本發(fā)明涉及一種超韌mc尼龍材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

單體澆鑄尼龍又稱mc尼龍，是己內(nèi)酰胺通過陰離子聚合技術(shù)制備所得的工程塑料，其機(jī)械性能較好，強(qiáng)度是一般尼龍的1.5倍，由于mc尼龍制品具有重量輕、強(qiáng)度高、自潤(rùn)滑、耐磨、防腐、絕緣等多種特性，因此其主要用于代替金屬制作軸承、軸瓦、齒輪等摩擦副部件。未經(jīng)改性的mc尼龍?jiān)趯?shí)際應(yīng)用中存在著低溫韌性差，難以在大規(guī)模的航空航天、電子、運(yùn)輸、汽配件等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，因此研究高韌性mc尼龍產(chǎn)品是目前的主要研究方向。

目前已有大量報(bào)道對(duì)mc尼龍進(jìn)行增韌改性，中國(guó)專利cn103509336a公開了mc尼龍復(fù)合材料及其制備方法，采用pa纖維狀填料對(duì)mc尼龍進(jìn)行改性，韌性得到了一定的提高；中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00710173608.4公開了一種原位澆鑄尼龍?zhí)技{米管納米復(fù)合材料及其制備方法，采用碳納米管與己內(nèi)酰胺進(jìn)行聚合反應(yīng)，大大提高了材料的強(qiáng)度，但是材料的成本卻大幅度增加而且韌性并未有較大的改善。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種超韌mc尼龍材料及其制備方法，將經(jīng)過特殊處理的二氧化硅作為增韌劑加入到己內(nèi)酰胺中進(jìn)行原位聚合，以此來改善mc尼龍的力學(xué)性能和耐熱性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種超韌mc尼龍材料，原料配方組成按重量份計(jì)包括：

優(yōu)選地，所述堿催化劑選自氫氧化鉀、氫氧化鈉、金屬鈉中的至少一種。

優(yōu)選地，所述活性劑選自二苯甲烷二異氰酸酯、三苯甲烷三異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯中的任一種。

優(yōu)選地，所述改性納米二氧化硅是由樹枝狀大分子二氧化硅粒子反應(yīng)，所使用的端氨基樹枝狀大分子為中心帶有可水解的烷氧基硅酯基團(tuán)，通過共價(jià)鍵與二氧化硅結(jié)合。

一種超韌mc尼龍材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將100重量份的己內(nèi)酰胺加入錐形瓶中，放置在油浴鍋中升溫至90℃加熱使己內(nèi)酰胺熔融，待己內(nèi)酰胺熔融后加入0～0.15重量份改性納米二氧化硅，攪拌使之完全溶于己內(nèi)酰胺熔體當(dāng)中；

(2)將步驟(1)所得體系升溫至120℃，在磁力攪拌條件下抽真空脫水，出現(xiàn)大氣泡時(shí)解除真空；

(3)在步驟(2)的體系中加入0.1～0.35重量份堿催化劑，抽真空，同時(shí)溫度升至140℃，繼續(xù)磁力攪拌脫水至出現(xiàn)大氣泡，持續(xù)抽真空10分鐘，解除真空；

(4)將步驟(3)所得體系邊攪拌邊加入0.75～1重量份活性劑，得到待聚體系，澆筑到事先在180℃烘箱中預(yù)熱的模具中，繼續(xù)加熱2個(gè)小時(shí)后，冷卻至室溫，得到超韌mc尼龍材料。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果為：(1)本發(fā)明采用的改性納米二氧化硅是經(jīng)過特殊處理的，使用的端氨基樹枝狀大分子，末端帶有多個(gè)氨基且大分子中心是可水解的烷氧基硅酯基團(tuán)，在一定條件下，樹枝狀大分子均勻分布在二氧化硅粒子表面，通過共價(jià)鍵結(jié)合；(2)樹枝狀大分子功能化二氧化硅具有高度的分散性和高表面能，均勻分散在己內(nèi)酰胺中實(shí)現(xiàn)了海島效應(yīng)和網(wǎng)絡(luò)互穿結(jié)構(gòu)的協(xié)同增韌作用，大幅度改善了材料的力學(xué)性能。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例1

將100份的己內(nèi)酰胺加入錐形瓶中，放置在油浴鍋中升溫至90℃加熱使己內(nèi)酰胺熔融。將體系升溫至120℃，在磁力攪拌條件下抽真空脫水，出現(xiàn)大氣泡時(shí)解除真空；繼續(xù)攪拌加入0.35份氫氧化鈉抽真空，同時(shí)體系升溫至140℃，繼續(xù)攪拌脫水出現(xiàn)大氣泡，持續(xù)抽真空10分鐘，解除真空；繼續(xù)攪拌，加入0.75份甲苯二異氰酸酯，得到預(yù)聚體系，澆鑄到事先在180℃烘箱中預(yù)熱的模具中，繼續(xù)加熱2個(gè)小時(shí)后，冷卻至室溫，得到mc尼龍材料，測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例2

