专利名称：一种耐磨铸型尼龙复合材料及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚合物复合材料及制备工艺，尤其是一种耐磨铸型尼龙复合材料及 制备工艺。
背景技术：
铸型尼龙(MC尼龙)是诞生于上世纪六十年代的一种工程塑料，它以已内S^安为 主要原料，在一定的工艺技术^f牛下，加AH]催化剂，发生縮聚反应，从而制作MC 尼龙制件。MC尼龙重量轻、^驢高、耐磨、自油滑性好，在矿山冶金、石油4tt、 轻工纺织、铁路交通等领域得到了广泛的应用。但是，纯MC尼龙往往f歐佳满足一 對寺殊技术要求，在负荷较大时，其尺寸稳定性、耐磨性欠佳。磨损禾號增大，容 易造成机械偏差，而在一些高冲击性的条件下，纯料MC尼龙的应用也受到了很大 限制，其缺口冲击强度本身较差，基于此，MC尼龙一经问tttX寸其进行改性的要求 也便提了出来。
MC尼龙的改性不外乎两种方法，即物理改性方法和化学改性方法，物理改性 方法并不改变MC尼龙的^f结构，只是改变其形态相结构。而化学改性方法是以 改变MC尼龙的^f结构出发，从而达到改性目的。由于化学改性工艺錢，在工 业化生产中很少应用。物理改性是按不同组份比例加入玻纤、云母、高岭土、石墨 或二硫化钼等±真料可明显改善尼龙机械纟驢、增加其尺寸稳定性。但是填料与尼 龙基体的界面结合—^it严重影响改性MC尼龙的机械性能。因此研究制备界面结合良 好的MC尼龙复合材料，不但可以满足高新技术发M^"料的需求，而且在工禾跑用 中具有良好的发展前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械纟驢高、摩擦系数低、耐三体磨损和耐腐蚀性性 能良好的铸型尼龙复合材料及其制备工艺。
本发明的耐磨铸型尼龙复合材料由可浇铸成型的内翻安单体、催化剂、助催 化剂(MDI)、聚乙二醇、硅灰石、氧化锌晶须纟M，其中催化剂所占的质量百分比
为内酰胺单体的0.015°/".15%，助催化剂所占的质量百分比为内酰胺单体的 0.05%^).5%，硅灰石所占的质量百分比为内翻安单体的2%~40%;氧化锌晶须所占 的质量百分比为内翻安单体的5°/^15%。
戶，的内酉划安单体为己内酰J安单体和十二内翻安单体，其中十二内酉划安单体与 己内醐安单体的摩尔比为0:10 1:9;戶脱的催化齐伪氢氧化钠；聚乙二醇的^T量 为4000-6000;硅灰石的粒度为80 200目；氧化锌晶须的针状体长度为10~300,， 针状体直径为0.1 10iiim。
一种耐磨铸型尼龙复合材料的制备工艺
a. 首5fe^硅灰石、氧化锌晶须进行处理；
b. 将一定量的内酰胺单体方^A三口圆底烧瓶中加热，待其熔融后，抽真空一段 时间，将其中的7K蒸汽抽出；
c. 加入氢氧化钠催化剂和处理过的硅灰石i真料或氧化锌晶须，或硅灰石±真料和 氧化锌晶须，继续抽真空；
d. 加Ali催化剂，M使其混合均匀并立即浇铸到已加热的模具中，空冷脱模 后MA温水中7K浴一段时间即得到戶顾U备的复合材料。
戶娜圭灰石填料处理如下
(1) 称取一定质量的聚乙二醇用无水乙醇溶解，将硅灰石浸泡在该溶液中，放 入恒温水浴箱中加热并保持一段时间，同时进行搅拌；
(2) 将硅灰石混合物方认千燥箱内加温，待无7jC乙醇蒸发后，用热水抽洗多遍；
(3) 翔執圭灰石方j(A千燥箱内加^^干；
(4) 将处理所t執圭灰石置于三口圆麟瓶中，加入一定量的助催化剂，加热至一 定卡驢并保持一段时间，加入一定量的己内醐安，继续反应一段时间，用甲苯反应 物抽洗多次，得到处理完毕的硅灰石；
戶，一定质量聚乙二醇为硅灰石质量的6~10%，方JCA恒^7K浴箱中加热的^Jt 约为80°C，保持一段时间约为45min;戶，硅灰石方iA^B喿箱内的^i芰为8(M20。C， 使用热水抽洗多遍的温度约为80。C;所述加入的助催化剂与聚乙二醇的摩尔比为 2:1，加^^it约为100。C，保持时间约4h;加入的己内itS安与聚乙二醇的摩尔比为 2:1，继续反应时间约4h。
阮述的内酉划安单体方^A三口圆，瓶中加热的温度为14(K170。C，抽真空的时
