本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高强度超耐磨mc尼龙复合材料及其制备方法。
背景技术：
mc尼龙又称为单体浇铸尼龙或铸型尼龙，具有力学性能好、耐磨、耐弱酸弱碱及有机溶剂、可直接浇铸成型等优良的综合性能，可用于制造多种机械零件，在许多领域中正逐步替代铜、铝、钢铁等多种金属材料，但是与金属材料相比，mc尼龙的强度和模量均较低，耐磨及韧性较差，难以承受重载荷，所以限制了其应用范围。为了克服mc尼龙的缺点，提高其使用性能，在保持其优良特性的同时，如何进一步提高其力学性能，开发材料潜能，成为扩大其应用的关键。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高强度超耐磨mc尼龙复合材料及其制备方法，通过该制备方法得到的复合材料保持了普通mc尼龙的较高强度，同时进一步提高自润滑、减摩、耐磨、韧性、耐热、尺寸稳定性，尤其适于电梯传动部件的使用要求。
本发明的解决方案是在已内酰胺单体中加入聚钛酸钾纳米颗粒、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶、偶联剂，通过催化活化体系引发已内酰胺阴离子开环聚合反应，于常压下将反应物铸入已预热保湿模具中完成聚合并同时成型。
其中，已内酰胺单体为聚合级工业品，100质量份数；聚钛酸钾纳米颗粒由隧道状的六钛酸钾纤维制备而成，平均有效直径不大于600nm，优选不大于40nm，加入量为已内酰胺单体质量的2-10％；马来酸酐接枝三元乙丙橡胶(粉末状)由马来酸酐单体、三元乙丙橡胶及引发剂通过辐照技术制备而成，加入量为已内酰胺单体质量的5-20％，优选8-13％；偶联剂为硅烷偶联剂(kh-570)、钛酸钾偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种，加入量为已内酰胺单体质量的5-20％；催化剂为氢氧化钠，加入量为已内酰胺单体质量的0.1-0.2％；活化剂为列克纳胶，加入量已内酰胺单体质量的0.2-0.5％；模具为离心转动模具，不锈钢材质，预热温度为160-200℃，转速为200-400rpm。
本发明一种高强度超耐磨mc尼龙复合材料的制备方法包括以下具体步骤：
(1)将上述1/4已内酰胺单体投入熔料釜a，将温度升至120～135℃，压力设定为常压，使其熔融；
(2)将催化剂氢氧化钠加入熔料釜a中，将熔融的原料在负压脱水系统中进行真空脱水，设定脱水温度为120～135℃、脱水(绝对)压力小于5mmhg；
(3)将活化剂加入熔料釜a中，继续在负压脱水系统中进行真空脱水，设定脱水温度为120～135℃、脱水(绝对)压力小于5mmhg；
(4)启动充氮开关，将熔料釜a中的原料通过增压输送管道输入a料储料釜中暂时存放，反应釜恢复常压，保持a料温度为160-180℃；
(5)将上述3/4已内酰胺单体投入投入熔料釜b中，将温度升至120～135℃，压力设定为常压，使其熔融；
(6)将聚钛酸钾纳米颗粒、偶联剂、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入熔料釜b中，通过超声波分散仪混合均匀，将熔融的原料在负压脱水系统中进行真空脱水，设定脱水温度为120～135℃、脱水(绝对)压力小于5mmhg；
(8)启动充氮开关，将熔料釜b中的原料通过增压输送管道输入b料储料釜中暂时存放，反应釜恢复常压，保持a料温度为160-180℃；
(9)将上述储料釜a和储料釜b中的料在混合反应釜中利用高速搅拌装置充分混合均匀后，通过计量泵将混合料输入温度为160-200℃离心转动模具内，反应浇铸温度为160-180℃，模具转速为200-400rpm，反应浇铸料聚合并凝固成型8min后停止转动，保温20min，逐步冷却脱模，得到高强度超耐磨mc尼龙复合材料。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过加入聚钛酸钾纳米颗粒提高了mc尼龙的耐磨性、耐热性及尺寸稳定性；通过加入马来酸酐接枝三元乙丙橡胶来解决了聚钛酸钾纳米颗粒会导致mc尼龙韧性变差的问题。本发明制备方法在保持普通铸型尼龙所具备的较高强度的基础上，有效提高自润滑、减摩、耐磨、韧性、耐热、尺寸稳定性，尤其适于电梯传动部件的使用要求。
2、现有mc尼龙复合材料的制备方法是间歇单釜工艺，若在活性料釜中制备己内酰胺钠盐后再加入各种功能配料继续脱水，需反复减压常压，易导致单体氧化等副反应，而本发明首次采用a、b罐液体加料法，通过增压输送管道将a料和b料输入混合反应釜中进行高速搅拌混合均匀，使阴离子原位聚合、增强体与已内酰胺单体偶合等关键步骤同时完成，通过计量泵将混合料直接输入模具中离心聚合成型，解决了目前mc尼龙复合材料间歇式生产方式存在生产效率低、合格率低、能量损耗大等问题。
具体实施方式
实施例1
按照如下配料称取各原辅料：
实施例2
按照下述步骤进行生产：
(1)将上述1/4已内酰胺单体投入熔料釜a，将温度升至125℃，压力设定为常压，使其熔融；
(2)将氢氧化钠加入熔料釜a中，将熔融的原料在负压脱水系统中进行真空脱水，设定脱水温度为127℃、脱水压力小于5mmhg；
(3)将列克纳胶加入熔料釜a中，继续在负压脱水系统中进行真空脱水，设定脱水温度为130℃、脱水压力小于5mmhg；
(4)启动充氮开关，将熔料釜a中的原料通过增压输送管道输入a料储料釜中暂时存放，反应釜恢复常压，保持a料温度为165℃；
(5)将上述3/4已内酰胺单体投入熔料釜b中，将温度升至128℃，压力设定为常压，使其熔融；
(6)将聚钛酸钾纳米颗粒、钛酸钾偶联剂、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入熔料釜b中，通过超声波分散仪混合均匀，将熔融的原料在负压脱水系统中进行真空脱水，设定脱水温度为128℃、脱水压力小于5mmhg；
(8)启动充氮开关，将熔料釜b中的原料通过增压输送管道输入b料储料釜中暂时存放，反应釜恢复常压，保持a料温度为170℃；
(9)将上述储料釜a和储料釜b中的料在混合反应釜中利用高速搅拌装置充分混合均匀后，通过计量泵将混合料输入温度为190℃离心转动模具内，反应浇铸温度为169℃，模具转速为350rpm，反应浇铸料聚合并凝固成型8min后停止转动，保温20min，逐步冷却脱模，得到高强度超耐磨mc尼龙复合材料。
实施例3
将按上述配方生产出的mc尼龙复合材料及市面卖的普通尼龙进行各性能测试，测试的结果表1所示：
表1
通过上表，由配方1-3可以看出，聚钛酸钾纳米颗粒的加入提高了mc尼龙的耐磨性、耐热性，配方3的耐磨性、耐热性达到最大；由配方3-6可以看出，通过加入马来酸酐接枝三元乙丙橡胶解决了聚钛酸钾纳米颗粒会导致mc尼龙韧性变差的问题，配方3的增韧性最强。故聚钛酸钾纳米颗粒加入量为已内酰胺单体质量的2-10％，马来酸酐接枝三元乙丙橡胶加入量为已内酰胺单体质量的5-20％，优选8-13％。