專利名稱：一種高強(qiáng)高耐磨尼龍及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于尼龍材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)高耐磨尼龍及其制備方法。
背景技術(shù)：
尼龍學(xué)名聚酰胺，自20世紀(jì)30年代由美國(guó)杜邦公司中央研究所開(kāi)發(fā)并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來(lái)，已有60多年歷史。由于尼龍具有優(yōu)良的力學(xué)性能和較好的電性能，又具有耐磨、耐油、耐溶劑、自潤(rùn)性、自熄性、耐腐蝕性以及良好的加工性能等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用廣泛。
尼龍作為工程塑料，其缺點(diǎn)是一方面吸水性比較大，從而導(dǎo)致制品尺寸變化較大和力學(xué)性能降低幅度較大，另一方面由于分子鏈與酰胺極性基團(tuán)引起范德華力和氫鍵力使其分子間的作用力很大而且復(fù)雜，比一般聚合物材料有高的多的表面能，與一些物質(zhì)接觸時(shí)有較大的黏附力，摩擦系數(shù)較大，在一些應(yīng)用場(chǎng)合摩擦性能不符合要求。為了提高材料性能，克服尼龍材料的缺點(diǎn)，人們采用了嵌段、接枝、共混等方法對(duì)尼龍進(jìn)行化學(xué)和物理改性。物理改性主要是加入各種填料以增強(qiáng)各種性能，填料包括纖維、無(wú)機(jī)顆粒、有機(jī)顆粒等。尼龍的增強(qiáng)、增加耐磨性方面的改性主要是通過(guò)填充玻璃玻纖、碳纖維、二硫化鑰、碳化硅、炭黑、聚四氟乙烯等填充物來(lái)實(shí)現(xiàn)。從目前的技術(shù)來(lái)看，填充玻纖的尼龍復(fù)合材料，耐磨性較差；填充二硫化鑰等無(wú)機(jī)粒子的尼龍復(fù)合材料強(qiáng)度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)高耐磨尼龍，該尼龍材料的強(qiáng)度和耐磨性都可得到大幅提升。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述高強(qiáng)高耐磨尼龍的制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)高耐磨尼龍，該尼龍包括以下組分及重量份數(shù)尼龍樹(shù)脂43. 9 59. 5份，納米金剛石粉0. I 5份， 玻纖40 50份，抗氧劑0.2 0.5份，潤(rùn)滑劑0.2 0.6份。所述的尼龍樹(shù)脂選自尼龍6、尼龍66、尼龍1010、尼龍11、尼龍12或其相互的合金。所述的納米金剛石粉經(jīng)過(guò)預(yù)處理，處理步驟如下高壓釜中，加入l-2kg的納米金剛石粉和5-10L的濃硝酸，150-180°C，攪拌5-8小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性；把去除微量雜質(zhì)后的納米金剛石粉和5-10L的濃度為10%的氫氧化鈉溶液加入高壓釜中，100-150°C，攪拌5-8小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性，干燥；將預(yù)處理過(guò)的金剛石粉加A 5-10L的濃度為0. 5%的硅烷偶聯(lián)劑KH550乙醇溶液中，浸潤(rùn)30-60分鐘，過(guò)濾，烘干，將處理好的金剛石粉密封保存。所述的納米金剛石粉純度彡95%，平均粒徑3. 2nm，比表面積246. 02m2/g。所述的玻纖為無(wú)堿玻纖，單絲直徑為10-15 iim。所述的抗氧劑選自抗氧劑1098、抗氧劑168、抗氧劑ST-181(受阻酚類抗氧劑和亞磷酸酯的混合物)或抗氧劑PEPQ[四-(2，4-二叔丁基苯基)-4，4'-聯(lián)苯基雙亞磷酸酯]中的一種或幾種的混合物。所述的潤(rùn)滑劑選自硬脂酸、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、潤(rùn)滑劑EBS(乙撐雙硬酯酰胺)、潤(rùn)滑劑BRUGGOLEN P12 (共聚物和褐煤酸衍生物的優(yōu)化混合物)或潤(rùn)滑劑TS-30 (硅酮類潤(rùn)滑劑)。本發(fā)明還提供了一種上述高強(qiáng)高耐磨尼龍的制備方法，該方法包括以下步驟 將43. 9 59. 