專利名稱：一種耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼龍及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鑄型尼龍復(fù)合材料及其制造方法，屬材料科學(xué)技術(shù) 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)在技術(shù)中，鑄型尼龍是一種被廣泛應(yīng)用的工程塑料，聚合溫度 低，結(jié)晶度高，分子量大，具有較好的物理、機械性能、力學(xué)性能，有 耐油脂、耐化學(xué)腐蝕等特點。但是，在低溫下，鑄型尼龍與其它非改性 的塑料一樣，其性能大大降低，存在彎曲強度、抗沖擊強度及抗壓強度 偏低，耐磨性、自滑性欠隹、結(jié)構(gòu)尺寸不穩(wěn)定等問題。特別是在低溫環(huán) 境下，產(chǎn)品易出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象，沖擊強度及剛性明顯下降，影響其在低溫 地區(qū)或低溫領(lǐng)域的使用。經(jīng)改性后的鑄型尼龍的特點是質(zhì)量輕，減振 降噪，良好的回彈性，韌性好，抗沖擊，耐疲勞，機械性能好。隨著應(yīng) 用領(lǐng)域的日益擴展，用戶對性能的要求越來越高。多年來，國內(nèi)外已紛 紛研究開發(fā)各種高強度、高抗沖擊或功能性的聚酰胺復(fù)合材料，但對其研 究的結(jié)果重在單一提高剛性或單一提高韌性。而對既能提高韌性又能提高剛性的報道，尤其在低溫下(-5(TC)具有良好的抗沖擊性能而又保持常溫下的剛性基本不變的報道沒有出現(xiàn)?？偟膩碚f,有的產(chǎn)品能夠改善鑄 型尼龍的性能，但未能有效解決既保持或提高原材料的剛性而又提高原 材料的韌性方面的問題；也有產(chǎn)品的技術(shù)資料顯示低溫耐沖擊復(fù)合材料 的，但其剛性相對其原材料明顯下降。如CN200510024996.0專利，公開一種耐寒、抗沖擊和高強度鑄型 尼龍復(fù)合材料及其制造方法，它主要由聚酰胺單體,表面處理劑、二氧化 硅(Si02)單體、分散介質(zhì)、增韌劑組成，具有一定程度的韌性和剛性，適用于在低溫環(huán)境下使用，但存在成份多、耐寒性能不明顯，工藝復(fù)雜、 成本高等問題。又如CN2007100558847.X專利，公開一種由己內(nèi)酰胺、玻璃微珠、 甲醇鈉和甲苯二異氰酸酯，具有較高的抗沖擊強度及抗壓強度等優(yōu)點， 但存在耐寒性能不明顯、韌性不高、生產(chǎn)成本高等缺點。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼 龍，其具有鑄型尼龍的良好性能特點，又大大提高原材料的韌性、耐寒性， 優(yōu)良的抗沖擊強度及抗壓強度、耐熱性、低溫韌性，產(chǎn)品內(nèi)壁光滑無阻 力，不結(jié)垢，同時又具有產(chǎn)品加工性能好，加工方便，無毒性、無二次 污染、環(huán)保節(jié)能的特點。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是一種耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼 龍的制造方法，其工藝簡單、操作方便、節(jié)約能源、節(jié)約原料、安全環(huán) 保、生產(chǎn)成本低。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案中各原料組份及重量百 分?jǐn)?shù)為聚酰胺單體65. 4 — 96%催化劑采用NaOH或甲醇鈉0.1 — 0. 65%活化劑采用異氰酸酯類0. 1 - 1. 3%增韌劑 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C6H18N3OP1.9- 13%本發(fā)明所用的聚酰胺單體為己內(nèi)酰胺(C6HuN0 )。本發(fā)明所用的催化劑為氫氧化鈉或甲醇鈉，增韌劑采用六甲基磷酰 三胺(HPT) C6Hi8N30P，活化劑異氰酸酯類采用三苯甲烷三異氰酸酯或甲 苯二異氰酸酯。