一种轻量化发泡浇铸尼龙材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开轻量化发泡浇铸尼龙材料，由以下重量份数的组分反应制备得到︰酰胺单体40~99.6份，催化剂0.1~5份，助催化剂0.1~15份，发泡剂0.1~20份，增韧剂0.1~20份。本轻量化发泡浇铸尼龙材料针对现有发泡浇铸生产过程中，发泡难以控制和机械性能差的缺点，本发明专利技术利用发泡剂复配增韧剂，再结合MCPA6配方工艺的调整，使发泡剂在MCPA6单体熔体中发泡，进而聚合成型。不仅解决了MCPA6成型收缩的问题，还提供一种轻量化发泡浇铸尼龙材料的制备工艺，该材料的发泡工艺稳定，得到的材料机械性能好。本发明专利技术的轻量化发泡浇铸尼龙能拓展其应用领域，可用于汽车的轻量化和减震降噪领域。

A lightweight foam casting nylon material and its preparation and Application

The invention discloses a lightweight foaming casting nylon material, which is prepared from the following weight fraction components reaction: preparing amide monomer 40~99.6 portion, catalyst 0.1~5 parts, promoter 0.1~15 fraction, foaming agent 0.1~20 part and toughening agent 0.1~20 part. This lightweight foam cast nylon material for existing foam casting production process, it is difficult to control foaming and mechanical properties is poor, the invention uses the compound foaming agent, toughening agent, combined with the MCPA6 formulation adjustment, the foaming agent in MCPA6 monomer melt, and polymerization molding. It not only solves the problem of MCPA6 molding shrinkage, but also provides a lightweight foam casting nylon material preparation process, which has stable foaming process and good mechanical properties. The light quantized foam casting nylon of the invention can expand the application field, and can be used in the light quantization of automobile and the field of vibration reduction and noise reduction.

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化发泡浇铸尼龙材料及其制备方法和应用
本专利技术涉及浇铸尼龙材料及其制备和应用，更具体地，涉及一种轻量化发泡浇铸尼龙材料及其制备方法和应用。
技术介绍
尼龙材料以其强度高、硬度大、韧性好，低蠕变耐磨耗及化学稳定性好而著称，浇铸尼龙制品作为工程塑料之一，除具有普通尼龙材料的特点外，由于其分子量大、结晶度高，机械强度比一般尼龙高1.5倍，能直接铸造成型几十公斤乃至上百公斤大型机件，在冶金、化工，特别是当代机械装备制造产业，应用前景十分广阔。浇铸尼龙在机械方面作为减振耐磨材料代替有色金属及合金钢，其润滑性使其不损坏磨件，减少磨耗，从而延长零件使用寿命，降低成本，并且降低了机械振动，磨擦噪音。浇铸尼龙简称MC尼龙，是一种广泛应用于石油化工、机械和纺织等工业领域的工程塑料。随着业内应用范围的扩大和对材料各项指标要求的提高，浇铸尼龙在力学强度和精度等方面需要得到进一步改善。随着浇铸尼龙的大量使用和机械设备的轻量化要求，对浇铸尼龙自身的减重轻量也有了新的要求，20世纪60年代，国外有研究制备了发泡MCPA6，为了达到浇铸尼龙的轻量化，但因发泡难以控制和机械性能差，而未得到推广应用。
