一种高强度超耐磨MC尼龙复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高强度超耐磨MC尼龙复合材料及其制备方法，该材料由以下重量份的各组分制成：己内酰胺80

【技术实现步骤摘要】
一种高强度超耐磨MC尼龙复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及MC尼龙材料制备
，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。

技术介绍

[0002]MC尼龙又称单体浇铸尼龙(Monomer casting nylon)，是工程塑料的一种，它是在阴离子催化剂及活化剂存在的条件下，由单体直接浇铸于模具中聚合成型制得的。由于其生产工艺简单，聚合速度快，制品综合性能好，被广泛应用于机械、纺织、交通、石化、冶金等领域；可直接取代部分为铜、不锈钢、铝合金等金属制品，“以塑代钢、性能卓越”。多年来MC尼龙的滑轮、滑块、齿轮、蜗轮、托轮、支承轮、走轮、水泵叶轮、轴套、轴瓦、活阀体、挡胶板、皮带轮、转动轮、棒材、管材、板材等，不仅较好地取代了相应的金属品，降低了成本，并且延长了整机及零件的使用寿命，经济效益得到了显著的提高。
[0003]MC尼龙的机械强度、刚度、冲击强度和硬度等力学性能优于一般PA6。虽然其自润滑性能、耐磨性较好，但是纯MC尼龙在高载荷作用下使用时，摩擦系数偏高、体积磨损率也较大，在一些低温、高冲击的条件下，其缺口冲击强度较差，难以应用于一些对冲击性能要求较高的大型工程件上。难以满足在无油条件下的工况要求，这些不足限制了其在很多领域的应用。为了提高MC尼龙材料的抗磨减摩性能，通常在基体树脂中添加一些传统润滑剂，比如石墨、纳米管、碳纤维等固体润滑剂，但其分散困难，而且减摩抗磨程度也很有限。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术中MC尼龙在高载荷作用下使用时强度和耐磨性等存在的不足，提供一种新型MC尼龙复合材料，通过在己内酰胺的工作体系中加入ABS粉料、金属盐溶液、润滑剂、端羧基聚硅氧烷等，大幅度提高了MC尼龙的强度和耐磨性能。
[0005]为了实现上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0006]一种高强度超耐磨MC尼龙复合材料，由以下重量份的各组分制成：己内酰胺80
‑
120份，ABS粉料2
‑
5份，金属盐溶液0.1
‑
0.3份，催化剂0.5
‑
1.5份，改性润滑剂1
‑
4份，活化剂1
‑
3份，端羧基聚硅氧烷0.1
‑
0.4份；所述ABS粉料为300
‑
600目；所述金属盐溶液为0.3
‑
0.6mol/L的氯化锌或氯化铜水溶液；所述催化剂为氢氧化钠或甲醇钠；所述改性润滑剂由介孔二氧化铈、云母粉、桐油、氧化石墨烯纤维制备而成；所述活性剂为N
‑
己酰基己内酰胺或2,4
‑
甲苯二异氰酸酯。
[0007]优选的，所述己内酰胺100份，ABS粉料3.5份，金属盐溶液0.2份，催化剂1.2份，润滑剂2份，活化剂2份，端羧基聚硅氧烷0.2份；所述ABS粉料为400
‑
500目；所述金属盐溶液为0.3mol/L的氯化锌水溶液；所述催化剂为氢氧化钠；所述活性剂为2,4
‑
甲苯二异氰酸酯。
[0008]上述高强度超耐磨MC尼龙复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0009]S1：将10
‑
20份介孔二氧化铈、2
‑
5份氧化石墨烯纤维、3
‑
5份云母粉和15
‑
25份异丙醇加入反应容器中搅拌20
‑
50min，再向其中加入4
‑
8份桐油，于温度40
‑
60℃超声分散1
‑
3h
使其混合均匀，经离心洗涤干燥，得产物A；对产物A表面进行低温等离子体处理后，获得改性润滑剂；
[0010]S2：按重量比将在氮气的保护下己内酰胺加热熔融，随后加入ABS粉料，升温熔融；再向其中加入金属盐溶液，搅拌反应；
[0011]S3：通入氮气解除真空，在常压下，按重量比向步骤S2中加入催化剂，继续抽真空；
[0012]S4：通入氮气解除真空，按重量比向步骤S3中加入步骤S1所得改性润滑剂和活化剂和端羧基聚硅氧烷搅拌均匀后，倒入预先加热的模具中，保温反应，冷却至室温后脱模，即可得高强度超耐磨MC尼龙复合材料。
[0013]优选的，步骤S1中所述二氧化铈的制备过程为：取0.5
‑
1份氢氧化钠和10
‑
20份乙醇溶液混合，在温度65
‑
75℃下，边搅拌边滴加10
‑
20份正硅酸四乙酯，滴加完毕后保温反应2
‑