將100份的己內(nèi)酰胺加入錐形瓶中，放置在油浴鍋中升溫至90℃加熱使己內(nèi)酰胺熔融，待己內(nèi)酰胺熔融后加入0.05份改性納米二氧化硅，攪拌使之完全溶于己內(nèi)酰胺熔體當(dāng)中。將體系升溫至120℃，在磁力攪拌條件下抽真空脫水，出現(xiàn)大氣泡時(shí)解除真空；繼續(xù)攪拌加入0.35份氫氧化鈉抽真空，同時(shí)體系升溫至140℃，繼續(xù)攪拌脫水出現(xiàn)大氣泡，持續(xù)抽真空10分鐘，解除真空；繼續(xù)攪拌，加入0.75份甲苯二異氰酸酯，得到預(yù)聚體系，澆鑄到事先在180℃烘箱中預(yù)熱的模具中，繼續(xù)加熱2個(gè)小時(shí)后，冷卻至室溫，得到mc尼龍材料，測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例3

將100份的己內(nèi)酰胺加入錐形瓶中，放置在油浴鍋中升溫至90℃加熱使己內(nèi)酰胺熔融，待己內(nèi)酰胺熔融后加入0.1份改性納米二氧化硅，攪拌使之完全溶于己內(nèi)酰胺熔體當(dāng)中。將體系升溫至120℃，在磁力攪拌條件下抽真空脫水，出現(xiàn)大氣泡時(shí)解除真空；繼續(xù)攪拌加入0.35份氫氧化鈉抽真空，同時(shí)體系升溫至140℃，繼續(xù)攪拌脫水出現(xiàn)大氣泡，持續(xù)抽真空10分鐘，解除真空；繼續(xù)攪拌，加入0.75份甲苯二異氰酸酯，得到預(yù)聚體系，澆鑄到事先在180℃烘箱中預(yù)熱的模具中，繼續(xù)加熱2個(gè)小時(shí)后，冷卻至室溫，得到mc尼龍材料，測(cè)試結(jié)果見表1。

實(shí)施例4

將100份的己內(nèi)酰胺加入錐形瓶中，放置在油浴鍋中升溫至90℃加熱使己內(nèi)酰胺熔融，待己內(nèi)酰胺熔融后加入0.15份改性納米二氧化硅，攪拌使之完全溶于己內(nèi)酰胺熔體當(dāng)中。將體系升溫至120℃，在磁力攪拌條件下抽真空脫水，出現(xiàn)大氣泡時(shí)解除真空；繼續(xù)攪拌加入0.35份氫氧化鈉抽真空，同時(shí)體系升溫至140℃，繼續(xù)攪拌脫水出現(xiàn)大氣泡，持續(xù)抽真空10分鐘，解除真空；繼續(xù)攪拌，加入0.75份甲苯二異氰酸酯，得到預(yù)聚體系，澆鑄到事先在180℃烘箱中預(yù)熱的模具中，繼續(xù)加熱2個(gè)小時(shí)后，冷卻至室溫，得到mc尼龍材料，測(cè)試結(jié)果見表1。

對(duì)比例1

將100份的己內(nèi)酰胺加入錐形瓶中，放置在油浴鍋中升溫至90℃加熱使己內(nèi)酰胺熔融，待己內(nèi)酰胺熔融后加入0.1份改性納米二氧化硅，攪拌使之完全溶于己內(nèi)酰胺熔體當(dāng)中。將體系升溫至120℃，在磁力攪拌條件下抽真空脫水，出現(xiàn)大氣泡時(shí)解除真空；繼續(xù)攪拌加入0.1份氫氧化鈉抽真空，同時(shí)體系升溫至140℃，繼續(xù)攪拌脫水出現(xiàn)大氣泡，持續(xù)抽真空10分鐘，解除真空；繼續(xù)攪拌，加入0.75份甲苯二異氰酸酯，得到預(yù)聚體系，澆鑄到事先在180℃烘箱中預(yù)熱的模具中，繼續(xù)加熱2個(gè)小時(shí)后，冷卻至室溫，得到mc尼龍材料，測(cè)試結(jié)果見表1。

對(duì)比例2

將100份的己內(nèi)酰胺加入錐形瓶中，放置在油浴鍋中升溫至90℃加熱使己內(nèi)酰胺熔融，待己內(nèi)酰胺熔融后加入0.1份改性納米二氧化硅，攪拌使之完全溶于己內(nèi)酰胺熔體當(dāng)中。將體系升溫至120℃，在磁力攪拌條件下抽真空脫水，出現(xiàn)大氣泡時(shí)解除真空；繼續(xù)攪拌加入0.35份氫氧化鈉抽真空，同時(shí)體系升溫至140℃，繼續(xù)攪拌脫水出現(xiàn)大氣泡，持續(xù)抽真空10分鐘，解除真空；繼續(xù)攪拌，加入1份甲苯二異氰酸酯，得到預(yù)聚體系，澆鑄到事先在180℃烘箱中預(yù)熱的模具中，繼續(xù)加熱2個(gè)小時(shí)后，冷卻至室溫，得到mc尼龍材料，測(cè)試結(jié)果見表1。

表1mc尼龍材料性能測(cè)試

由以上性能測(cè)試可以看出：當(dāng)改性納米二氧化硅含量為0.1份、堿催化劑為0.35份、活性劑為0.75份時(shí)，mc尼龍材料的性能最佳。與不含改性納米二氧化硅的mc尼龍相比，材料的拉伸強(qiáng)度提高了29.29％，彈性模量提高了34.33％，彎曲強(qiáng)度提高了78.95％，尤其是沖擊強(qiáng)度改善最為明顯，提高了453.17％；另外，加入改性納米二氧化硅后材料的熱穩(wěn)定性能也得到了提高

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。