技术实现思路
本专利技术主要针对现有发泡浇铸生产过程中，发泡难以控制和机械性能差的缺点，本专利技术利用发泡剂复配增韧剂，再结合MCPA6配方工艺的调整，使发泡剂在MCPA6单体熔体中发泡，进而聚合成型轻量化发泡浇铸尼龙材料。不仅解决了MCPA6成型收缩的问题，还提供一种轻量化发泡浇铸尼龙材料的制备工艺，该材料的发泡工艺稳定，得到的材料机械性能好。本专利技术的另一目的在于提供一种轻量化发泡浇铸尼龙材料的应用。本专利技术通过以下技术方案予以实现：公开一种轻量化发泡浇铸尼龙材料，由以下重量份数的组分反应制备得到︰酰胺单体40～99.6份，催化剂0.1～5份，助催化剂0.1～15份，发泡剂0.1～20份，增韧剂0.1～20份。其中，所述酰胺单体为己内酰胺或十二内酰胺的至少一种，所述发泡剂为无机发泡剂、有机发泡剂的一种或几种复配。本专利技术的轻量化发泡浇铸尼龙材料将原料中创造性地引入了发泡剂，发泡剂能使浇铸尼龙形成微孔结构，再结合增韧剂，能使浇铸尼龙轻量化的同时保持强度和韧性。铸型尼龙单体熔体粘度低，发泡过程中容易形成串孔，而加入增韧剂能提高熔体粘度，使泡孔为闭孔，另外增韧剂本身使铸型尼龙韧性提高。本专利技术的轻量化发泡浇铸尼龙材料利用催化剂引发己内酰胺的开环合聚，通过添加发泡剂和增韧剂成功地由己内酰胺单体制备得到发泡浇铸尼龙材料。进一步地，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠、碳酸钠、钠代己内酰胺盐、己内酰胺溴化镁、格氏试剂中的任意一种或几种复配。进一步地，所述助催化剂为异氰酸酯、磺酸酯、羧酸酯、乙酰基己内酰胺的任意一种或几种复配。更进一步地，所述异氰酸酯为MDI、TDI、HDI、NDI、PAPI、HTDI、HMDI、TMXDI、IPDI、JQ胶。进一步地，所述增韧剂为聚醚多元醇、聚异戊二烯、环氧树脂、多元胺的任意一种或几种复配。进一步地，所述无机发泡剂为碳酸氢钠、碳酸钠、亚硝酸钠、氯化铵的任意一种或几种复配。进一步地，所述有机发泡剂为偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物、阴离子表面改性剂、非离子型表面改性剂、脲基化合物的任意一种或几种复配。无机发泡剂一般通过热解产生发泡气体，分解逸出二氧化碳、氮气等惰性气体，逸出气体对空气和环境无污染，且发泡效果好，泡孔均匀，数量较大。本专利技术的另一目的在于，公开轻量化发泡浇铸尼龙材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1.将上述重量份的酰胺单体，按重量份1﹕1分别加入到A、B反应釜内，抽真空至0.1Mpa，加热熔融，在120～150℃下，脱水5～30min；S2.将反应釜A，加入上述重量份的催化剂，将釜内熔体温度恒定在120～140℃下，抽真空10～30min；得到活性料A；同时，反应釜B，依次加入助催化剂、增韧剂，维持釜内熔体温度120～140℃下，抽真空10～30min，得到活性料B；S3.将所述活性料A与活性料B喷射混合，喷射混合过程中加入发泡剂，喷射浇铸到已经预热到140～180℃的模具中，对模具内的熔体进行磁力搅拌或超声波处理，同时进行抽真空0～30min，使熔体发泡，保持模具温度5～30min，制得发泡浇铸尼龙材料。本专利技术的另一目的在于公开上述轻量化发泡浇铸尼龙材料汽车的轻量化和减震降噪领域。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供的轻量化发泡浇铸尼龙材料采用常见的原料，创造性的将发泡材料用于浇铸尼龙材料体系中进行改性和分散，再加入催化剂和助催化剂相互作用，引发浇铸尼龙材料反应成型，制备得到的轻量化发泡浇铸尼龙材料质量轻，综合性能良好，使过程安全可靠。本专利技术提供的轻量化发泡浇铸尼龙材料泡孔均匀，不仅能抵消浇铸尼龙成型收缩，还能使其体积膨胀。