间为10~20min;戶腿加^t莫具的^Jt为1'70 200。C，空冷脱模后方JCA^7jC中的》鹏 为100。C， 7jC浴时间约为5h。
有益效果本发明采用助催化剂(MDI)和己内鹏安对i真料表面处理，然后采 用单條铸法，即在熔融的可浇铸成型的工程塑料单体中加入催化剂和表面处理的 硅灰石或氧化锌晶须i真料，混合均匀，然后加ASM崔化剂，在常压下将混合均匀的 熔融術主入加热模具腔内，快速聚合，脱模后即得复合材料。适用于要求提高机械 亏驢和冲击韧性、耐三体磨损和腐蚀性能良好的工件材料。该复合材料摩擦系数较 低，冲击韧性高，耐磨损和耐腐蚀性能良好；复合材料制备工艺简单，成本低，具 有广泛的实用性。
具体实施例方式
本发明的耐磨铸型尼龙复合材料由可浇铸成型的内酰胺单体、催化剂、助催化 剂(MDI)、聚乙二醇、硅灰石、氧化锌晶须組成，其中催化剂所占的质量百分比为 内酉划安单体的0.015°/^.15%，内翻安单体为己内都腺单体和十二内酉划安单体，其中 十二内酉划安单体与己内酉划安单体的摩尔比为0:1(M:9;助催化剂采用氢氧化钠，它 所占的质量百分比为内翻安单体的0.05%《5%，硅灰石所占的质量百分比为内翻安 单体的2°/广10%;氧化锌晶须的针状体长度为10 300,，针状体直径为0.1 10|um， 它所占的质量百分比为内酰胺单体的5°/"15%;聚乙二醇的^T量为4000-6000; 硅灰石的粒度为80~200目。其制备工艺实例如下
实施例一、将50g硅灰石和3g聚乙二醇放置至鹏杯中，加入150mL无水乙醇， 方j(A恒^7K浴箱中加热至80。C保持45min，同时采用电动搅拌机搅拌；然后将混合 物放入8(M20。C干燥箱内，待无水乙醇蒸发后再将土真料使用1000mL的800°C温 7K抽洗3遍；再将±真料放入100 120°C千燥箱内烘干，将处Si^得填料置于装有分 馏柱、温度计的三口圆麟瓶中，加入lgMDI，使用电加热套加热至100°C保持 4h，加入0.5g己内醐安，继续反应4h，反应物用甲苯抽洗3次，得处理完毕的硅灰 石。将150g己内酉划安置于^W^t留柱、^Jt计的三口圆;^瓶中，加热至14(M70。C， 抽真空10 20min，加入2.3g氢氧化钠和15g处Jl^ff執圭灰石，继续抽真空10 20min， 然后加入0.6gMDI，M使其混合均匀并立即浇铸到已加热至17(K200。C的模具中， 空冷脱模后方iA 100°C的水中水浴5h，即得戶賴恪的复合材料。
实施例二、硅灰石预处理与实施例一相同部略。将145g己内翻安和12g十二内
酰胺置于装有分馏柱、温度计的三口圆底烧瓶中，加热至14(M70。C，抽真空 10 20min，加入0.5g氢氧化钠和15g处S)M執圭灰石，继续抽真空10 20min，然 后加入0.8gMDI， fflil使其混合均匀并立即浇铸到已加热至170 200°C的t莫具中， 空冷脱模后方i(A 100°C的水中水浴5h，即得戶賴i恪的复合材料。
实施例三、将lgKH-550睹烷偶联剂滴入烧杯中，4顿^7K乙lW释至300ml， 把50g氧化锌晶须^A溶液中，超声振荡30min，然后方j(A 80°C千燥箱内，待烘干 后过200目筛，得处理过的氧化锌晶须。将145g己内醐安和12g十二内醐安置于装 有么H留柱、温度计的三口圆，瓶中，加热至14(M70。C，抽真空l(K20min，加入 0.5g氢氧化钠和15g处理所得氧化锌晶须，继续抽真空1(K20min，然后加入 0.8gMDI， fflil使其混合均匀并立即浇铸到已加热至170~200°C的模具中，空冷脱 模后方1A 100°C的水中水浴5h，即得戶賴恪的复合材料。
实施例四、硅灰石和氧化锌晶须预处理分别与实施例一和实施例3相同，略。 将145g己内醐安和12g十二内醐安置于竊射餅主、》驢计的三口圆麟瓶中，加 热至140 170°C，抽真空10~20min，加入0.5g氢氧化钠和10g处理所f軒圭灰石禾口 5g氧化锌晶须，继续抽真空1(K20min，然后加入0.8gMDI， M使其混合均匀并 立即浇铸到已加热至17(K200。C的模具中，空冷脱模后方j(A 100。C的水中7jC浴5h， 即得戶賴恪的复合材料。
