一種硅烷改性尼龍模具材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅烷改性尼龍模具材料，它是由下述重量份的原料組成的：硅藻土3?4、二巰丙磺酸鈉1?2、硅烷偶聯(lián)劑kh5700.3?1、硅酸鈉1?2、殼聚糖0.3?1、尼龍66100?130、二甲基甲酰胺110?140、二硫化鉬4?6、氯化鋰0.1?0.2、聚苯乙烯2?3、玻璃纖維20?30、十六烷基三甲基溴化銨0.7?1、甘草酸二鉀0.5?1、蜂膠2?3、乙酰檸檬酸三乙酯2?4、聚山梨酯800.2?0.3、三聚磷酸鈉0.7?1。本發(fā)明加入的機(jī)改性二硫化鉬可以分散在聚合物基體中，有效的提高材料的熱穩(wěn)定性，同時二硫化鉬在熱降解過程中會釋放出不燃性氣體二氧化硫，其稀釋作用可以提高材料阻燃性能。
【專利說明】
一種硅烷改性尼龍模具材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及模具材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅烷改性尼龍模具材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]模具作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的工裝，在生產(chǎn)中起著決定性的作用，目前的模具大多采用金屬材質(zhì)，金屬模具的質(zhì)量和壽命都很高，但其制作成本昂貴，尤其是一些外形復(fù)雜、難成形的金屬模具，制作過程極為復(fù)雜，很多金屬材質(zhì)同時還存在加工困難，加工周期長，而且模具磨損后修復(fù)時間較長的缺陷；
隨著工業(yè)的飛速發(fā)展，聚合物復(fù)合材料強(qiáng)度和精度等方面的不斷提高，使其制品的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，相對于金屬材料而言，聚合物復(fù)合材料制作成本低廉，易成型，加工周期短，修復(fù)時間短，這些優(yōu)點(diǎn)使得它在模具領(lǐng)域具有巨大的潛力；
二硫化鉬納米片層具有較低的導(dǎo)熱性，為二硫化鉬在聚合物材料熱解和燃燒過程中發(fā)揮片層阻隔效應(yīng)提供保障；與此同時，過渡金屬元素鉬的存在可以促進(jìn)聚合物基體形成致密結(jié)實(shí)炭層，能夠有效阻止火焰和聚合物基體之間的物質(zhì)和能量交換，抑制聚合物的降解，最終提高聚合物材料的阻燃性能。另外，含鉬化合物作為多種聚合物如PA、PVC、PS、HIPS、ABS、聚烯烴和含鹵聚酯的抑煙劑，可以減少聚合物材料燃燒吋煙以及CO的生成量，降低材料的火災(zāi)危險性，為火災(zāi)救援贏得寶貴時間；
目前國內(nèi)外針對二硫化鉬與聚合物復(fù)合材料的文獻(xiàn)報道主要集中在復(fù)合材料的導(dǎo)電性以及摩擦性能等方面，很少涉及到材料的熱性能與火災(zāi)安全性能，因此，系統(tǒng)的開展二硫化鉬及其衍生物在聚合物阻燃材料方面的應(yīng)用研究，對開發(fā)新型阻燃劑，充實(shí)和完善聚合物阻燃體系，具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]然而，目前二硫化鉬基聚合物納米復(fù)合材料的研究存在很多棘手的難題。例如二硫化鉬的高效剝離、二硫化鉬納米片層在聚合物基體中的分散以及單一的二硫化鉬納米片層可能存在阻燃效率不高等問題；