5份的尼龍樹(shù)脂、0. I 5份預(yù)處理的納米金剛石粉、0. 2 0. 5份的抗氧劑、0. 2 0. 6份潤(rùn)滑劑加入高混機(jī)中混合均勻，從加料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，在專用玻璃纖維進(jìn)料口添加玻纖，調(diào)節(jié)玻纖股數(shù)和擠出工藝，使玻纖含量維持在40 50份；出料，過(guò)水槽冷卻，干燥，切粒得到尼龍。所述的雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度如下一區(qū)溫度150_230°C，二區(qū)溫度180_265°C，三區(qū)溫度190-275°C，四區(qū)溫度200-280°C，五區(qū)溫度200_280°C，六區(qū)溫度200_280°C，機(jī)頭溫度200-280°C ;真空開(kāi)啟，轉(zhuǎn)速為250-350轉(zhuǎn)/分鐘。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果本發(fā)明制備的高強(qiáng)高耐磨尼龍，具有強(qiáng)度高、模量高，耐磨性優(yōu)異，收縮率小，吸水率低，耐熱性高等特點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。下述實(shí)施例中用到的納米金剛石粉純度> 95 %,平均粒徑3. 2nm,比表面積246. 02m2/g ；玻纖為無(wú)堿玻纖，單絲直徑為10-15 U m。粒料性能測(cè)試的注塑工藝將粒料放入真空烘箱中80-100 °C干燥6小時(shí)，然后將干燥的粒料用注塑機(jī)打出力學(xué)性能測(cè)試樣條。區(qū)間注射溫度為200-280°C，模溫為60-80。。。拉伸性能的測(cè)試GB1040/T-1992，塑料拉伸性能試驗(yàn)方法，1992.拉伸速度5mm/min0彎曲性能的測(cè)試GB/T 9341-2000，塑料的彎曲性能測(cè)試。試驗(yàn)速度5mm/min。沖擊性能的測(cè)試懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度按照GB/T1843-1996，塑料懸臂梁沖擊試驗(yàn)方法，1996。耐磨性能的測(cè)試采用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)，對(duì)偶件為40mm*10mm的45號(hào)鋼環(huán)，整體要求淬火后HRC為40-45，外圓表面粗糙度為0. 4m，試樣尺寸為16mm*15mm*7mm。試驗(yàn)條件是在室溫干摩擦條件下，轉(zhuǎn)速為0. 42m/s，對(duì)磨時(shí)間2h，負(fù)荷為196N。用電子天平稱量磨損后的質(zhì)量。實(shí)施例I
(I)納米金剛石粉的預(yù)處理高壓釜中，加入Ikg的納米金剛石粉和5L的濃硝酸，150°C，攪拌8小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性；把去除微量雜質(zhì)后的納米金剛石粉和5L的氫氧化鈉溶液(濃度10% )加入高壓釜中，100°C，攪拌8小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性，干燥；將預(yù)處理過(guò)的金剛石粉加入5L的硅烷偶聯(lián)劑KH550乙醇溶液(濃度0. 5% )中，浸潤(rùn)60分鐘，過(guò)濾，烘干。將處理好的金剛石粉密封保存。(2)把57份的尼龍1010，I份預(yù)處理的納米金剛石粉，0. 4份的抗氧劑ST-181，0. 6份潤(rùn)滑劑TS-30加入高混機(jī)中混合均勻，從加料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)；在專用玻璃纖維進(jìn)料口添加玻纖，調(diào)節(jié)玻纖股數(shù)和擠出工藝，控制玻纖份數(shù)為41±1份。具體各區(qū)溫度如下一區(qū)溫度170°C，二區(qū)溫度205°C，三區(qū)溫度215°C，四區(qū)溫度225°C，五區(qū)溫度225°C，六區(qū)溫度230°C，機(jī)頭溫度230°C ;真空開(kāi)啟，轉(zhuǎn)速為350轉(zhuǎn)/分鐘。(3)出料，拉條，過(guò)水槽冷卻，干燥，切粒。將粒料放入真空烘箱中90°C干燥6小時(shí)。然后將干燥的粒料用注塑機(jī)打出力學(xué)性能測(cè)試樣條。區(qū)間注射溫度為220-240°C，模溫為70°C。具體性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表I。
