一种改性纳米管/含油铸型尼龙复合材料制造技术

本发明专利技术为一种改性纳米管/含油铸型尼龙复合材料。该材料由如下方法制得，所述制备方法，包含以下步骤：（1）将纳米管加入到酸液中，超声搅拌后得到活化纳米管；（2）将上步所得活化纳米管加入到乙醇中，再加入硅烷偶联剂，反应1.0～8.0小时得改性纳米管；（3）将改性纳米管加入到润滑油脂中，得到改性剂；其中每1g改性纳米管，添加0.1～8.0g润滑油脂；（4）将己内酰胺加热融化后加入改性剂，再加入催化剂，得到该铸型尼龙复合材料。本发明专利技术得到的铸型尼龙的拉伸强度及断裂伸长率有显著提高。

A modified nanotube / oil casting nylon composite

The invention relates to a modified nanotube / oil containing casting nylon composite material. The preparation method comprises the following steps: (1) the nanotube is added to the acid solution, the activated nanotube is obtained after ultrasonic agitation; (2) the activated nanotubes are added to the ethanol, and then the silane coupling agent is added to the modified nanotubes for 1 to 8 hours; (3) the modified nanotube will be modified. The nanotube was added to the lubricating oil to get the modifier, in which each 1g modified nanotube was added 0.1 to 8.0g lubricating oil; (4) the caprolactam was heated and melted to add the modifier and then the catalyst was added to obtain the cast nylon composite. The tensile strength and elongation at break of the casting nylon obtained by the invention are significantly improved.

【技术实现步骤摘要】
一种改性纳米管/含油铸型尼龙复合材料
本专利技术属于高分子复合材料
，采用改性纳米管和润滑油脂共同改性铸型尼龙复合材料。技术背景铸型尼龙又称单体浇铸尼龙(MC尼龙)，利用碱性催化剂和助催化剂，将热熔的己内酰胺单体浇铸到已经预热的模具中，已经热熔的己内酰胺单体在模具中迅速发生阴离子原位聚合反应，等冷却脱模后得到铸型尼龙产品。铸型尼龙产品具有工艺简单，分子量大并且分布均匀，使用温度广泛、力学性能好等优点。但是目前的普通铸型尼龙也存在着低温韧性差，耐摩擦、磨损性差，自润滑性欠佳等缺点。在实际使用中，摩擦性能尤为重要，为了提高铸型尼龙材料的耐摩擦性能一般采用添加润滑油脂，制作含油铸型尼龙的方法，但是由于油脂的加入会导致材料力学性能下降，这使铸型尼龙材料的更广范应用受到了限制，而高端产品主要依赖进口。为了提高铸型尼龙的力学性能，也有在铸型尼龙中添加纳米粒子/管改性的方法，但是纳米粒子/管的加入虽使力学强度有一定的提升，但是摩擦性能又不能够得到高的提升。
技术实现思路
本专利技术针对当前技术的不足，提供了一种改性纳米管/含油铸型尼龙复合材料及其制备方法。该方法将纳米管加入于铸型尼龙中，利用润滑油脂和改性纳米管形成相互结合良好的管网结构，二者协同作用均匀分散在铸型尼龙中，以使制得的材料得到力学性能和摩擦性能的综合性能提高。