專利名稱：一種高韌耐磨尼龍及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于耐磨材料中的新材料領(lǐng)域，具體涉及一種高韌超耐磨尼龍及其制備方法。
背景技術(shù)：
耐磨材料是新材料領(lǐng)域的核心，對(duì)高新技術(shù)的發(fā)展起著重要的推動(dòng)和支撐作用，在全球新材料領(lǐng)域，耐磨材料約占85%，隨著信息社會(huì)的到來(lái)，特種耐磨材料對(duì)高新技術(shù)的發(fā)展起著重要的推動(dòng)和支撐作用，超韌耐磨尼龍是耐磨尼龍中的一種，通常的耐磨尼龍大都損失了韌性，是以犧牲韌性、提高強(qiáng)度為代價(jià)的，因此有一定的局限性，近年來(lái)，隨著節(jié)能環(huán)保理念深入人心，對(duì)原材料的節(jié)約愈來(lái)愈被人們所重視，另外，隨著人力成本的提高，及對(duì)自動(dòng)化的要求也相應(yīng)提高了，一臺(tái)很好的自動(dòng)化設(shè)備，需要有人不斷地更換耗材，費(fèi)時(shí)費(fèi)·力，也是一件非常麻煩的事兒，尤其是磨耗大的耗材，像馬路清掃機(jī)的環(huán)衛(wèi)刷，自動(dòng)化磁磚拋光線的拋光刷，自動(dòng)化鋼鐵制品拋光線的拋光刷等。頻繁更換拋光刷，造成生產(chǎn)停線的麻煩，在人力成本增加和耗材不斷漲價(jià)的今天變得尤為引起人們的關(guān)注。本項(xiàng)目主要針對(duì)需要提高耐磨性的同時(shí)，而又不失去其韌性的使用場(chǎng)合，最好是兩者并重的場(chǎng)合，更好的發(fā)揮本項(xiàng)目材料的優(yōu)勢(shì)。本項(xiàng)目所開(kāi)發(fā)的新材料長(zhǎng)期依賴德國(guó)、美國(guó)杜邦、日本東洋和旭化成等公司，面對(duì)跨國(guó)公司的激烈競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)必須建設(shè)我們自己的耐磨新材料生產(chǎn)與加工產(chǎn)業(yè)，提高國(guó)內(nèi)企業(yè)在市場(chǎng)中的地位。縱觀本材料的發(fā)展前景，具有工藝簡(jiǎn)單、建設(shè)周期短、投資少、增值快，不但在減少人力，材料成本提高效率方面有著積極意義，而且還在打破國(guó)外技術(shù)壁壘和節(jié)能環(huán)保方面有著重要的社會(huì)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于客服現(xiàn)有技術(shù)中的不足而提供一種高韌性，耐磨性，便于擠出和注塑成型的尼龍，本發(fā)明的目的還在于提供一種高韌耐磨尼龍的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
一種高韌耐磨尼龍，是由如下的重量百分比的原料制備而成60-80%的聚已內(nèi)酰胺，0. 1-5%的加工改性劑，0. 1-18%的耐磨劑，0. 1%-16%的增韌劑，0. 1-3%的相容劑。所述的加工改性劑為丙烯酸酯類聚合物粉料，該有機(jī)材料的粉料堆密度為0. 38-0. 58 g / cm3。聚丙烯酸酯類聚合物具有核/殼結(jié)構(gòu)，核為橡膠相，起增韌作用，而殼在橡膠相與塑料基體間起連接作用。所述的耐磨劑為碳化硅，石墨、玻璃微珠、二硫化鑰中的一種。所述的增韌劑為馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠的共聚物，由三元乙丙彈性體經(jīng)反應(yīng)擠出接枝馬來(lái)酸酐制得，而分子非極性主鏈引入強(qiáng)極性側(cè)基，與極性樹(shù)脂具有良好的相容性，能有效改善極性尼龍的抗沖擊性能。所述的相容劑為馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物。馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物的分子主鏈為飽和結(jié)構(gòu)的非極性碳鏈，耐老化穩(wěn)定性好，側(cè)鏈含有具有反應(yīng)活性的酸酐基團(tuán)，可用來(lái)改善有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料之間的表面粘接性能。—種高韌耐磨尼龍的制備工藝，制備工藝如下先通過(guò)300-7500轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)械將物料攪拌均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出，螺桿加料區(qū)、輸送區(qū)、塑化區(qū)、口膜溫度分別為220 0C>225 V,230 V,235 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘，螺桿溫度為190-280 °C，物料在擠出機(jī)中停留的時(shí)間為1-15分鐘，然后在冷卻槽中自然冷卻、切粒，最后在80-110 1的干燥箱中干燥6-12小時(shí)，通過(guò)注塑機(jī)生產(chǎn)出尼龍。本發(fā)明所述的加工改性劑，是一類可以與尼龍6 (即聚已內(nèi)酰胺，以下相同)的端基進(jìn)行反應(yīng)從而使尼龍的分子量增大體強(qiáng)度增高，可以使尼龍6更易于擠出或注塑。本發(fā)明所述的相容劑是一類可以提高沖擊韌性與尼龍6端基相容的物質(zhì)，要得到預(yù)期的效果，必須是共混組分在宏觀上相容，而微觀上相分離。