實(shí)施例2(I)納米金剛石粉的預(yù)處理高壓釜中，加入I. 5kg的納米金剛石粉和6L的濃硝酸，160°C，攪拌7小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性；把去除微量雜質(zhì)后的納米金剛石粉和8L的氫氧化鈉溶液(濃度10%)加入高壓釜中，120°C，攪拌7小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性，干燥；將預(yù)處理過(guò)的金剛石粉加入8L的硅烷偶聯(lián)劑KH550乙醇溶液(濃度0.5% )中，浸潤(rùn)40分鐘，過(guò)濾，烘干。將處理好的金剛石粉密封保存。(2)把52. 2份的尼龍11，3份預(yù)處理的的納米金剛石粉，0. 2份的抗氧劑1098，0. 2份的抗氧劑PEPQ，0. 4份潤(rùn)滑劑硬脂酸酰胺加入高混機(jī)中混合均勻，從加料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)；在專用玻璃纖維進(jìn)料口添加玻纖，調(diào)節(jié)玻纖股數(shù)和擠出工藝，控制玻纖份數(shù)為45± I份。具體各區(qū)溫度如下一區(qū)溫度150°C，二區(qū)溫度195°C，三區(qū)溫度205°C，四區(qū)溫度210°C，五區(qū)溫度210°C，六區(qū)溫度210°C，機(jī)頭溫度215°C ;真空開(kāi)啟，轉(zhuǎn)速為280轉(zhuǎn)/分鐘。(3)出料，拉條，過(guò)水槽冷卻，干燥，切粒。將粒料放入真空烘箱中80°C干燥6小時(shí)。然后將干燥的粒料用注塑機(jī)打出力學(xué)性能測(cè)試樣條。區(qū)間注射溫度為210-230°C，模溫為60°C。具體性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例3(I)納米金剛石粉的預(yù)處理高壓釜中，加入2kg的納米金剛石粉和IOL的濃硝酸，180°C，攪拌5小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性；把去除微量雜質(zhì)后的納米金剛石粉和8L的氫氧化鈉溶液(濃度10%)加入高壓釜中，150°C，攪拌5小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性，干燥；將預(yù)處理過(guò)的金剛石粉加入8L的硅烷偶聯(lián)劑KH550乙醇溶液(濃度0.5%)中，浸潤(rùn)30分鐘，過(guò)濾，烘干。將處理好的金剛石粉密封保存。(2)把47. I份的尼龍6，2份預(yù)處理的納米金剛石粉，0. 2份的抗氧劑1098,0. 2份的抗氧劑168，0. 5份潤(rùn)滑劑BRUGGOLEN P12加入高混機(jī)中混合均勻，從加料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)；在專用玻璃纖維進(jìn)料口添加玻纖，調(diào)節(jié)玻纖股數(shù)和擠出工藝，控制玻纖份數(shù)為49± I份。具體各區(qū)溫度如下一區(qū)溫度190°C，二區(qū)溫度225°C，三區(qū)溫度235°C，四區(qū)溫度2450C，五區(qū)溫度245°C，六區(qū)溫度245°C，機(jī)頭溫度245°C ;真空開(kāi)啟，轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘。(3)將粒料放入真空烘箱中90°C干燥6小時(shí)。然后將干燥的粒料用注塑機(jī)打出力學(xué)性能測(cè)試樣條。區(qū)間注射溫度為240-260°C，模溫為70°C。具體性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例4(I)納米金剛石粉的預(yù)處理高壓釜中，加入I. 2kg的納米金剛石粉和6L的濃硝酸，150°C，攪拌5小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性；把去除微量雜質(zhì)后的納米金剛石粉和6L的氫氧化鈉溶液(濃度10%)加入高壓釜中，150°C，攪拌5小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性，干燥；將預(yù)處理過(guò)的金剛石粉加入6L的硅烷偶聯(lián)劑KH550乙醇溶液(濃度0. 