专利名称：一种分子筛/浇铸尼龙6复合材料及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明属于高分子材料领域，尤其涉及一种分子筛/浇铸尼龙6复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
浇铸尼龙6 (MCPA6)是指由己内酰胺单体在碱作催化剂条件下，通过阴离子开环聚合得到的一种新型工程塑料。该种塑料生产工艺简单，分子量大，可以替代铜、钯等金属及其合金，以塑代钢，在传动装置中得到广泛的应用。目前许多高档列车的驱动轴，超大型矿山机械的齿轮都已采用MCPA6代替传统的金属制品；在国防科技领域，卫星地面接收站的罩壳，潜水艇上用的静音夹层，都已采用MCPA6。
但是纯的MCPA6存在抗冲击性能差，吸水率高；在高温、高负荷下使用的零件，其耐磨性、自润滑性欠佳；并且由于尺寸稳定性不稳定，常造成机械配合偏差的缺点。医用齿轮主要应用于各种医疗及其辅助器械上，如人造关节，假肢传动部位，目前医用齿轮主要以金属材料制作，由于金属比重大，给患者带来了很多额外的负担。研制重量轻、抗负荷能力强、组织相容性好的医用复合材料对于需要植入假体材料的患者非常必要。
发明内容
针对现有技术中纯的MCPA6存在的上述缺陷，本发明提供了一种分子筛/浇铸尼龙6复合材料及其制备方法和应用，本发明所述复合材料耐磨性能好，克服了纯MCPA6具有的抗冲击性能差、润滑性能差的缺点，可用于医疗辅助器械，具有广泛的应用价值和良好的市场前景。为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现—种分子筛/浇铸尼龙6复合材料的制备方法，它包括以下步骤在反应器中将100份已内酰胺恒温加热至固体融熔为液体，向反应器中添加0. 4-5份氢氧化钠，减压蒸馏抽真空脱水，并升温至125-135°C;将0. 4-5份分子筛置于马弗炉中加热至500-600°C，氮气保护下冷却至室温，向冷却后的分子筛中添加TDI并混合均匀，所述TDI体积与氢氧化钠质量比为1:1，将分子筛与TDI的混合物加入到已经减压蒸馏的己内酰胺中，摇匀迅速倒入模具中，脱模制得复合材料。对上述技术方案的进一步改进所述抽真空时保持真空度为0. 005-0. 010。对上述技术方案的进一步改进将所述已内酰胺于90_95°C下加热融熔为液体。对上述技术方案的进一步改进所述抽真空时间为20-30分钟。对上述技术方案的进一步改进所述分子筛在马弗炉中恒温加热2-3小时。对上述技术方案的进一步改进所述分子筛、TDI和已内酰胺的反应物倒入模具中在170°C下保持30分钟后脱模。本发明还提供了分子筛/浇铸尼龙6复合材料及其在制备医用辅助器械中的应用，所述医用辅助器械为假肢、人造关节或医用齿轮。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是本发明利用分子筛纳米尺寸的孔洞以及较强的极性，能够与极性的MCPA6具有良好的界面相容性的特点，首次采用分子筛对MCPA6进行改性。可以利用超声波、煮沸浸溃法将己内酰胺注入分子筛内部，进行阴离子原位聚合制备了分子筛/MCPA6复合材料。本发明通过己内酰胺阴离子原位聚合法合成了具有耐高温、组织相容性好、抗冲性能强的分子筛/MC尼龙复合材料。制备的分子筛/MCPA6复合材料的冲击强度、硬度等力学性能测试显著优于纯MCPA6 ;利用DSC、TGA、扫描电子显微镜、红外光谱(FITR)、偏光显微镜等测试方法对分子筛/MCPA6复合材料进行了微观表征后，发现该新型复合材料的热分解温度和结晶温度均得以提高，其性能大幅度提升，可以成为一种极有潜力的医用传动装置原材料。结合附图阅读本发明的具体实施方式
后，本发明的其他特点和优点将变得更加清
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图1是本发明所述分子筛/浇铸尼龙6复合材料的DSC曲线，所述DSC曲线为升
温曲线。图2是本发明所述分子筛/浇铸尼龙6复合材料的DSC曲线，所述DSC曲线为降