若共混的兩組分相容性太好，則共混物的性能可能不會(huì)得到很大的改善；但兩者的相容性太差，其界面結(jié)合力低，材 料的力學(xué)性能也難以提高。于運(yùn)花等用三元乙丙膠(EPDM)來(lái)改善尼龍6的沖擊韌性，由于尼龍6與EPDM在極性方面的差異很大，二者相容性差，結(jié)合強(qiáng)度低，材料的力學(xué)性能難以提高，采用三元乙丙膠接枝馬來(lái)酸醉(MAH)的共聚物(EPDM- G-MAH)作為增韌增容材料，改善尼龍6與EPDM的相容性。發(fā)現(xiàn)隨著EPDM- G-MAH含量的增加，尼龍6/ EPDM- G-MAH 二元共混體系的耐沖擊性能明顯提高，當(dāng)EPDM- G-MAH含量為20% (質(zhì)量)時(shí)、Izod缺口沖擊強(qiáng)度為純尼龍6的7倍，但拉伸強(qiáng)度、模量等隨之下降；對(duì)于尼龍6/EPDM/ EPDM- G-MAH三元共混體系，其力學(xué)性能介于尼龍6/EPDM和尼龍6/ EPDM- G-MAH兩種二元共混體系之間。采用POE增韌尼龍6是近年來(lái)尼龍6高韌化學(xué)研究的一個(gè)新方向，POE是以茂金屬催化劑使乙烯和辛烯共聚獲得的廉價(jià)顆粒狀熱塑性彈性體，其特點(diǎn)是相對(duì)分子質(zhì)量分布窄，密度低，共聚單體組成容易控制，各項(xiàng)性能均衡，顆粒狀易于加工。李小梅等研究發(fā)現(xiàn)EAA的加入能使尼龍6/P0E體系分散相粒子細(xì)化，POE粒子以相對(duì)較小的粒徑均勻的分散在連續(xù)相基體的尼龍6中明顯提高了沖擊韌性，于中振等人研究表明尼龍6/P0E-G-MAH較POE分散相尺寸細(xì)化，相容性顯著提高。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，采用雙螺桿擠出機(jī)，將尼龍、增韌耐磨組分劑、加工改性劑及相容劑進(jìn)行反應(yīng)共混，而得到自身具有高韌超耐磨的尼龍為連續(xù)相基體的高韌超耐磨尼龍新材料的新方法，使材料的力學(xué)性能、熱性能等綜合性能保持了尼龍?jiān)械男阅?，同時(shí)材料的韌性、耐磨性得到明顯提高，由于采用的是復(fù)合新材料來(lái)制備高韌超耐磨工業(yè)制品，因此制備工藝簡(jiǎn)單，廢料易于回收，降低成本。本發(fā)明克服了以往制備耐磨材料技術(shù)和性能上的弱點(diǎn)，制備出了易擠出或注塑成型、易于加工并具有高韌超耐磨性的尼龍復(fù)合新材料，該材料可制備汽車油槽、汽缸蓋、散熱器、水泵葉輪等韌性和耐磨性要求高的工業(yè)制品領(lǐng)域，其特點(diǎn)具有沖擊韌性大、耐磨性優(yōu)良、摩擦噪音小，有著廣闊的應(yīng)用及工業(yè)化前景。該材料可以注塑成型，而且其機(jī)械強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等性能與原尼龍6性能提高了 2倍。目前，全世界的環(huán)保意識(shí)及節(jié)能減排要求都處于快速發(fā)展階段，各種新能源，新材料都在不斷地被發(fā)現(xiàn)或發(fā)明出來(lái)，并以極快的速度投入社會(huì)建設(shè)中，耐磨材料作為占據(jù)全球新材料領(lǐng)域85%地位的新材料，必將對(duì)社會(huì)的發(fā)展和建設(shè)作出重大的積極的貢獻(xiàn)，超韌耐磨尼龍作為耐磨材料中應(yīng)用極為廣泛的一部份，而我們研發(fā)生產(chǎn)的高韌超耐磨尼龍新材料通過(guò)添加耐磨成份，使其彎曲強(qiáng)度大于或等于220Mpa，缺口沖擊強(qiáng)度大于或等于19KJ/m2，其綜合力學(xué)性能已達(dá)到或超過(guò)美國(guó)杜邦公司的ST-B0I，SJ-012，在國(guó)際同類產(chǎn)品中居于領(lǐng)先水平。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但是不局限于下面的實(shí)施例。實(shí)施例I :
將60kg的聚已內(nèi)酰胺、5kg的加工改性劑、18kg的碳化娃、16kg的馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠的共聚物，3kg的馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，通過(guò)300-7500轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)械將物料混合攪拌均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出，螺桿加料區(qū)、輸送區(qū)、塑化區(qū)、口膜溫度分別為220 0C >225 0C >230 °C >235 °C,螺桿轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘，螺桿溫度為190-280 °C，物料在擠出機(jī)中停留的時(shí)間為1-15分鐘，以保證塑化混合充分且不至于長(zhǎng) 時(shí)間停留導(dǎo)致熱分解，然后在冷卻槽中自然冷卻、切粒，最后在80-110 1的干燥箱中干燥6-12小時(shí),通過(guò)注塑機(jī)生產(chǎn)出尼龍。