本专利技术的轻量化发泡浇铸尼龙材料选用发泡剂和增韧剂复配，不仅能更好的控制泡孔还是解决发泡制品的脆性，提高发泡制品的韧性。本专利技术的轻量化发泡浇铸尼龙能拓展其应用领域，可用于汽车的轻量化和减震降噪领域。具体实施方式下面结合具体实施例进一步详细说明本专利技术。除非特别说明，本专利技术实施例使用的各种原料均可以通过常规市购得到，或根据本领域的常规方法制备得到，所用设备为实验常用设备。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。本专利技术公开的轻量化发泡浇铸尼龙材料，由以下重量份数的组分反应制备得到︰酰胺单体40～99.6份，催化剂0.1～5份，助催化剂0.1～15份，发泡剂0.1～20份，增韧剂0.1～20份。其中，酰胺单体为己内酰胺或十二内酰胺的至少一种，发泡剂为无机发泡剂、有机发泡剂的一种或几种复配；无机发泡剂为碳酸氢钠、碳酸钠、亚硝酸钠、氯化铵的任意一种或几种复配。有机发泡剂为偶氮化合物、磺酰肼类化合物、亚硝基化合物、阴离子表面改性剂、非离子型表面改性剂、脲基化合物的任意一种或几种复配。催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠、碳酸钠、钠代己内酰胺盐、己内酰胺溴化镁、格氏试剂中的任意一种。浇铸尼龙是阴离子本体聚合反应，通常阴离子是强碱夺取己内酰胺中氮上的氢而产生的活性离子，催化剂可以从己内酰胺单体上提取酰胺基上的氢，使之成为阴离子。助催化剂为异氰酸酯、磺酸酯、羧酸酯、乙酰基己内酰胺的任意一种或几种复配。异氰酸酯为MDI、TDI、HDI、NDI、PAPI、HTDI、HMDI、TMXDI、IPDI、JQ胶。增韧剂为聚醚多元醇、聚异戊二烯、环氧树脂、多元胺的任意一种或几种复配。本专利技术的轻量化发泡浇铸尼龙材料的制备方法，它包括下列步骤︰S1.将上述重量份的酰胺单体，按重量份1﹕1分别加入到浇铸尼龙材料设备的A、B反应釜内，抽真空至0.1Mpa，加热熔融，在120～150℃下，脱水5～30min；S2.将反应釜A，加入上述重量份的催化剂，将釜内熔体温度恒定在120～140℃下，抽真空10～30min；，得到活性料A；同时，反应釜B，依次加入助催化剂、增韧剂，维持釜内熔体温度120～140℃下，抽真空10～30min，得到活性料B；S3.将活性料A与活性料B喷射混合，喷射混合过程中加入发泡剂，喷射浇铸到已经预热到140～18本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻量化发泡浇铸尼龙材料，其特征在于，由以下重量份数的组分反应制备得到︰酰胺单体40~99.6份，催化剂0.1~5份，助催化剂0.1~15份，发泡剂0.1~20份，增韧剂0.1~20份。

【技术特征摘要】
1.一种轻量化发泡浇铸尼龙材料，其特征在于，由以下重量份数的组分反应制备得到︰酰胺单体40~99.6份，催化剂0.1~5份，助催化剂0.1~15份，发泡剂0.1~20份，增韧剂0.1~20份。2.根据权利要求1所述轻量化发泡浇铸尼龙材料，其特征在于，所述酰胺单体为己内酰胺或十二内酰胺的至少一种，所述发泡剂为无机发泡剂、有机发泡剂。3.根据权利要求1所述轻量化发泡浇铸尼龙材料，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠、碳酸钠、钠代己内酰胺盐、己内酰胺溴化镁、格氏试剂中的一种或几种复配。4.根据权利要求1所述轻量化发泡浇铸尼龙材料，其特征在于，所述助催化剂为异氰酸酯、磺酸酯、羧酸酯、乙酰基己内酰胺的任意一种或几种复配。5.根据权利要求4所述轻量化发泡浇铸尼龙，其特征在于所述的异氰酸酯为MDI、TDI、HDI、NDI、PAPI、HTDI、HMDI、TMXDI、IPDI、JQ胶。6.根据权利要求1所述轻量化发泡浇铸尼龙材料，其特征在于，所述增韧剂为聚醚多元醇、聚异戊二烯、环氧树脂、多元胺的任意一种或几种复配。7.根据权利要求5所述轻量化发泡浇铸尼龙材料，其特征在于，所述无机发泡剂为碳酸氢钠、碳酸钠、亚硝酸钠、氯化铵...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖登旺，李玉华，刘跃军，李笃信，姜其斌，刘爱学，郑梯和，杨军，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43