本發(fā)明屬于高分子納米復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

眾所周知，空氣污染和能源短缺是全球各大產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過(guò)程中面臨的兩大問(wèn)題，因此，采用密度小，易回收加工的工程塑料是節(jié)能減排、降本增效的重要措施。作為工程塑料之一的鑄型尼龍(monomercastingnylon)，簡(jiǎn)稱(chēng)mc尼龍，因其具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐磨、自潤(rùn)滑等多種獨(dú)特性能，被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、電氣設(shè)備、機(jī)械等行業(yè)。

隨著汽車(chē)的輕量化、電氣設(shè)備的高性能化、機(jī)械設(shè)備低本成化的進(jìn)程加快，對(duì)mc尼龍的強(qiáng)度、韌性、耐熱性、耐寒性等方面提出了更高的要求。目前，我國(guó)mc尼龍技術(shù)水平與國(guó)際水平相比仍然有明顯差距，尤其在mc尼龍的高性能化和低成本化方面限制了我國(guó)mc尼龍的發(fā)展及應(yīng)用，難以配合我國(guó)快速發(fā)展的新能源汽車(chē)、軌道交通、航天航空、電氣設(shè)備等高端應(yīng)用領(lǐng)域的需求。因此，需要開(kāi)發(fā)新型增強(qiáng)體對(duì)mc尼龍進(jìn)行改性，以滿(mǎn)足各行業(yè)節(jié)能、環(huán)保、輕量化、低成本化、高性能化的發(fā)展需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料及其制備方法。

一種納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的原料制成：己內(nèi)酰胺單體10-90份，納米纖維素10-75份，催化劑0.2-0.4份，助催化劑2-5份。

由如下重量份數(shù)的原料制成：己內(nèi)酰胺單體38份，納米纖維素56.7份，催化劑0.3份，助催化劑4份。

所述己內(nèi)酰胺單體為c6h11no。

所述納米纖維素以天然棉、木槳纖維素制備得到的尺寸在納米級(jí)的纖維素產(chǎn)品。

所述復(fù)合材料中還包括4-甲氧基-2-甲基苯硼酸1-3份。

所述催化劑為乙烷二羧酸酐，亞磷酸，次磷酸鈣，己二酸，己二腈中的一種或一種以上。

所述助催化劑磷酸鈉，核苷酸鈉，乙?；簝?nèi)酰胺，己二異氰酸酯中的一種或一種以上。

上述納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料的制備方法，取己內(nèi)酰胺單體、納米纖維素、催化劑和助催化劑，將己內(nèi)酰胺單體熔融后加入催化劑和納米纖維素，利用超聲輻射混合均勻，將混合料在-0.1mpa條件下真空脫水1-20min，脫水完成后在混合料內(nèi)加入助催化劑，并將模具預(yù)熱至140℃-160℃，將加入助催化劑后的混合料澆鑄到模具中，1-30min后冷卻脫模。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用新型環(huán)保、低成本、高性能的納米纖維素作為增強(qiáng)體以解決現(xiàn)有增強(qiáng)體生產(chǎn)過(guò)程污染嚴(yán)重、成本高、部分性能差的問(wèn)題。采用己內(nèi)酰胺單體為樹(shù)脂基體，保證己內(nèi)酰胺對(duì)纖維素的浸潤(rùn)，大大提高復(fù)合材料的纖維素含量，具有較強(qiáng)的物理力學(xué)性能。采用表面化學(xué)修飾技術(shù)來(lái)解決納米纖維素在己內(nèi)酰胺單體中易團(tuán)聚的問(wèn)題。采用納米纖維素作為增強(qiáng)體，己內(nèi)酰胺單體為樹(shù)脂基體，利用己內(nèi)酰胺溶體粘度低、流動(dòng)性好，以保證己內(nèi)酰胺對(duì)納米纖維素的浸潤(rùn)，大大提高制品的納米纖維素含量，具有很高的物理力學(xué)性能。通過(guò)堿催化原理制備成待聚合的液態(tài)活性料，添加助催化劑后澆鑄到預(yù)熱的模具中，并熱壓成型，制備成的復(fù)合材料能夠提高mc尼龍的物理力學(xué)性能，比如抗拉強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度，沖擊強(qiáng)度明顯提高，耐熱及尺寸穩(wěn)定性好，能夠保留mc尼龍?jiān)械哪湍バ院?、自?rùn)滑等特性。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1

一種納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的原料制成：己內(nèi)酰胺單體38份，納米纖維素56.7份，亞磷酸0.3份，磷酸鈉4份。所述納米纖維素以天然棉、木槳纖維素制備得到的尺寸在納米級(jí)的纖維素產(chǎn)品。