本专利技术的技术方案是：一种改性纳米管/含油铸型尼龙复合材料，其特征为该材料由如下方法制得，所述制备方法，包含以下步骤：(1)将纳米管加入到酸液中，超声搅拌0.5～1.0小时，再用蒸馏水洗至中性，抽滤后得到活化纳米管；其中，每1g纳米管需要100～150ml酸液，酸液为1～2mol/L的盐酸溶液；(2)将上步所得活化纳米管加入到乙醇中，再加入硅烷偶联剂，在40℃～110℃下反应1.0～8.0小时，洗涤、离心、干燥后得改性纳米管；其中每1g纳米管，添加100～200ml乙醇，添加0.1～1.0g硅烷偶联剂；(3)将改性纳米管加入到润滑油脂中，在80℃～130℃的环境中超声分散3～7小时，得到改性剂；其中每1g改性纳米管，添加0.1～8.0g润滑油脂；(4)将己内酰胺加热至90℃～110℃融化，再升温到120℃～140℃，加入上步得到的改性剂，在减压条件下反应5～15分钟；然后降温至125℃～135℃，加入催化剂，再在减压条件下反应5～15分钟；其中，每100g己内酰胺加入1.0～5.0g改性剂，每100g己内酰胺加入0.1～0.9g催化剂；(5)将上步得到的反应物升温至135℃～145℃，加入助催化剂，混合后倒入模具中，在150℃～180℃下保持20～50分钟，待冷却后脱模得到该铸型尼龙复合材料；其中，每100g己内酰胺中加入0.1～1.0g助催化剂；所述的纳米管具体为单层碳纳米管、多层碳纳米管、二氧化钛纳米管、埃洛石纳米管和硅纳米管中的一种或几种。所述的润滑油或润滑脂具体为甲基硅油、基础油、白色特种润滑脂、轴承润滑脂、MoS2锂基润滑脂中的一种或几种。所述的硅烷偶联剂具体为，γ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ—(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、γ—(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、乙烯基三乙氧基硅烷(KH-151)、γ—巯丙基三甲氧基硅烷(KH-580)、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(KH-602)中的一种或几种。所述的催化剂为氢氧化钠、氢氧化钾、甲醇钠、乙醇钠中的其中一种或几种所述的助催化剂为甲苯-2，4-二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的一种或几种。所述的步骤(4)中的减压条件下的压力优选为0.8～0.9MPa。本专利技术的有益效果：本专利技术利用改性纳米管和润滑油脂形成特殊管网结构，二者在铸型尼龙中均匀分布，相比于普通含油铸型尼龙，不仅其拉伸强度及断裂伸长率有显著提高，材料的耐摩擦、磨损性能更有明显提高。相比于普通含油铸型尼龙不仅摩擦系数下降了45％，磨损量也降低了52％，断裂伸长率提高了28％，弯曲强度提高了35％，弯曲模量提高了24％，压缩强度提高了22％，其他性能均有提高或持平。相比于普通铸型尼龙(对比例1)所测大部分性能均有提高。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术做更加全面的描述，但本专利技术的保护范围并不仅限于以下的具体实施例。本专利技术所述的纳米管具体为单层碳纳米管、多层碳纳米管、二氧化钛纳米管、埃洛石纳米管或硅纳米管，均为市售公知材料，直径为2～20nm。除有特殊说明，本专利技术中所用到的各种试剂、原料均为可以从市场购买或者可以通过公知方法制得的产品。实施例1(1)称取1g二氧化钛纳米管加入到150ml的1mol/L的盐酸溶液中，超声搅拌1.0小时，再用蒸馏水洗至中性，抽滤后得到除杂且活化后的纳米管。(2)将上步所得1g二氧化钛纳米管加入到100ml乙醇中，再加入0.1gγ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)硅烷偶联剂在75℃下反应6小时，洗涤、离心、干燥后得改性二氧化钛纳米管。(3)将1g改性二氧化钛纳米管加入到7g基础油中，在130℃的环境中超声分散5小时，超声结束得到改性二氧化钛纳米管和基础油形成的改性剂。(4)将100g己内酰胺加热至110℃融化，再升温到140℃加入1g改性剂，在减压条件下反应15分钟(真空度0.8MPa)以除水。降温至125℃加入0.3g氢氧化钠，在减压条件下反应15分钟(真空度0.8MPa)以除水。(5)升温至145℃加入0.2g助催化剂甲苯-2.4-二异氰酸酯，混合均匀后倒入模具中，在160℃下保持40分钟，待冷却后脱模得到该铸型尼龙复合材料。对比例1(1)将100g己内酰胺加热至110℃融化。(2)在110℃下减压反应5～15分钟(真空度0.8MPa)以除水，升温至125℃加入0.3g氢氧化钠，再在减压条件下反应10分钟除水(真空度0.8MPa)。