一种超韧MC尼龙材料及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种超韧MC尼龙材料，原料配方组成按重量份计包括：己内酰胺100份；碱催化剂0.1～0.35份；活性剂0.75～1份；改性纳米二氧化硅0～0.15份。本发明专利技术采用的改性纳米二氧化硅是经过特殊处理的，使用的端氨基树枝状大分子，末端带有多个氨基且大分子中心是可水解的烷氧基硅酯基团，在一定条件下，树枝状大分子均匀分布在二氧化硅粒子表面，通过共价键结合；树枝状大分子功能化二氧化硅具有高度的分散性和高表面能，均匀分散在己内酰胺中实现了海岛效应和网络互穿结构的协同增韧作用，大幅度改善了材料的力学性能。

Super tough MC nylon material and preparation method thereof

The invention provides a super tough MC nylon material, and the formula composition of the raw material comprises 100 parts of caprolactam according to weight fraction; 0.1 to 0.35 parts of a base catalyst; 0.75 to 1 phr of active agent; 0 to 0.15 copies of modified nanometer silica. The invention adopts the modified nano silica is specially treated, amino terminated dendrimers used, with multiple amino terminal and large molecular center is hydrolyzable alkoxy silicon ester groups, under certain conditions, dendrimers uniformly distributed on the surface of silica particles by covalent binding; dendrimer functionalized silica has high dispersibility and high surface energy, uniformly dispersed in the caprolactam is realized in the island effect and interpenetrating networks synergistic toughening effect, greatly improve the mechanical properties of materials.