上述納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料的制備方法，取己內(nèi)酰胺單體、納米纖維素、亞磷酸和磷酸鈉，將己內(nèi)酰胺單體熔融后加入亞磷酸和納米纖維素，利用超聲輻射混合均勻，將混合料在-0.1mpa條件下真空脫水15min，脫水完成后在混合料內(nèi)加入磷酸鈉，并將模具預(yù)熱至150℃，將加入磷酸鈉后的混合料澆鑄到模具中，15min后冷卻脫模。

實(shí)施例2

一種納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的原料制成：己內(nèi)酰胺單體10份，納米纖維素10份，乙烷二羧酸酐0.2份，核苷酸鈉2份。所述納米纖維素以天然棉、木槳纖維素制備得到的尺寸在納米級(jí)的纖維素產(chǎn)品。

上述納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料的制備方法，取己內(nèi)酰胺單體、納米纖維素、乙烷二羧酸酐和核苷酸鈉，將己內(nèi)酰胺單體熔融后加入乙烷二羧酸酐和納米纖維素，利用超聲輻射混合均勻，將混合料在-0.1mpa條件下真空脫水3min，脫水完成后在混合料內(nèi)加入核苷酸鈉，并將模具預(yù)熱至140℃，將加入助催化劑后的混合料澆鑄到模具中，3min后冷卻脫模。

實(shí)施例3

一種納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的原料制成：己內(nèi)酰胺單體90份，納米纖維素75份，次磷酸鈣0.4份，乙酰基己內(nèi)酰胺5份。所述納米纖維素以天然棉、木槳纖維素制備得到的尺寸在納米級(jí)的纖維素產(chǎn)品。

上述納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料的制備方法，取己內(nèi)酰胺單體、納米纖維素、催化劑和助催化劑，將己內(nèi)酰胺單體熔融后加入次磷酸鈣和納米纖維素，利用超聲輻射混合均勻，將混合料在-0.1mpa條件下真空脫水20min，脫水完成后在混合料內(nèi)加入乙?；簝?nèi)酰胺，并將模具預(yù)熱至160℃，將加入助催化劑后的混合料澆鑄到模具中，30min后冷卻脫模。

實(shí)施例4

一種納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的原料制成：己內(nèi)酰胺單體38份，納米纖維素56.7份，亞磷酸0.3份，磷酸鈉4份，4-甲氧基-2-甲基苯硼2份。所述納米纖維素以天然棉、木槳纖維素制備得到的尺寸在納米級(jí)的纖維素產(chǎn)品。

上述納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料的制備方法，取己內(nèi)酰胺單體、納米纖維素、4-甲氧基-2-甲基苯硼、亞磷酸和磷酸鈉，將己內(nèi)酰胺單體熔融后加入亞磷酸和納米纖維素，利用超聲輻射混合均勻，將混合料在-0.1mpa條件下真空脫水15min，脫水完成后在混合料內(nèi)加入磷酸鈉，并將模具預(yù)熱至150℃，將加入助催化劑后的混合料澆鑄到模具中，15min后冷卻脫模。

實(shí)施例5

一種納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的原料制成：己內(nèi)酰胺單體38份，納米纖維素56.7份，亞磷酸0.3份，磷酸鈉4份，乙基香蘭素乙酸酯1份。所述納米纖維素以天然棉、木槳纖維素制備得到的尺寸在納米級(jí)的纖維素產(chǎn)品。

上述納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料的制備方法，取己內(nèi)酰胺單體、納米纖維素、乙基香蘭素乙酸酯、亞磷酸和磷酸鈉，將己內(nèi)酰胺單體熔融后加入亞磷酸和納米纖維素，利用超聲輻射混合均勻，將混合料在-0.1mpa條件下真空脫水15min，脫水完成后在混合料內(nèi)加入磷酸鈉，并將模具預(yù)熱至150℃，將加入助催化劑后的混合料澆鑄到模具中，15min后冷卻脫模。

對(duì)比例1

一種mc尼龍復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的原料制成：己內(nèi)酰胺單體38份，亞磷酸0.3份，磷酸鈉4份。

上述mc尼龍復(fù)合材料的制備方法，取己內(nèi)酰胺單體、亞磷酸和磷酸鈉，將己內(nèi)酰胺單體熔融后加入亞磷酸，利用超聲輻射混合均勻，將混合料在-0.1mpa條件下真空脫水15min，脫水完成后在混合料內(nèi)加入磷酸鈉，并將模具預(yù)熱至150℃，將加入磷酸鈉的混合料澆鑄到模具中，15min后冷卻脫模。

