更高的冲击强度、耐磨性等性能的复合材料，而且该方法成本低，工艺方法 简单，从而能满足承受更高冲击载荷的应用及耐磨场合的需要。
具体实施例方式
以下结合具体实施例来说明本发明所涉及的方法和工艺，
实施例1
按下述步骤制备超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料
(1) 环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一装有强力搅拌反应釜中，加入粘均分子 量为500万的超高分子量聚乙烯，加入量占总重量的85wt%，再加入8wt%界 面剂、5wt%马来酸酐、2wt%引发剂，在100℃ 、 150转/分的转速下，边搅拌 边反应1.5小时；
b:环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入10wt%环氧树脂，待分
散均匀后，再加入lwt%固化剂，缓慢升温至100℃ 并在此温度下保温2小时， 然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在110℃ 下干燥24小时， 再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己内酰胺单体放入容器内加热至120℃ 左右，使物料熔化，容器抽真 空脱水，真空度为750mmHg。
(3) 加入催化剂NaOH及环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯，NaOH 的加入量占单体的0.15wt%，环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯加入量占单 体的3wt%,加热至130℃ 左右，抽真空反应，真空度为750mmHg。
(4) 加入活化剂，加入量占单体的0.25 wt%，待体系发粘后浇铸到已预 热至17(TC的模具中，聚合15分钟，冷却后脱模，即可得到具有增韧、高耐磨 超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料。
实施例2
按下述步骤制备超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料
(1)环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯-
a:超高分子量聚乙烯的改性在一装有强力搅拌反应釜中，加入粘均分子
量为500万的超高分子量聚乙烯，加入量占总重量的85 wt%，再加入10wt%界 面剂、3wt%马来酸酐、2wt%引发剂，在100℃ 、 200转/分的转速下，边搅拌边 反应1.5小时；
b:环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入15wt%环氧树脂，待分
散均匀后，再加入1.5wt%固化剂，缓慢升温至100℃ 并在此温度下保温2小时， 然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在110℃ 下干燥24小时，再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己内酰胺单体放入容器内加热至12(TC左右，使物料熔化，容器抽真
空脱水，真空度为750mmHg。
(3) 加入催化剂及环氧树脂包覆后的超髙分子量聚乙烯，NaOH加入量 占单体的0.20wt%,环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯加入量占单体的3wt %，加热至13(TC左右，抽真空反应，真空度为750mmHg。
(4) 加入活化剂，加入量占单体的0.25wt%，待体系发粘后浇铸到已预 热至17(TC的模具中，聚合15分钟，冷却后脱模，即可得到具有增韧、高耐磨 超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料。
实施例3
按下述步骤制备超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料
(1) 环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一装有强力搅拌反应釜中，加入粘均分子
量为400万的超高分子量聚乙烯，加入量占总重量的80wtM，再加入10wt。/o界 面剂、5wt。/。马来酸酐、5wtW引发剂，在10(TC、 200转/分的转速下，边搅拌 边反应1.5小时；
b:环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入10 Wto/。环氧树脂，待分
散均匀后，再加入1.5 wty。固化剂，缓慢升温至100'C并在此温度下保温2小时， 然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在11(TC下干燥24小时， 再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己内酰胺单体放入容器内加热至12(TC左右，使物料熔化，容器抽真 空脱水，真空度为750mmHg。
(3) 加入催化剂及环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯，NaOH加入量 占单体的0.15wt%，环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯加入量占单体的3 wt %，加热至130。C左右，抽真空反应，真空度为750mmHg。
(4) 加入活化剂，加入量占单体的0.35wt%，待体系发粘后浇铸到已预 热至17(TC的模具中，聚合15分钟，冷却后脱模，即可得到具有增韧、高耐磨 超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料。
实施例4按下述步骤制备超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料
(1)环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一装有强力搅拌反应釜中，加入350万超 高分子量聚乙烯，加入量占总重量的90 wt%，再加入8wt。/。界面剂、1.5 、vt% 马来酸酐、0.5 wty。引发剂，在IO(TC、 200转/分的转速下，边搅拌边反应1.5 小时；
b:环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入10wt。/。环氧树脂，待分 散均匀后，再加入1 Wtn/n固化剂，缓慢升温至100。C并在此温度下保温2小时，
然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在110。C下干燥24小时，
再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己内酰胺单体放入容器内加热至12(TC左右，使物料熔化，容器抽真 空脱水，真空度为750mmHg。
(3) 加入催化剂及环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯，NaOH加入量占 单体的0.10wt% ，环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯加入量占单体的5 wt %， 加热至13(TC左右，抽真空反应，真空度为750mmHg。
(4) 加入活化剂，加入量占单体的0.35wt%，待体系发粘后浇铸到已预 热至17(TC的模具中，聚合15分钟，冷却后脱模，即可得到具有增韧、高耐磨 超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料。
实施例5
按下述步骤制备超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料