各主要成份的作用如下己內(nèi)酰胺QiuNO為鑄型尼龍的主要原材料，具有酰胺基團-C0NH-。六甲基磷酰三胺具有強極性的分子結(jié)構(gòu)，在介入尼龍大分子之間后， 與極性的酰胺基團發(fā)生偶合作用，削弱了尼龍大分子鏈間的作用力，使 得氫鍵數(shù)目減少，大分子排列的規(guī)整性下降，隨著其用量的增大，上述 變化的傾向更加明顯，最終會促使鑄型尼龍由原來結(jié)晶度較高的結(jié)晶型 高聚物向無定型含量漸增的韌性高聚物轉(zhuǎn)化。玻璃微珠可以提高尼龍的耐熱性、剛性、尺寸穩(wěn)定性，增加強度和 彈性模量，最突出的特點是能大范圍降低成本?；罨瘎┤郊淄槿惽杷狨ズ腥齻€氰酸根官能團，所以具有三維 結(jié)構(gòu)和更好的活性，利用該活化劑能顯著提高其沖擊強度和低溫韌性。由于分子量增大，鑄型尼龍密度增大，耐化學(xué)品腐蝕和耐水溶脹明強耐磨材料采用玻璃微珠，200-400目1.9-19.6%
顯增加，提高了制品的耐熱性、剛性、尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)品腐蝕等性 能。由于結(jié)晶度的提高且細(xì)化，使各項力學(xué)性能顯著提出高，耐磨性也人人提咼o經(jīng)實驗證明，本發(fā)明各組份及重量百分?jǐn)?shù)為采用下列配方，耐寒、抗 沖擊和韌性效果較好。聚酰胺單體 73 - 90. 5%催化劑 采用NaOH、甲醇鈉 0.08 - 0.36 %活化劑 采用三苯甲烷三異氰酸酯 0.25-1% 增韌劑 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C孔8NsOP 3.8 - 11% 玻璃微珠采用中空微珠，200-400目 5.37-14.6% 經(jīng)實驗證明，本發(fā)明各組份及重量百分?jǐn)?shù)為采用下列配方，耐寒、 抗沖擊和韌性效果好。 聚酰胺單體催化劑 采用NaOH、甲醇鈉 活化劑 采用三苯甲垸三異氰酸酯 增韌劑 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C6H18N30P 玻璃微珠采用中空微珠，250-350目82. 9-86. 2% 0. 1-0. 13 % 0.17-0. 41% 6. 8-8. 3% 6. 8—8. 3%經(jīng)實驗證明，本發(fā)明各組份及重量百分?jǐn)?shù)為采用下列配方，耐寒、抗 沖擊和韌性效果最好。聚酰胺單體 83% 催化劑 采用NaOH 0. 1%活化劑 采用三苯甲烷三異氰酸酯0. 3%
增韌劑 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C晶晶OP 8.3% 玻璃微珠采用中空微珠，300目 8.3%本發(fā)明的工藝流程如下1. 將己內(nèi)酰胺在60-9(TC融化；2. 加入玻璃微珠和增韌劑六甲基磷酰三胺(HPT)，在〈0.2KPa 的真空下脫水10 — 30分鐘，溫度在1 1 0 — 1 5 0 °C;3. 脫水完畢后,加入催化劑氫氧化鈉或甲醇鈉，再次真空脫水或甲 醇，時間2 0 — 5 0分鐘，溫度1 3 0 — 1 5 0 °C;4. 脫完水后，加入異氰酸酯類活化劑，充分混合均勻后，快速倒 入已經(jīng)在l 6 0 — 1 9 5 。C保溫的模具中，自然冷卻后脫模，得到成型尼龍制品。本專利實施例性能與純鑄型尼龍性能比較如下:項 目純鑄型尼龍本專利實施例性能收縮率較差好尺寸穩(wěn)定性較差好熱變形溫度x:80100吸水率％0. 620.31拉伸強度/MPa6878彎曲強度/MPa121130低溫斷裂伸長率％1665簡支梁沖擊強度/KJ/m290未斷裂 本配方生產(chǎn)的產(chǎn)品較純鑄型尼龍產(chǎn)品，制品收縮率明顯降低，熱變形溫度增加2(TC，其拉伸強度提高15%，彎曲強度提高7%，沖擊強度大 幅提高，低溫斷裂伸長率提高306%,從而耐寒性大大提高，用來滿足承 受沖擊載荷和低溫室外使用的實際需要。