實(shí)施例2 :將80kg的聚已內(nèi)酰胺、O. Ikg的加工改性劑、O. Ikg的石墨、O. Ikg的馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠的共聚物，O. Ikg的馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，通過(guò)300-7500轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)械將物料混合攪拌均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出，螺桿加料區(qū)、輸送區(qū)、塑化區(qū)、口膜溫度分別為220 0C>225 V,230 V,235 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘，螺桿溫度為190-280 °C，物料在擠出機(jī)中停留的時(shí)間為1_15分鐘，以保證塑化混合充分且不至于長(zhǎng)時(shí)間停留導(dǎo)致熱分解，然后在冷卻槽中自然冷卻、切粒，最后在80-110 1的干燥箱中干燥6-12小時(shí)，通過(guò)注塑機(jī)生產(chǎn)出尼龍。實(shí)施例3 :將65kg的聚已內(nèi)酰胺、O. 9kg的加工改性劑、O. 9kg的玻璃微珠、O. 9kg的馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠的共聚物，O. 9kg的馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，通過(guò)300-7500轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)械將物料混合攪拌均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出，螺桿加料區(qū)、輸送區(qū)、塑化區(qū)、口膜溫度分別為220 0C>225 V,230 V,235 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘，螺桿溫度為190-280 V，物料在擠出機(jī)中停留的時(shí)間為1_15分鐘，以保證塑化混合充分且不至于長(zhǎng)時(shí)間停留導(dǎo)致熱分解，然后在冷卻槽中自然冷卻、切粒，最后在80-110 1的干燥箱中干燥6-12小時(shí)，通過(guò)注塑機(jī)生產(chǎn)出尼龍。實(shí)施例4 :將66kg的聚已內(nèi)酰胺、2kg的加工改性劑、5kg的二硫化鑰、2kg的馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠的共聚物，2kg的馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，通過(guò)300-7500轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)械將物料混合攪拌均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出，螺桿加料區(qū)、輸送區(qū)、塑化區(qū)、口膜溫度分別為220 0C>225 0C>230 °C>235 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘，螺桿溫度為190-280 °C，物料在擠出機(jī)中停留的時(shí)間為1-15分鐘，以保證塑化混合充分且不至于長(zhǎng)時(shí)間停留導(dǎo)致熱分解，然后在冷卻槽中自然冷卻、切粒，最后在80-110 °C的干燥箱中干燥6-12小時(shí)，通過(guò)注塑機(jī)生產(chǎn)出尼龍。實(shí)施例5 :將70kg的聚已內(nèi)酰胺、3kg的加工改性劑、12kg的碳化硅、Ilkg的馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠的共聚物，2. 2kg的馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，通過(guò)300-7500轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)械將物料混合攪拌均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出，螺桿加料區(qū)、輸送區(qū)、塑化區(qū)、口膜溫度分別為220 0C>225 0C>230 °C>235 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘，螺桿溫度為190-280 V，物料在擠出機(jī)中停留的時(shí)間為1-15分鐘，以保證塑化混合充分且不至于長(zhǎng)時(shí)間停留導(dǎo)致熱分解，然后在冷卻槽中自然冷卻、切粒，最后在80-110 V的干燥箱中干燥6-12小時(shí)，通過(guò)注塑機(jī)生產(chǎn)出尼龍。實(shí)施例6 :將73kg的聚已內(nèi)酰胺、4kg的加工改性劑、15kg的碳化娃、14kg的馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠的共聚物，3kg的馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，通過(guò)300-7500轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)械將物料混合攪拌均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出，螺桿加料區(qū)、輸送區(qū)、塑化區(qū)、口膜溫度分別為220 0C>225 0C>230 °C>235 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘，螺桿溫度為190-280 °C，物料在擠出機(jī)中停留的時(shí)間為1-15分鐘，以保證塑化混合充分且不至于長(zhǎng)時(shí)間停留導(dǎo)致熱分解，然后在冷卻槽中自然冷卻、切粒，最后在80-110 °C的干燥箱中干燥6-12小時(shí)，通過(guò)注塑機(jī)生產(chǎn)出尼龍。