對(duì)比例2

一種納米纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料，由如下重量份數(shù)的原料制成：己內(nèi)酰胺單體38份，纖維素56.7份，亞磷酸0.3份，磷酸鈉4份。所述纖維素以天然棉、木槳纖維素制備得到。

上述纖維素增強(qiáng)增韌mc尼龍復(fù)合材料的制備方法，取己內(nèi)酰胺單體、納米纖維素、亞磷酸和磷酸鈉，將己內(nèi)酰胺單體熔融后加入亞磷酸和纖維素，利用超聲輻射混合均勻，將混合料在-0.1mpa條件下真空脫水15min，脫水完成后在混合料內(nèi)加入磷酸鈉，并將模具預(yù)熱至150℃，將加入磷酸鈉后的混合料澆鑄到模具中，15min后冷卻脫模。

將得到的mc尼龍復(fù)合材料在80℃的水浴中煮4小時(shí)，以除去未聚合的單體及低聚物，然后將其放置于烘箱中100℃干燥8小時(shí)。將經(jīng)上述處理并干燥后的mc尼龍復(fù)合材料取出并制成條狀樣品，在溫度為20℃，濕度為50％的恒溫箱里將mc尼龍復(fù)合材料的條狀樣品放置48小時(shí)后，進(jìn)行性能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1

由表1可以看出，實(shí)施例4-5的平均屈服強(qiáng)度明顯高于實(shí)施例1，與實(shí)施例1相比，其他條件完全相同，僅僅是實(shí)施例4-5分別多加入了4-甲氧基-2-甲基苯硼和乙基香蘭素乙酸酯，證明4-甲氧基-2-甲基苯硼和乙基香蘭素乙酸酯具有增強(qiáng)mc尼龍復(fù)合材料屈服強(qiáng)度的功效；對(duì)比例1的平均屈服強(qiáng)度明顯低于實(shí)施例1，與實(shí)施例1相比，其他條件完全相同，僅僅是對(duì)比例1少加入了納米纖維素，證明納米纖維素具有增強(qiáng)mc尼龍復(fù)合材料屈服強(qiáng)度的功效；對(duì)比例2的平均屈服強(qiáng)度明顯低于實(shí)施例1，與實(shí)施例1相比，其他條件完全相同，僅僅是對(duì)比例1加入了纖維素，實(shí)施例1加入的為納米纖維素，證明纖維素沒(méi)有增強(qiáng)mc尼龍復(fù)合材料屈服強(qiáng)度的功效；實(shí)施例4-5的平均彎曲強(qiáng)度明顯高于實(shí)施例1，與實(shí)施例1相比，其他條件完全相同，僅僅是實(shí)施例4-5分別多加入了4-甲氧基-2-甲基苯硼和乙基香蘭素乙酸酯，證明4-甲氧基-2-甲基苯硼和乙基香蘭素乙酸酯具有增強(qiáng)mc尼龍復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度的功效；對(duì)比例1的平均彎曲強(qiáng)度明顯低于實(shí)施例1，與實(shí)施例1相比，其他條件完全相同，僅僅是對(duì)比例1少加入了納米纖維素，證明納米纖維素具有增強(qiáng)mc尼龍復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度的功效；對(duì)比例2的平均彎曲強(qiáng)度明顯低于實(shí)施例1，與實(shí)施例1相比，其他條件完全相同，僅僅是對(duì)比例1加入了纖維素，實(shí)施例1加入的為納米纖維素，證明纖維素沒(méi)有增強(qiáng)mc尼龍復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度的功效；實(shí)施例4-5的沖擊強(qiáng)度明顯高于實(shí)施例1，與實(shí)施例1相比，其他條件完全相同，僅僅是實(shí)施例4-5分別多加入了4-甲氧基-2-甲基苯硼和乙基香蘭素乙酸酯，證明4-甲氧基-2-甲基苯硼和乙基香蘭素乙酸酯具有增強(qiáng)mc尼龍復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的功效；對(duì)比例1的沖擊強(qiáng)度明顯低于實(shí)施例1，與實(shí)施例1相比，其他條件完全相同，僅僅是對(duì)比例1少加入了納米纖維素，證明納米纖維素具有增強(qiáng)mc尼龍復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的功效；對(duì)比例2的沖擊強(qiáng)度明顯低于實(shí)施例1，與實(shí)施例1相比，其他條件完全相同，僅僅是對(duì)比例1加入了纖維素，實(shí)施例1加入的為納米纖維素，證明纖維素沒(méi)有增強(qiáng)mc尼龍復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的功效。