(3)升温至145℃加入0.2g助催化剂甲苯-2.4-二异氰酸酯，混合均匀后倒入已经预热的模具中，在160℃下保持40分钟，待冷却脱模后得到铸型尼龙产品。对比例2(1)将100g己内酰胺加热至110℃融化。(2)在110℃下减压反应5～15分钟(真空度0.8MPa)以除水，升温至125℃加入0.3g氢氧化钠，减压反应(真空度0.8MPa)10分钟除水。升温至140℃加入1g基础油。(3)升温至145℃加入0.2g助催化剂甲苯-2.4-二异氰酸酯，混合均匀后倒入已经预热的模具中，在160℃下保持40分钟，待冷却脱模后得到铸型尼龙产品。性能测试结果如附表1所示附表1由附表1的数据可以看出，普通含油铸型尼龙(对比例2)相比于普通铸型尼龙(对比例1)降低了一定的摩擦系数，但是磨损量没有降低，且力学性能均有不同程度的下降。本专利技术制备的改性二氧化钛纳米管/含油铸型尼龙材料(实施例1)与对比例2相比，不仅摩擦系数下降了45％，磨损量也降低了52％，断裂伸长率提高了28％，弯曲强度提高了35％，弯曲模量提高了24％，压缩强度提高了22％，其他性能均有提高或持平。相比于普通铸型尼龙(对比例1)所测大部分性能均有提高。实施例2其它步骤与实施例1，不同之处为将步骤(2)中的0.1gγ—氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性纳米管/含油铸型尼龙复合材料，其特征为该材料由如下方法制得，所述制备方法，包含以下步骤：（1）将纳米管加入到酸液中，超声搅拌0.5～1.0小时，再用蒸馏水洗至中性，抽滤后得到活化纳米管；其中，每1g纳米管需要100～150ml酸液，酸液为1～2mol/L的盐酸溶液；（2）将上步所得活化纳米管加入到乙醇中，再加入硅烷偶联剂，在40℃～110℃下反应1.0～8.0小时，洗涤、离心、干燥后得改性纳米管；其中每1g纳米管，添加100～200ml乙醇，添加0.1～1.0g硅烷偶联剂；（3）将改性纳米管加入到润滑油脂中，在80℃～130℃的环境中超声分散3～7小时，得到改性剂；其中每1g改性纳米管，添加0.1～8.0g润滑油脂；（4）将己内酰胺加热至90℃～110℃融化，再升温到120℃～140℃，加入上步得到的改性剂，在减压条件下反应5～15分钟；然后降温至125℃～135℃，加入催化剂，再在减压条件下反应5～15分钟；其中，每100g己内酰胺加入1.0～5.0g改性剂，每100g己内酰胺加入0.1～0.9g催化剂；（5）将上步得到的反应物升温至135℃～145℃，加入助催化剂，混合后倒入模具中，在150℃～180℃下保持20～50分钟，待冷却后脱模得到该铸型尼龙复合材料；其中，每100g己内酰胺中加入0.1～1.0g助催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种改性纳米管/含油铸型尼龙复合材料，其特征为该材料由如下方法制得，所述制备方法，包含以下步骤：（1）将纳米管加入到酸液中，超声搅拌0.5～1.0小时，再用蒸馏水洗至中性，抽滤后得到活化纳米管；其中，每1g纳米管需要100～150ml酸液，酸液为1～2mol/L的盐酸溶液；（2）将上步所得活化纳米管加入到乙醇中，再加入硅烷偶联剂，在40℃～110℃下反应1.0～8.0小时，洗涤、离心、干燥后得改性纳米管；其中每1g纳米管，添加100～200ml乙醇，添加0.1～1.0g硅烷偶联剂；（3）将改性纳米管加入到润滑油脂中，在80℃～130℃的环境中超声分散3～7小时，得到改性剂；其中每1g改性纳米管，添加0.1～8.0g润滑油脂；（4）将己内酰胺加热至90℃～110℃融化，再升温到120℃～140℃，加入上步得到的改性剂，在减压条件下反应5～15分钟；然后降温至125℃～135℃，加入催化剂，再在减压条件下反应5～15分钟；其中，每100g己内酰胺加入1.0～5.0g改性剂，每100g己内酰胺加入0.1～0.9g催化剂；（5）将上步得到的反应物升温至135℃～145℃，加入助催化剂，混合后倒入模具中，在150℃～180℃下保持20～50分钟，待冷却后脱模得到该铸型尼龙复合材料；其中，每100g己内酰胺中加入0.1～1.0g助催化剂。2.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王月欣，王凡，张倩，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12