實(shí)施例7 :將75kg的聚已內(nèi)酰胺、5kg的加工改性劑、18kg的二硫化鑰、16kg的馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠的共聚物，3kg的馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，通過(guò)300-7500轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)械將物料混合攪拌均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出，螺桿加料區(qū)、輸送區(qū)、塑化區(qū)、口膜溫度分別為220 0C>225 0C>230 °C>235 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘，螺桿溫度為190-280 °C，物料在擠出機(jī)中停留的時(shí)間為1-15分鐘，以保證塑化混合充分且不至于長(zhǎng)時(shí)間停留導(dǎo)致熱分解，然后在冷卻槽中自然冷卻、切粒，最后在80-110 V的干燥箱中干燥6-12小時(shí)，通過(guò)注塑機(jī)生產(chǎn)出尼龍。
權(quán)利要求
1.一種高韌耐磨尼龍，其特征在于是由如下的重量百分比的原料制備而成60-80%的聚已內(nèi)酰胺、0. 1-5%的加工改性劑、0. 1-18%的耐磨劑、0. 1%-16%的增韌劑、0. 1-3%的相容劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高韌耐磨尼龍，其特征在于所述的加工改性劑為丙烯酸酯類聚合物粉料，該有機(jī)材料的粉料堆密度為0.38-0.58 g / cm3，聚丙烯酸酯類聚合物具有核/殼結(jié)構(gòu)，核為橡膠相，起增韌作用，而殼在橡膠相與塑料基體間起連接作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高韌耐磨尼龍，其特征在于所述的耐磨劑為碳化硅，石墨、二硫化鑰中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高韌耐磨尼龍，其特征在于所述的增韌劑為馬來(lái)酸酐接枝三元乙丙橡膠的共聚物，由三元乙丙彈性體經(jīng)反應(yīng)擠出接枝馬來(lái)酸酐制得，而分子非極性主鏈引入強(qiáng)極性側(cè)基，與極性樹(shù)脂具有良好的相容性，能有效改善極性尼龍的抗沖擊性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高韌耐磨尼龍，其特征在于所述的相容劑為馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物，馬來(lái)酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物的分子主鏈為飽和結(jié)構(gòu)的非極性碳鏈，耐老化穩(wěn)定性好，側(cè)鏈含有具有反應(yīng)活性的酸酐基團(tuán)，可用來(lái)改善有機(jī)材料與無(wú)機(jī)材料之間的表面粘接性能。
6.一種如權(quán)利要求I所述的高韌耐磨尼龍的制備工藝，其特征在于制備工藝如下先通過(guò)300-7500轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速的攪拌機(jī)械將物料攪拌均勻，然后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)擠出，螺桿加料區(qū)、輸送區(qū)、塑化區(qū)、口膜溫度分別為220 0C>225 0C>230 °C>235 °C，螺桿轉(zhuǎn)速為50-600轉(zhuǎn)/分鐘，螺桿溫度為190-280 °C，物料在擠出機(jī)中停留的時(shí)間為1_15分鐘，然后在冷卻槽中自然冷卻、切粒，最后在80-110 1的干燥箱中干燥6-12小時(shí)，通過(guò)注塑機(jī)生產(chǎn)出尼龍。
全文摘要
本發(fā)明屬于耐磨材料中的新材料領(lǐng)域，具體涉及一種高韌超耐磨尼龍及其制備方法，一種高韌耐磨尼龍，是由如下的重量百分比的原料制備而成60-80%的聚已內(nèi)酰胺，0.1-5%的加工改性劑，0.1-18%的耐磨劑，0.1%-16%的增韌劑，0.1-3%的相容劑，本發(fā)明克服了以往制備耐磨材料技術(shù)和性能上的弱點(diǎn)，制備出了易擠出或注塑成型、易于加工并具有高韌超耐磨性的尼龍復(fù)合新材料，該材料可制備汽車油槽、汽缸蓋、散熱器、水泵葉輪等韌性和耐磨性要求高的工業(yè)制品領(lǐng)域，其特點(diǎn)具有沖擊韌性大、耐磨性優(yōu)良、摩擦噪音小，有著廣闊的應(yīng)用及工業(yè)化前景。
文檔編號(hào)C08K3/34GK102757641SQ201210282688
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者邢毫 申請(qǐng)人:平頂山亞塑工業(yè)有限公司