权利要求
1.一种耐磨铸型尼龙复合材料，其特征在于它由可浇铸成型的内酰胺单体、催化剂、助催化剂(MDI)、聚乙二醇、硅灰石、氧化锌晶须组成，其中催化剂所占的质量百分比为内酰胺单体的0.015％～0.15％，助催化剂所占的质量百分比为内酰胺单体的0.05％～0.5％，硅灰石所占的质量百分比为内酰胺单体的2％～10％；氧化锌晶须所占的质量百分比为内酰胺单体的5％～15％。
2. 根据权利要求1戶腿的耐磨铸型尼龙复合材料，其特征在于戶腿的内酉划安单体为己内醐安单体和十二内醐安单体，其中十二内醐安单体与己内翻安单体的摩尔比为0:1(K1:9。
3. 丰艮据权利要求1所述的耐磨铸型尼龙复合材料，其特征在于所述的催化剂为氢氧化钠；聚乙二醇的分子量为4000-6000;硅灰石的粒度为80 200目；氧化锌 晶须的针状体长度为10~300|um，针状体直径为0.1 10拜。
4. 一种耐磨铸型尼龙复合材料的制备工艺，其特征在于a. 首舰硅灰石、氧化锌晶须进行处理；b. 将一定量的内翻安单体方j(A三口圆底烧瓶中加热，待其熔融后，抽真空一段 时间，将其中的水蒸汽抽出；c. 加入氢氧化钠催化剂和处理过的硅灰石填料或氧化锌晶须，或硅灰石i真料和 氧化锌晶须，继续抽真空；d. 加入助催化剂，fflil使其混合均匀并立即浇铸到已加热的模具中，空冷脱模后方j^A温水中7K浴一段时间即得到";f^备的复合材料。
5. 根据权利要求4戶腿的耐磨铸,龙复合材料的制备工艺，其特征在于所述硅灰石填料处理如下(1) 称取一定质量的聚乙二醇用无水乙醇溶解，将硅灰石浸泡在该溶液中，放入恒温7jl浴箱中加热并保持一段时间，同时进行搅拌；(2) 将硅灰石混合物方iA千燥箱内力口温，待无7K乙醇蒸发后，用热水抽洗多遍；(3) 再将硅灰石方j[A千燥箱内加^^干；(4贿处SM執圭灰石置于三口圆麟瓶中，加入一定量的助催化剂，加热至一 定卡鹏并保持一段时间，加入一定量的己内醐安，继续反应一段时间，用甲苯反应 物抽洗多次，得到处理完毕的硅灰石。
6. 根据权利要求5户腿的耐磨铸型尼龙复合材料的制备工艺，其特征在于所述一定质量聚乙二醇为硅灰石质量的6~10%，放入恒温水浴箱中加热的温度约为 80°C，保持一段时间约为45min。
7. 根据权利要求5戶脱的的耐磨铸型尼龙复合材料的制备工艺，其特征在于 戶;f^硅灰石方iJA千燥箱内的温度为8(M20。C，使用热水抽洗多遍的温度约为80°C。
8. 根据权利要求5所述的耐磨铸型尼龙复合材料的制备工艺，其特征在于所 述加入的助催化剂与聚乙二醇的摩尔比为2:1，加热^it约为100°C，保持时间约 4h;加入的己内酰胺与聚乙二醇的摩尔比为2:1，继续反应时间约4h。
9. 根据权禾腰求4戶脱的耐磨铸型尼龙复合材料的制备工艺，其特征在于所 述的内酰胺单体放入三口圆底烧瓶中加热的温度为14(M70。C，抽真空的时间为 10~20min。
10. 根据权利要求4所述的耐磨铸型尼龙复合材料的制备工艺，其特征在于所述加*桐莫具的温度为170~200°C，空冷脱模后方j(A温水中的温度为100°C，水浴时 间约为5h。
全文摘要
一种耐磨铸型尼龙复合材料及其制备工艺，适用于要求提高机械强度和冲击韧性、耐三体磨损和腐蚀性能良好的工件材料。采用由可浇铸成型的内酰胺单体、催化剂、助催化剂、聚乙二醇、硅灰石、氧化锌晶须组成的材料，采用单体浇铸制备工艺，即在熔融的可浇铸成型的工程塑料单体中加入催化剂和表面处理的硅灰石或氧化锌晶须填料，混合均匀，然后加入助催化剂，在常压下将混合均匀的熔融体注入加热模具腔内，快速聚合，脱模后得到复合材料。该复合材料摩擦系数较低，冲击韧性高，耐磨损和耐腐蚀性能良好；复合材料制备工艺简单，成本低，具有广泛的实用性。
文档编号C08K9/00GK101338029SQ20081002195
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月8日 优先权日2008年8月8日
发明者张德坤, 王世博, 葛世荣 申请人:中国矿业大学