因為本配方利用玻璃微珠作為 填料，玻璃微珠較其他填料在價格占有極大優(yōu)勢，使生產(chǎn)成本降低約10%， 而綜合性能上還有所提高，所以本配方生產(chǎn)的制品生產(chǎn)成本低，耐寒性 能、抗沖擊和高韌性的特點突出，綜合機械性能優(yōu)良，填料分布均勻， 耐腐蝕性好、耐磨性好、無毒性、無二次污染，產(chǎn)品內(nèi)壁光滑無祖力， 不結(jié)垢，外觀光澤優(yōu)良，施工安裝方便，。本工藝主要用來制備大口徑尼 龍管道或復(fù)合尼龍鋼管道，用原材料來源廣泛易得，生產(chǎn)成本低，使用 壽命長，生產(chǎn)周期短。因其適應(yīng)溫度范圍大，優(yōu)異的耐寒性能，大大擴 大產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，可以廣泛應(yīng)用于我國北方省市，尤其東北、大西北 等寒冷地區(qū)的鹽堿地石油天然氣運輸管道、化工和礦山漿料輸送、火電 廠粉煤灰輸送、江河湖海疏浚的泥沙輸送等領(lǐng)域。附國說明下面結(jié)合附圖
和具體實施例對本發(fā)明做進一歩詳細(xì)的說明 附圖是本發(fā)明的工藝^E程圖。
具體實施方式
實施例l本發(fā)明的技術(shù)方案中各原料組分及重量百分?jǐn)?shù)為
聚酰胺單體催化剤 采用氫氧化鈉活化劑 采用三苯甲烷三異氰酸酯增韌劑 采用六甲基磷酰三胺(HPT) CA晶OP96% 0.1% 0. 1% 1.9% 1.9%玻璃微珠400目 本發(fā)明實施例的工藝流程 各原料組分按以下步驟操作1. 將己內(nèi)酰胺在6(TC融化；2. 加入玻璃微珠和六甲基磷酰三胺(H P T )，在<0. 2KPa的真空 下脫水20分鐘，溫度在13 0。C;3. 脫水完畢后，加入氫氧化鈉，再次真空脫水，時間30分鐘，溫度 140°C;4. 脫完水后，加入活化劑三苯甲烷三異氰酸酯，充分混合均勻后， 快速倒入已經(jīng)在18(TC保溫的模具中，自然冷卻后到15(TC脫模，得到 成型尼龍制品。實施例2本發(fā)明的技術(shù)方案中各原料組分及重量百分?jǐn)?shù)為 聚酰胺單體 65.4%催化劑 采用甲醇鈉 0.65%活化劑 采用甲苯二異氰酸酯 1.3%增韌劑 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C6H18N30P 13%玻璃微珠200目 19.6%
本發(fā)明實施例的工藝流程:各原料組分按以下步驟操作L將己內(nèi)酰胺在6(TC融化；2. 加入玻璃微珠和六甲基磷酰三胺(HPT)，在〈0.2KPa的真空 下脫水20分鐘，溫度在130。C;3. 脫水完畢后，加入甲醇鈉，再次真空脫甲醇，時間3 0分鐘，溫 度140。C;4. 脫完水后，加入活化劑三苯甲烷三異氰酸酯，充分混合均勻后， 快速倒入已經(jīng)在18(TC保溫的模具中，自然冷卻到15(TC脫模，得到成型尼龍制0本發(fā)明的技術(shù)方案中各原料組分及重量百分?jǐn)?shù)為:聚酰胺單體催化劑 采用NaOH活化劑 采用三苯甲烷三異氰酸酯增韌劑 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C6H18N30P玻璃微珠250目本發(fā)明實施例的工藝流程各原料組分按以下步驟操作1. 將己內(nèi)酰胺在6(TC融化；2. 加入玻璃微珠和六甲基磷酉 下脫水20分鐘，溫度在13 0。C;86. 2% 0. 1% 0.17% 6. 8% 6. 8%i三胺(HPT)，在〈0.2KPa的真空 3. 脫水完畢后，加入氫氧化鈉，再次真空脫水，時間30分鐘，溫度1 4(TC;4. 脫完水后，加入活化劑三苯甲烷三異氰酸酯，充分混合均勻后， 快速倒入已經(jīng)在180。C保溫的模具中，自然冷卻然冷卻到15(TC后脫模， 得到成型尼龍制品。實施例4本發(fā)明的技術(shù)方案中各原料組分及重量百分?jǐn)?shù)為 聚酰胺單體 73% 催化劑 采用NaOH 0.36%活化劑 采用三苯甲烷三異氰酸酯 1% 增韌劑 采用六甲基磷酰三胺(HPT) C6H18N3OP 11% 玻璃微珠350目 14 6%本發(fā)明實施例的工藝流程 各原料組分按以下步驟操作1. 將己內(nèi)酰胺在6(TC融化；2. 加入玻璃微珠和六甲基磷酰三胺(H P T )，在<0. 2KPa的真空 下脫水20分鐘，溫度在13(TC;3. 脫水完畢后，加入氫氧化鈉，再次真空脫水，時間30分鐘，溫度 1 40。C;4脫完水后，加入活化劑三苯甲烷三異氰酸酯，充分混合均勻后， 快速倒入已經(jīng)在18(TC保溫的模具中，自然冷卻到15(TC后脫模，得到成 型尼龍制品。