(1)环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一装有强力搅拌反应釜中，加入150万超
高分子量聚乙烯，加入量占总重量的98 wt%，再加入l wt。/。界面剂、0.5 wt% 马来酸酐、0.5 wt。/。引发剂，在IO(TC、 200转/分的转速下，边搅拌边反应1.5 小时；
b:环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入5wt。/。环氧树脂，待分散 均匀后，再加入0.5wt。/。固化剂，缓慢升温至10(TC并在此温度下保温2小时， 然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在110。C下干燥24小时， 再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己内酰胺单体放入容器内加热至120℃左右，使物料熔化，容器抽真空脱水，真空度为750mmHg。
(3) 加入催化剂及环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯，NaOH加入量占 单体的0.18wt% ，环氧树脂包覆后的超髙分子量聚乙烯加入量占单体的2 wt %， 加热至130℃左右，抽真空反应，真空度为750mmHg。
(4) 加入活化剂，加入量占单体的0.42wt%，待体系发粘后浇铸到已预 热至170℃的模具中，聚合15分钟，冷却后脱模，即可得到具有增韧、高耐磨 超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料。
实施例6
按下述步骤制备超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料
(1) 环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一装有强力搅拌反应釜中，加入150万超 高分子量聚乙烯，加入量占总重量的84.8 wt%,再加入15 wt%界面剂、0.1 wt% 马来酸酐、0.1 wt%引发剂，在100℃、 200转/分的转速下，边搅拌边反应1.5 小时；
b:环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入15wt%环氧树脂，待分
散均匀后，再加入3wtM固化剂，缓慢升温至100℃并在此温度下保温2小时， 然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在110℃下干燥24小时， 再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己内酰胺单体放入容器内加热至120℃左右，使物料熔化，容器抽真 空脱水，真空度为750mmHg。
(3) 加入催化剂及环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯，NaOH加入量占 单体的0.16wt% ，环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯加入量占单体的8 wt %， 加热至130℃左右，抽真空反应，真空度为750mmHg。
(4) 加入活化剂，加入量占单体的0.44wt%，待体系发粘后浇铸到已预 热至170℃的模具中，聚合15分钟，冷却后脱模，即可得到具有增韧、高耐磨 超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料。
权利要求
1.一种超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤(1)环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯a超高分子量聚乙烯的改性在一装有强力搅拌反应釜中，加入80-98wt％的超高分子量聚乙烯，再加入1-15wt％的界面剂、0.1-5wt％的马来酸酐、0.1-5wt％的引发剂，在80-100℃、150-200转/分的转速下，边搅拌边反应1.5-2小时；b环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入5-15wt％的环氧树脂，待分散均匀后，再加入0.5-3wt％的固化剂，缓慢升温至100℃并在此温度下保温2小时，然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在100-110℃下干燥24小时，再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯；(2)己内酰胺单体放入容器内加热至120℃左右，使物料熔化，容器抽真空脱水，真空度为750mmHg；(3)加入一定量的催化剂及环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯，使催化剂的加入量占单体的0.05-0.20wt％，环氧树脂包覆后的超高分子量聚乙烯的加入量占单体的2-8wt％，加热至130℃左右，抽真空反应，真空度为750mmHg；(4)加入一定量的活化剂，使活化剂的加入量占单体的0.10-0.50wt％，待体系发粘后浇铸到已预热至160-170℃的模具中，聚合15分钟，冷却后脱模，即可得到具有增韧、高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料。
2. 根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量是150万-500万。
3. 根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述的界面剂包括甲苯、二甲苯、四氢萘或十氢萘。
4. 根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述的引发剂包括偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化二异 丙苯(DCP)、或过氧化苯甲酰(BPO)。
5. 根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述的固化剂包括过氧化苯甲酰(BPO)。
6. 根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制 备方法，其特征在于，所述的催化剂包括氢氧化纳(NaOH)。
7. 根据权利要求1所述的一种超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制 备方法，其特征在于，所述的活化剂包括甲苯二异氰酸酯(TDI) 、 二苯甲垸 二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、三苯甲垸三异氰酸酯(JQ-1 胶)。
全文摘要
本发明涉及一种超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备方法，该方法包括以下各步骤先环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯；然后将己内酰胺单体放入容器内加热使物料熔化，容器抽真空脱水；再加入一定量的催化剂和环氧树脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯，加热抽真空反应；最后加入一定量的活化剂，待体系发粘后浇铸到模具中聚合，冷却后脱模，即可得到具有增韧、高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制品。与现有技术相比，本发明具有成本低，工艺方法简单，从而能满足承受更高冲击载荷的应用及耐磨场合的需要等特点。
文档编号C08L23/26GK101173076SQ200610117789
公开日2008年5月7日 申请日期2006年10月31日 优先权日2006年10月31日
发明者吴向阳, 赟 孟, 炜 张, 张玉梅, 尉 洪 申请人:上海化工研究院天地科技发展有限公司;上海化工研究院