【技术实现步骤摘要】
一种超韧MC尼龙材料及其制备方法
本专利技术涉及一种超韧MC尼龙材料及其制备方法。
技术介绍
单体浇铸尼龙又称MC尼龙，是己内酰胺通过阴离子聚合技术制备所得的工程塑料，其机械性能较好，强度是一般尼龙的1.5倍，由于MC尼龙制品具有重量轻、强度高、自润滑、耐磨、防腐、绝缘等多种特性，因此其主要用于代替金属制作轴承、轴瓦、齿轮等摩擦副部件。未经改性的MC尼龙在实际应用中存在着低温韧性差，难以在大规模的航空航天、电子、运输、汽配件等领域广泛应用，因此研究高韧性MC尼龙产品是目前的主要研究方向。目前已有大量报道对MC尼龙进行增韧改性，中国专利CN103509336A公开了MC尼龙复合材料及其制备方法，采用PA纤维状填料对MC尼龙进行改性，韧性得到了一定的提高；中国专利申请号200710173608.4公开了一种原位浇铸尼龙碳纳米管纳米复合材料及其制备方法，采用碳纳米管与己内酰胺进行聚合反应，大大提高了材料的强度，但是材料的成本却大幅度增加而且韧性并未有较大的改善。
技术实现思路
本专利技术提出了一种超韧MC尼龙材料及其制备方法，将经过特殊处理的二氧化硅作为增韧剂加入到己内酰胺中进行原位聚合，以此来改善MC尼龙的力学性能和耐热性能。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种超韧MC尼龙材料，原料配方组成按重量份计包括：优选地，所述碱催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、金属钠中的至少一种。优选地，所述活性剂选自二苯甲烷二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的任一种。优选地，所述改性纳米二氧化硅是由树枝状大分子二氧化硅粒子反应，所使用的端氨基树枝状大分子为中心带有可水解的烷氧基硅酯基团，通过共价键与二氧化硅结合。一种超韧MC尼龙材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将100重量份的己内酰胺加入锥形瓶中，放置在油浴锅中升温至90℃加热使己内酰胺熔融，待己内酰胺熔融后加入0～0.15重量份改性纳米二氧化硅，搅拌使之完全溶于己内酰胺熔体当中；(2)将步骤(1)所得体系升温至120℃，在磁力搅拌条件下抽真空脱水，出现大气泡时解除真空；(3)在步骤(2)的体系中加入0.1～0.35重量份碱催化剂，抽真空，同时温度升至140℃，继续磁力搅拌脱水至出现大气泡，持续抽真空10分钟，解除真空；(4)将步骤(3)所得体系边搅拌边加入0.75～1重量份活性剂，得到待聚体系，浇筑到事先在180℃烘箱中预热的模具中，继续加热2个小时后，冷却至室温，得到超韧MC尼龙材料。本专利技术产生的有益效果为：(1)本专利技术采用的改性纳米二氧化硅是经过特殊处理的，使用的端氨基树枝状大分子，末端带有多个氨基且大分子中心是可水解的烷氧基硅酯基团，在一定条件下，树枝状大分子均匀分布在二氧化硅粒子表面，通过共价键结合；(2)树枝状大分子功能化二氧化硅具有高度的分散性和高表面能，均匀分散在己内酰胺中实现了海岛效应和网络互穿结构的协同增韧作用，大幅度改善了材料的力学性能。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1将100份的己内酰胺加入锥形瓶中，放置在油浴锅中升温至90℃加热使己内酰胺熔融。将体系升温至120℃，在磁力搅拌条件下抽真空脱水，出现大气泡时解除真空；继续搅拌加入0.35份氢氧化钠抽真空，同时体系升温至140℃，继续搅拌脱水出现大气泡，持续抽真空10分钟，解除真空；继续搅拌，加入0.75份甲苯二异氰酸酯，得到预聚体系，浇铸到事先在180℃烘箱中预热的模具中，继续加热2个小时后，冷却至室温，得到MC尼龙材料，测试结果见表1。实施例2将100份的己内酰胺加入锥形瓶中，放置在油浴锅中升温至90℃加热使己内酰胺熔融，待己内酰胺熔融后加入0.05份改性纳米二氧化硅，搅拌使之完全溶于己内酰胺熔体当中。将体系升温至120℃，在磁力搅拌条件下抽真空脱水，出现大气泡时解除真空；继续搅拌加入0.35份氢氧化钠抽真空，同时体系升温至140℃，继续搅拌脱水出现大气泡，持续抽真空10分钟，解除真空；继续搅拌，加入0.75份甲苯二异氰酸酯，得到预聚体系，浇铸到事先在180℃烘箱中预热的模具中，继续加热2个小时后，冷却至室温，得到MC尼龙材料，测试结果见表1。实施例3将100份的己内酰胺加入锥形瓶中，放置在油浴锅中升温至90℃加热使己内酰胺熔融，待己内酰胺熔融后加入0.1份改性纳米二氧化硅，搅拌使之完全溶于己内酰胺熔体当中。将体系升温至120℃，在磁力搅拌条件下抽真空脱水，出现大气泡时解除真空；继续搅拌加入0.35份氢氧化钠抽真空，同时体系升温至140℃，继续搅拌脱水出现大气泡，持续抽真空10分钟，解除真空；继续搅拌，加入0.75份甲苯二异氰酸酯，得到预聚体系，浇铸到事先在180℃烘箱中预热的模具中，继续加热2个小时后，冷却至室温，得到MC尼龙材料，测试结果见表1。实施例4将100份的己内酰胺加入锥形瓶中，放置在油浴锅中升温至90℃加热使己内酰胺熔融，待己内酰胺熔融后加入0.15份改性纳米二氧化硅，搅拌使之完全溶于己内酰胺熔体当中。将体系升温至120℃，在磁力搅拌条件下抽真空脱水，出现大气泡时解除真空；继续搅拌加入0.35份氢氧化钠抽真空，同时体系升温至140℃，继续搅拌脱水出现大气泡，持续抽真空10分钟，解除真空；继续搅拌，加入0.75份甲苯二异氰酸酯，得到预聚体系，浇铸到事先在180℃烘箱中预热的模具中，继续加热2个小时后，冷却至室温，得到MC尼龙材料，测试结果见表1。对比例1将100份的己内酰胺加入锥形瓶中，放置在油浴锅中升温至90℃加热使己内酰胺熔融，待己内酰胺熔融后加入0.1份改性纳米二氧化硅，搅拌使之完全溶于己内酰胺熔体当中。将体系升温至120℃，在磁力搅拌条件下抽真空脱水，出现大气泡时解除真空；继续搅拌加入0.1份氢氧化钠抽真空，同时体系升温至140℃，继续搅拌脱水出现大气泡，持续抽真空10分钟，解除真空；继续搅拌，加入0.75份甲苯二异氰酸酯，得到预聚体系，浇铸到事先在180℃烘箱中预热的模具中，继续加热2个小时后，冷却至室温，得到MC尼龙材料，测试结果见表1。对比例2将100份的己内酰胺加入锥形瓶中，放置在油浴锅中升温至90℃加热使己内酰胺熔融，待己内酰胺熔融后加入0.1份改性纳米二氧化硅，搅拌使之完全溶于己内酰胺熔体当中。将体系升温至120℃，在磁力搅拌条件下抽真空脱水，出现大气泡时解除真空；继续搅拌加入0.35份氢氧化钠抽真空，同时体系升温至140℃，继续搅拌脱水出现大气泡，持续抽真空10分钟，解除真空；继续搅拌，加入1份甲苯二异氰酸酯，得到预聚体系，浇铸到事先在180℃烘箱中预热的模具中，继续加热2个小时后，冷却至室温，得到MC尼龙材料，测试结果见表1。表1MC尼龙材料性能测试由以上性能测试可以看出：当改性纳米二氧化硅含量为0.1份、碱催化剂为0.35份、活性剂为0.75份时，MC尼龙材料的性能最佳。与不含改性纳米二氧化硅的MC尼龙相比，材料的拉伸强度提高了29.29％，弹性模量提高了34.33％，弯曲强度提高了7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超韧MC尼龙材料，其特征在于，原料配方组成按重量份计包括：

【技术特征摘要】
1.一种超韧MC尼龙材料，其特征在于，原料配方组成按重量份计包括：2.如权利要求1所述的一种超韧MC尼龙材料及其制备方法，其特征在于，所述碱催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、金属钠中的至少一种。3.如权利要求1所述的一种超韧MC尼龙材料及其制备方法，其特征在于，所述活性剂选自二苯甲烷二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的任一种。4.如权利要求1所述的一种超韧MC尼龙材料及其制备方法，其特征在于，所述改性纳米二氧化硅是由树枝状大分子二氧化硅粒子反应，所使用的端氨基树枝状大分子为中心带有可水解的烷氧基硅酯基团，通过共价键与二氧化硅结合。5.一种超韧MC尼龙材料的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡子青，包海峰，王蕾，胡睿青，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42