温曲线。图3是本发明所述分子筛/浇铸尼龙6复合材料的FTIR光谱图。图4是本发明所述分子筛/浇铸尼龙6复合材料的扫描电镜图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明的技术方案作进一步详细的说明。一、本发明制备所述分子筛/浇铸尼龙6复合材料的原位聚合原理分子筛具有独特规整的晶体结构、空阔的孔道体系、较大的比表面积。分子筛与MCPA6制备复合材料的机理具体为(I)分子筛晶体内存在库仑场，使分子筛表现出很大的极性，从而与极性的MC尼龙基体亲核性好。(2)分子筛表面丰富的硅羟基，一方面可以通过氢键改善分子筛与MC尼龙基体的界面粘结力，另一方面使表面接枝聚合成为可能。而且本发明还利用硅羟基对分子筛表面进行改性。(3)分子筛晶体颗粒为空间架状结构，存在大量孔洞，为贯穿聚合提供可能性。(4)分子筛具有均匀的粒径和较窄的粒径分布，可以作为结晶性聚合物的成核剂。通过改变结晶聚合物的晶型或晶粒大小，从而改善聚合物性能。本发明利用分子筛的上述特性，利用原位聚合制备具有良好的综合性能的分子筛/MCPA6复合材料。二、反应方程式己内酰胺单体在弓I发剂作用下，首先生成较为稳定的内酰胺阴离子(I)
权利要求
1.一种分子筛/浇铸尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于它包括以下步骤在反应器中将100份已内酰胺恒温加热至固体融熔为液体，向反应器中添加O. 4-5份氢氧化钠，减压蒸馏抽真空脱水，并升温至125-135 ;将0. 4-5份分子筛置于马弗炉中加热至 500-600°C，氮气保护下冷却至室温，向冷却后的分子筛中添加TDI并混合均匀，所述TDI体积与氢氧化钠质量比为1:1，将分子筛与TDI的混合物加入到已经减压蒸馏的己内酰胺中， 摇匀迅速倒入模具中，脱模制得复合材料。
2.根据权利要求1所述的分子筛/浇铸尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于所述抽真空时保持真空度为O. 005-0. 010。
3.根据权利要求2所述的分子筛/浇铸尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于将所述已内酰胺于90-95°C下加热融熔为液体。
4.根据权利要求2所述的分子筛/浇铸尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于所述抽真空时间为20-30分钟。
5.根据权利要求2所述的分子筛/浇铸尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于所述分子筛在马弗炉中恒温加热2-3小时。
6.根据权利要求2所述的分子筛/浇铸尼龙6复合材料的制备方法，其特征在于所述分子筛、TDI和已内酰胺的反应物倒入模具中在170°C下保持30分钟后脱模。
7.根据权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的分子筛/浇铸尼龙6复合材料。
8.根据权利要求7所述的分子筛/浇铸尼龙6复合材料在制备医用辅助器械中的应用。
9.根据权利要求7所述的分子筛/浇铸尼龙6复合材料在制备医用辅助器械中的应用，其特征在于所述医用辅助器械为假肢、人造关节或医用齿轮。
全文摘要
本发明公开了一种分子筛/浇铸尼龙6复合材料及其制备方法和应用，将已内酰胺加热至液体，添加氢氧化钠，抽真空并升温；高温加热分子筛，向冷却后的分子筛中添加TDI，然后将分子筛与TDI的混合物加入到已经减压蒸馏的己内酰胺中，脱模制得复合材料。本发明将己内酰胺注入分子筛内部，进行阴离子原位聚合制备分子筛/MCPA6复合材料，制备的分子筛/MCPA6复合材料的冲击强度、硬度等力学性能测试显著优于纯MCPA6；利用DSC、扫描电子显微镜、红外光谱等测试方法对分子筛/MCPA6复合材料进行了微观表征后，发现该新型复合材料的热分解温度和结晶温度均得以提高，其性能大幅度提升，可以用于制备医用辅助器械。
文档编号C08K3/34GK102993436SQ20121058020
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者林宪如, 李知远 申请人:青岛市市立医院