5% )中，浸潤(rùn)30分鐘，過(guò)濾，烘干。將處理好的金剛石粉密封保存。(2)把49份的尼龍12，5份預(yù)處理的納米金剛石粉，0. 2份的抗氧劑1098，0. 2份的抗氧劑168，0. 6份潤(rùn)滑劑硬脂酸加入高混機(jī)中混合均勻，從加料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)；在專用玻璃纖維進(jìn)料口添加玻纖，調(diào)節(jié)玻纖股數(shù)和擠出工藝，控制玻纖份數(shù)為45±1份。具體各區(qū)溫度如下一區(qū)溫度150°C，二區(qū)溫度185°C，三區(qū)溫度195°C，四區(qū)溫度205°C，五區(qū)溫度205°C，六區(qū)溫度205°C，機(jī)頭溫度210°C ;真空開(kāi)啟，轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分鐘。 (3)出料，拉條，過(guò)水槽冷卻，干燥，切粒。將粒料放入真空烘箱中80°C干燥6小時(shí)。然后將干燥的粒料用注塑機(jī)打出力學(xué)性能測(cè)試樣條。區(qū)間注射溫度為200-220°C，模溫為60°C。具體性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表I。實(shí)施例5(I)納米金剛石粉的預(yù)處理高壓釜中，加入I. 5kg的納米金剛石粉和8L的濃硝酸，180°C，攪拌5小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性；把去除微量雜質(zhì)后的納米金剛石粉和8L的氫氧化鈉溶液(濃度10%)加入高壓釜中，100°C，攪拌8小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性，干燥；將預(yù)處理過(guò)的金剛石粉加入8L的硅烷偶聯(lián)劑KH550乙醇溶液(濃度
0.5% )中，浸潤(rùn)30分鐘，過(guò)濾，烘干。將處理好的金剛石粉密封保存。(2)把57. 8份的尼龍66，0. I份預(yù)處理的納米金剛石粉，0. 3份的抗氧劑1098，0. 2份的抗氧劑168，0. 6份潤(rùn)滑劑EBS加入高混機(jī)中混合均勻，從加料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)；在專用玻璃纖維進(jìn)料口添加玻纖，調(diào)節(jié)玻纖股數(shù)和擠出工藝，控制玻纖份數(shù)為41±1份。具體各區(qū)溫度如下一區(qū)溫度225°C，二區(qū)溫度270°C，三區(qū)溫度275°C，四區(qū)溫度285°C，五區(qū)溫度285°C，六區(qū)溫度285°C，機(jī)頭溫度290°C ;真空開(kāi)啟，轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分鐘。(3)出料，拉條，過(guò)水槽冷卻，干燥，切粒。將粒料放入真空烘箱中100°C干燥6小時(shí)。然后將干燥的粒料用注塑機(jī)打出力學(xué)性能測(cè)試樣條。區(qū)間注射溫度為260-280°C，模溫為80°C。具體性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表I。表I
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)高耐磨尼龍，其特征在于該尼龍包括以下組分及重量份數(shù)， 尼龍樹(shù)脂43. 9 59. 5份， 納米金剛石粉0. I 5份， 玻纖40 50份， 抗氧劑0. 2 0. 5份， 潤(rùn)滑劑0. 2 0. 6份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)高耐磨尼龍，其特征在于所述的尼龍樹(shù)脂選自尼龍6、尼龍66、尼龍1010、尼龍11、尼龍12或其相互的合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)高耐磨尼龍，其特征在于所述的納米金剛石粉經(jīng)過(guò)預(yù)處理，處理步驟如下高壓釜中，加入l_2kg的納米金剛石粉和5-10L的濃硝酸，150-180°C,攪拌5-8小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性；把去除微量雜質(zhì)后的納米金剛石粉和5-10L的濃度為10%的氫氧化鈉溶液加入高壓釜中，100-150°C，攪拌5-8小時(shí)，過(guò)濾，用去離子水洗滌至中性，干燥；將預(yù)處理過(guò)的金剛石粉加入5-10L的濃度為0. 