4h，离心、洗涤、干燥处理，得二氧化硅模板；将上述二氧化硅模板、3
‑
6份聚乙烯吡咯烷酮和30
‑
50份去离子水混合超声处理5
‑
10min；再加入2
‑
4份硝酸铈和3
‑
6份六次甲基四胺，在温度80
‑
90℃下反应2
‑
3h，经离心、洗涤、干燥后，于温度550
‑
650℃煅烧2.5
‑
3.5h；后经氢氧化钠刻蚀8
‑
12min，洗涤干燥即得二氧化铈。
[0014]优选的，所述介孔二氧化铈的制备过程具体为：取0.8份氢氧化钠和15份乙醇溶液混合，在温度70℃下，边搅拌边滴加16份正硅酸四乙酯，滴加完毕后保温反应3.5h，离心、洗涤、干燥处理，得二氧化硅模板；将上述二氧化硅模板、5份聚乙烯吡咯烷酮和45份去离子水混合超声处理8min；再加入3份硝酸铈和5份六次甲基四胺，在温度85℃下反应2.5h，经离心、洗涤、干燥后，于温度600℃煅烧3h；后经氢氧化钠刻蚀10min，洗涤干燥即得二氧化铈。
[0015]优选的，步骤S1中所述氧化石墨烯纤维的单丝直径为10
‑
15μm，长度为4
‑
8mm；所述表面进行低温处理的具体工艺为：按体积比0.8
‑
1:0.8组成的CO2和NH3混合气体，将产物A表面在温度50
‑
60℃下进行低温等离子体处理。
[0016]优选的，步骤S1具体为将15份介孔二氧化铈、4份氧化石墨烯纤维、4份云母粉和22份异丙醇加入反应容器中搅拌35min，再向其中加入6份桐油，于温度55℃min超声分散2.5h使其混合均匀。
[0017]优选的，步骤S2具体为将己内酰胺在氮气的保护下于110
‑
130℃加热熔融；按份数比向其中加入ABS粉料，升温至170
‑
180℃，再向其中加入金属盐溶液，搅拌反应1
‑
2h。
[0018]优选的，步骤S3具体为加入催化剂，继续通氮气并于0.1
‑
0.2Mpa抽真空10
‑
20min。
[0019]优选的，步骤S4具体按重量比向步骤S3中加入步骤S1所得润滑剂、活化剂和端羧基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度超耐磨MC尼龙复合材料，其特征在于，由以下重量份的各组分制成：己内酰胺80
‑
120份，ABS粉料2
‑
5份，金属盐溶液0.1
‑
0.3份，催化剂0.5
‑
1.5份，改性润滑剂1
‑
4份，活化剂1
‑
3份，端羧基聚硅氧烷0.1
‑
0.4份；所述ABS粉料为300
‑
600目；所述金属盐溶液为0.3
‑
0.6mol/L的氯化锌或氯化铜水溶液；所述催化剂为氢氧化钠或甲醇钠；所述改性润滑剂由二氧化铈、云母粉、桐油、氧化石墨烯纤维制备而成；所述活性剂为N
‑
己酰基己内酰胺或2,4
‑
甲苯二异氰酸酯。2.根据权利要求1所述高强度超耐磨MC尼龙复合材料，其特征在于，所述己内酰胺100份，ABS粉料3.5份，金属盐溶液0.2份，催化剂1.2份，润滑剂2份，活化剂2份，端羧基聚硅氧烷0.2份；所述ABS粉料为400
‑
500目；所述金属盐溶液为0.3mol/L的氯化锌水溶液；所述催化剂为氢氧化钠；所述活性剂为2,4
‑
甲苯二异氰酸酯。3.一种高强度超耐磨MC尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将10
‑
20份二氧化铈、2
‑
5份氧化石墨烯纤维、3
‑
5份云母粉和15
‑
25份异丙醇加入反应容器中搅拌20
‑
50min，再向其中加入4
‑
8份桐油，于温度40
‑
60℃超声分散1
‑
3h使其混合均匀，经离心洗涤干燥，得产物A；对产物A表面进行低温等离子体处理后，获得改性润滑剂；S2：按重量比将在氮气的保护下己内酰胺加热熔融，随后加入ABS粉料，升温熔融；再向其中加入金属盐溶液，搅拌反应；S3：通入氮气解除真空，在常压下，按重量比向步骤S2中加入催化剂，继续抽真空；S4：通入氮气解除真空，按重量比向步骤S3中加入步骤S1所得改性润滑剂、活化剂和端羧基聚硅氧烷搅拌均匀后，倒入预先加热的模具中，保温反应，冷却至室温后脱模，即可得高强度超耐磨MC尼龙复合材料。4.根据权利要求2所述高强度超耐磨MC尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述二氧化铈的制备过程为：取0.5
‑
1份氢氧化钠和10
‑
20份乙醇溶液混合，在温度65
‑
75℃下，边搅拌边滴加10
‑
20份正硅酸四乙酯，滴加完毕后保温反应2
‑
4h，离心、洗涤、干燥处理，得二氧化硅模板；将上述二氧化硅模板、3

【专利技术属性】
技术研发人员：张可，吕文晏，史海波，
申请(专利权)人：江苏宏盛尼龙有限公司，
类型：发明
国别省市：