因此，為了解決上述問題，本發(fā)明探索、設(shè)計(jì)高效的二硫化鉬剝離方法;利用有機(jī)分子改性二硫化鉬納米片層以提高其在聚合物基體中的分散性;從分子設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，在二硫化鉬片層表面接枝有機(jī)阻燃劑和負(fù)載無機(jī)金屬化合物納米顆粒，合成功能化二硫化鉬材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種硅烷改性尼龍模具材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種硅烷改性尼龍模具材料，它是由下述重量份的原料組成的:
硅藻土 3-4、二巰丙磺酸鈉1-2、硅烷偶聯(lián)劑kh5700.3-1、硅酸鈉1-2、殼聚糖0.3_1、尼龍66100-130、二甲基甲酰胺110-140、二硫化鉬4-6、氯化鋰0.1-0.2、聚苯乙烯2-3、玻璃纖維20-30、十六烷基三甲基溴化銨0.7-1、甘草酸二鉀0.5-1、蜂膠2-3、乙酰檸檬酸三乙酯2-4、聚山梨酯800.2-0.3、三聚磷酸鈉0.7-1。
[0006]—種所述的硅烷改性尼龍模具材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述硅藻土在700-800°C下煅燒1-2小時，冷卻后與上述二巰丙磺酸鈉混合，加入到混合料重量5.6-7倍的去離子水中，加入硅酸鈉，升高溫度為80-90°C，保溫攪拌3-5分鐘，滴加90-96%的硫酸，調(diào)節(jié)pH為2-3，攪拌反應(yīng)40-50分鐘，過濾，將沉淀水洗3_5次，常溫干燥，得改性娃藻土 ；
(2)取上述玻璃纖維重量的10-12%，與三聚磷酸鈉混合，加入到混合料重量10-14倍的去離子水中，磁力攪拌2-3分鐘，得纖維分散液；
(3)將上述蜂膠加入到其重量30-40倍的無水乙醇中，加入硅烷偶聯(lián)劑kh570，攪拌均勾，得娃燒醇液；
(4)取上述氯化鋰，加入到其重量800-1000倍的去離子水中，攪拌溶解，加入上述二硫化鉬，超聲處理1-2小時，超聲功率為300-400w，靜置40-52小時，過濾，取上述二甲基甲酰胺重量的30-40%，加入上述過濾得到的沉淀，在1500-1600/分的轉(zhuǎn)速下分散5-7分鐘，得剝離二硫化鉬懸浮液；
(5)將上述十六烷基三甲基溴化銨、殼聚糖混合，加入到混合料重量100-120倍的去離子水中，攪拌均勻，得溶解液；
(6)將上述剝離二硫化鉬懸浮液加熱到30-40°C，滴加上述溶解液，滴加完畢后保溫反應(yīng)7-8小時，4000-5000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-10分鐘，加入上述纖維分散液，攪拌均勻，過濾，將沉淀分別用15-20%的醋酸溶液、無水乙醇洗滌3-4次，在60-65°C下干燥20-26小時，得有機(jī)改性二硫化鉬；
(7)取剩余二甲基甲酰胺重量的30-40%，加入聚苯乙烯，攪拌均勻；
(8)取上述有機(jī)改性二硫化鉬，加入到剩余的二甲基甲酰胺中，超聲分散3-4小時，加入上述聚苯乙烯的二甲基甲酰胺溶液，攪拌混合10-15小時，倒入聚四氟乙烯容器中，送入100-105°C的烘箱中干燥20-25小時，升高烘箱溫度為130-135°C，繼續(xù)干燥10-13小時，出料，將得到的固形物粉碎，得預(yù)處理改性復(fù)合材料；
(9)將上述預(yù)處理改性復(fù)合材料、改性硅藻土混合，加入硅烷醇液、聚山梨酯80，升高溫度為70-75 0C，保溫攪拌20-30分鐘，抽濾，將沉淀水洗3_4次，在80-90 V下真空干燥1_2小時，得改性復(fù)合材料；