5%的硅烷偶聯(lián)劑KH550乙醇溶液中，浸潤(rùn)30-60分鐘，過(guò)濾，烘干，將處理好的金剛石粉密封保存。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高強(qiáng)高耐磨尼龍，其特征在于所述的納米金剛石粉純度彡95%，平均粒徑3. 2nm,比表面積246. 02m2/g。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)高耐磨尼龍，其特征在于所述的玻纖為無(wú)堿玻纖，單絲直徑為10-15 u m。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)高耐磨尼龍，其特征在于所述的抗氧劑選自抗氧劑1098、抗氧劑168、抗氧劑ST-181或抗氧劑PEPQ中的一種或幾種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高強(qiáng)高耐磨尼龍，其特征在于所述的潤(rùn)滑劑選自硬脂酸、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、潤(rùn)滑劑EBS、潤(rùn)滑劑BRUGGOLEN P12或潤(rùn)滑劑TS-30。
8.權(quán)利要求I至7任一所述的高強(qiáng)高耐磨尼龍的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟 將43. 9 59. 5份的尼龍樹(shù)脂、0. I 5份預(yù)處理的納米金剛石粉、0. 2 0. 5份的抗氧劑、0. 2 0. 6份潤(rùn)滑劑加入高混機(jī)中混合均勻，從加料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，在專用玻璃纖維進(jìn)料口添加玻纖，調(diào)節(jié)玻纖股數(shù)和擠出工藝，使玻纖含量維持在40 50份；出料，過(guò)水槽冷卻，干燥，切粒得到尼龍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高強(qiáng)高耐磨尼龍，其特征在于所述的雙螺桿擠出機(jī)各區(qū)溫度如下一區(qū)溫度150-230°C，二區(qū)溫度180-265°C，三區(qū)溫度190-275°C，四區(qū)溫度200-280 0C，五區(qū)溫度200-280 V，六區(qū)溫度200-280 V，機(jī)頭溫度200-280°C ;真空開(kāi)啟，轉(zhuǎn)速為250-350轉(zhuǎn)/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明屬于尼龍材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種高強(qiáng)高耐磨尼龍及其制備方法。該尼龍包括以下組分及重量份數(shù)43.9～59.5份尼龍樹(shù)脂，0.1～5份預(yù)處理的納米金剛石粉，40～50份玻纖，0.2～0.5份抗氧劑和0.2～0.6份潤(rùn)滑劑。本發(fā)明還公開(kāi)了高強(qiáng)高耐磨尼龍的制備方法將43.9～59.5份的尼龍樹(shù)脂、0.1～5份預(yù)處理的納米金剛石粉、0.2～0.5份的抗氧劑、0.2～0.6份潤(rùn)滑劑加入高混機(jī)中混合均勻，從加料口進(jìn)入雙螺桿擠出機(jī)，在專用玻璃纖維進(jìn)料口添加玻纖，調(diào)節(jié)玻纖股數(shù)和擠出工藝，使玻纖含量維持在40～50份；出料，過(guò)水槽冷卻，干燥，切粒得到尼龍。本發(fā)明的高強(qiáng)高耐磨尼龍具有高強(qiáng)度、高模量，耐磨性優(yōu)異，收縮率小，吸水率低，耐熱性高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C08L77/02GK102757639SQ20111010673
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者李萬(wàn)里 申請(qǐng)人:合肥杰事杰新材料股份有限公司