(10)將上述改性復(fù)合材料與剩余各原料混合，攪拌均勻，送入注塑機(jī)中，加熱熔融，將熔融后的流體通過噴嘴注入到模具中，模具的初始溫度保持在130-150°C，注模后在80-90MPa下保壓l-2s，冷卻，脫模，即得所述尼龍模具材料。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明加入的機(jī)改性二硫化鉬可以很好的分散在聚合物基體中，與聚合物分子鏈之間形成了均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有效的限制了聚合物分子鏈的運(yùn)動，延緩了聚合物分子鏈的熱降解，再加上二硫化鉬自身的二維納米片層結(jié)構(gòu)可以減少熱傳導(dǎo)，因此有效的提高了成品材料的熱穩(wěn)定性，同時二硫化鉬在熱降解過程中會釋放出不燃性氣體二氧化硫，可以起到很好的稀釋作用，從而提高阻燃性能，且成品在燃燒的過程中二硫化鉬對熱解和燃燒過程中的炭渣的形成有促進(jìn)作用，厚重而密實(shí)的炭層同樣可以對燃燒釋放熱量和熱解產(chǎn)物起到很好的阻隔作用，因此本發(fā)明的成品材料具有很好的熱穩(wěn)定性和阻燃性能，本發(fā)明的材料采用硅烷改性，不僅提高了成品表面的疏水性，還提高了填料粒子在尼龍中的分散性。
【具體實(shí)施方式】
[0008]一種硅烷改性尼龍模具材料，它是由下述重量份的原料組成的:
硅藻土 3、二巰丙磺酸鈉1、硅烷偶聯(lián)劑kh5700.3、硅酸鈉1、殼聚糖0.3、尼龍66100、二甲基甲酰胺110、二硫化鉬4、氯化鋰0.1、聚苯乙烯2、玻璃纖維20、十六烷基三甲基溴化銨0.7、甘草酸二鉀0.5、蜂膠2、乙酰檸檬酸三乙酯2、聚山梨酯800.2、三聚磷酸鈉0.7。
[0009]—種所述的硅烷改性尼龍模具材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)將上述硅藻土在7000C下煅燒I小時，冷卻后與上述二巰丙磺酸鈉混合，加入到混合料重量5.6倍的去離子水中，加入硅酸鈉，升高溫度為80°C，保溫攪拌3分鐘，滴加90%的硫酸，調(diào)節(jié)PH為2，攪拌反應(yīng)40分鐘，過濾，將沉淀水洗3次，常溫干燥，得改性硅藻土 ；
(2)取上述玻璃纖維重量的10%，與三聚磷酸鈉混合，加入到混合料重量10倍的去離子水中，磁力攪拌2分鐘，得纖維分散液；
(3)將上述蜂膠加入到其重量30倍的無水乙醇中，加入硅烷偶聯(lián)劑kh570，攪拌均勻，得硅烷醇液；
(4)取上述氯化鋰，加入到其重量800倍的去離子水中，攪拌溶解，加入上述二硫化鉬，超聲處理I小時，超聲功率為300w，靜置40小時，過濾，取上述二甲基甲酰胺重量的30%，加入上述過濾得到的沉淀，在1500/分的轉(zhuǎn)速下分散5分鐘，得剝離二硫化鉬懸浮液；
(5)將上述十六烷基三甲基溴化銨、殼聚糖混合，加入到混合料重量100倍的去離子水中，攪拌均勻，得溶解液；
(6)將上述剝離二硫化鉬懸浮液加熱到30°C，滴加上述溶解液，滴加完畢后保溫反應(yīng)7小時，4000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?分鐘，加入上述纖維分散液，攪拌均勻，過濾，將沉淀分別用15%的醋酸溶液、無水乙醇洗滌3次，在60 0C下干燥20小時，得有機(jī)改性二硫化鉬；
(7)取剩余二甲基甲酰胺重量的30%，加入聚苯乙烯，攪拌均勻；
(8)取上述有機(jī)改性二硫化鉬，加入到剩余的二甲基甲酰胺中，超聲分散3小時，加入上述聚苯乙烯的二甲基甲酰胺溶液，攪拌混合10小時，倒入聚四氟乙烯容器中，送入100°C的烘箱中干燥20小時，升高烘箱溫度為130 °C，繼續(xù)干燥1小時，出料，將得到的固形物粉碎，得預(yù)處理改性復(fù)合材料；
(9)將上述預(yù)處理改性復(fù)合材料、改性硅藻土混合，加入硅烷醇液、聚山梨酯80，升高溫度為70°C，保溫攪拌20分鐘，抽濾，將沉淀水洗3次，在800C下真空干燥I小時，得改性復(fù)合材料；
(10)將上述改性復(fù)合材料與剩余各原料混合，攪拌均勻，送入注塑機(jī)中，加熱熔融，將熔融后的流體通過噴嘴注入到模具中，模具的初始溫度保持在130°c，注模后在SOMPa下保壓ls，冷卻，脫模，即得所述尼龍模具材料。
[0010]外觀檢驗(yàn):
無氣泡、縮孔、表面凹陷和壁厚不均勻等缺陷，顏色一致；
沖擊功/J 23-40 °C:無破裂。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硅烷改性尼龍模具材料，其特征在于，它是由下述重量份的原料組成的: 硅藻土 3-4、二巰丙磺酸鈉1-2、硅烷偶聯(lián)劑1^5700.3_1、硅酸鈉1_2、殼聚糖0.3_1、尼龍66100-130、二甲基甲酰胺110-140、二硫化鉬4-6、氯化鋰0.1-0.2、聚苯乙烯2-3、玻璃纖維20-30、十六烷基三甲基溴化銨0.7-1、甘草酸二鉀0.5-1、蜂膠2-3、乙酰檸檬酸三乙酯2-4、聚山梨酯800.2-0.3、三聚磷酸鈉0.7-1。2.—種如權(quán)利要求1所述的硅烷改性尼龍模具材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將上述硅藻土在700-800°C下煅燒1-2小時，冷卻后與上述二巰丙磺酸鈉混合，加入到混合料重量5.6-7倍的去離子水中，加入硅酸鈉，升高溫度為80-90°C，保溫攪拌3-5分鐘，滴加90-96%的硫酸，調(diào)節(jié)pH為2-3，攪拌反應(yīng)40-50分鐘，過濾，將沉淀水洗3_5次，常溫干燥，得改性娃藻土 ； (2)取上述玻璃纖維重量的10-12%，與三聚磷酸鈉混合，加入到混合料重量10-14倍的去離子水中，磁力攪拌2-3分鐘，得纖維分散液； (3)將上述蜂膠加入到其重量30-40倍的無水乙醇中，加入硅烷偶聯(lián)劑kh570，攪拌均勾，得娃燒醇液； (4)取上述氯化鋰，加入到其重量800-1000倍的去離子水中，攪拌溶解，加入上述二硫化鉬，超聲處理1-2小時，超聲功率為300-400w，靜置40-52小時，過濾，取上述二甲基甲酰胺重量的30-40%，加入上述過濾得到的沉淀，在1500-1600/分的轉(zhuǎn)速下分散5-7分鐘，得剝離二硫化鉬懸浮液； (5)將上述十六烷基三甲基溴化銨、殼聚糖混合，加入到混合料重量100-120倍的去離子水中，攪拌均勻，得溶解液； (6)將上述剝離二硫化鉬懸浮液加熱到30-40°C，滴加上述溶解液，滴加完畢后保溫反應(yīng)7-8小時，4000-5000轉(zhuǎn)/分?jǐn)嚢?-10分鐘，加入上述纖維分散液，攪拌均勻，過濾，將沉淀分別用15-20%的醋酸溶液、無水乙醇洗滌3-4次，在60-65°C下干燥20-26小時，得有機(jī)改性二硫化鉬； (7 )取剩余二甲基甲酰胺重量的30-40%，加入聚苯乙烯，攪拌均勻； (8)取上述有機(jī)改性二硫化鉬，加入到剩余的二甲基甲酰胺中，超聲分散3-4小時，加入上述聚苯乙烯的二甲基甲酰胺溶液，攪拌混合10-15小時，倒入聚四氟乙烯容器中，送入100-105°C的烘箱中干燥20-25小時，升高烘箱溫度為130-135°C，繼續(xù)干燥10-13小時，出料，將得到的固形物粉碎，得預(yù)處理改性復(fù)合材料； (9)將上述預(yù)處理改性復(fù)合材料、改性硅藻土混合，加入硅烷醇液、聚山梨酯80，升高溫度為70-75 0C，保溫攪拌20-30分鐘，抽濾，將沉淀水洗3_4次，在80-90 V下真空干燥1_2小時，得改性復(fù)合材料； (10)將上述改性復(fù)合材料與剩余各原料混合，攪拌均勻，送入注塑機(jī)中，加熱熔融，將熔融后的流體通過噴嘴注入到模具中，模具的初始溫度保持在130-150°C，注模后在80-90MPa下保壓l-2s，冷卻，脫模，即得所述尼龍模具材料。
【文檔編號】C08K5/19GK105820564SQ201610275894
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】王玉寶, 詹金珠, 張如宏, 陳士坤, 崔偉東
【申請人】安徽安纜模具有限公司