實施例5本發(fā)明的技術(shù)方案中各原料組分及重量百分?jǐn)?shù)為 聚酰胺單體催化劑 采用NaOH83% 0. 1%活化劑 采用三苯甲烷三異氰酸酯 0.3% 增韌劑 采用六甲基磷酰三胺(HPT) CAAOP 8. 3%玻璃微珠300目8. 3%本發(fā)明實施例的工藝流程 各原料組分按以下步驟操作1. 將己內(nèi)酰胺在6crc融化；2. 加入玻璃微珠和六甲基磷酰三胺(HPT)，在〈0.2KPa的真空 下脫水20分鐘，溫度在13(TC;3. 脫水完畢后，加入氫氧化鈉，再次真空脫水，時間30分鐘，溫度 1 40°C;4. 脫完水后，加入活化劑三苯甲烷三異氰酸酯，充分混合均勻后， 快速倒入已經(jīng)在18(TC保溫的模具中，自然冷卻到15(TC后脫模，得到成 型尼龍制品。按實施例相同方法和條件所得的樣品的性能列于表項 百實施例1實施例2實施例3實施例4實施例5收縮率較好較好較好較好好尺寸穩(wěn)定性較好較好較好較好好熱變形溫度t:85949095100吸水率％0. 540. 520. 480. 380. 31拉伸強度/MPa7073727678彎曲強度/MPa123124125125125低溫斷裂伸長率％5055546365簡支梁沖擊強度 /KJ/m2未斷裂未斷裂未斷裂未斷裂未斷裂
權(quán)利要求
1. 一種耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼龍，其特征在于以己內(nèi)酰胺為基本原料、NaOH或甲醇鈉為催化劑，異氰酸酯類活化劑，六甲基磷酰三胺為增韌劑，玻璃微珠為增強耐磨材料，各組分在聚合體總重量的重量百分比為己內(nèi)酰胺 65.4-96％；NaOH或甲醇鈉 0.1-0.65％；異氰酸酯類0.1-1.3％；六甲基磷酰三胺1.9-13％；玻璃微珠 1.9-19.6％。
2. 按權(quán)利要求1所述的耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼龍，其特 征在于它包括己內(nèi)酰胺、NaOH、三苯甲烷三異氰酸酯、六甲基磷酰三胺、玻璃微珠，各組分在聚合體總重量的重量百分比為己內(nèi)酰胺 65.4-96%; NaOH 0， 1 - 0. 65%;三苯甲烷三異氰酸酯 0. 1 - 1. 3%;六甲基磷酰三胺 1,9-13%; 玻璃微珠 1.9- 19. 696。
3. 按權(quán)利要求1所述的耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼龍，其特征 在于它包括己內(nèi)酰胺、NaOH或甲醇鈉、三苯甲烷三異氰酸酯、六 甲基磷酰三胺、玻璃微珠，各組分在聚合體總重量的重量百分比為己內(nèi)酰胺 73 -90.5%; NaOH或甲醇鈉 0. 08 - 0. 36%;三苯甲烷三異氰酸酯 0. 25 - 1%;六甲基磷酰三胺 3.8-11%; 玻璃微珠 5. 37 - 14. 6%。
4. 按權(quán)利要求1所述的耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼龍，其特征 在于它包括己內(nèi)酰胺、NaOH、三苯甲烷三異氰酸酯、六甲基磷酰三 胺、玻璃微珠，各組分在聚合體總重量的重量百分比為己內(nèi)酰胺 82.9 -86.2%;NaOH 0.1 - 0.13%;三苯甲烷三異氰酸酯 0. 17 - 0. 41%;六甲基磷酰三胺 6.8-8.3%; 玻璃微珠 6. 8 - 8. 3%。
5. 按權(quán)利要求2所述的耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼龍，其特 征在于它包括己內(nèi)酰胺、NaOH、三苯甲垸三異氰酸酯、六甲基磷酰 三胺、玻璃微珠，各組分在聚合體總重量的重量百分比為己內(nèi)酰胺 83%; NaOH 0. 1%;三苯甲烷三異氰酸酯 0.3%; 六甲基磷酰三胺 8. 3%;玻璃微珠 8.3%。
6. 按權(quán)利要求1至5其中任一項所述的耐寒、抗沖擊和高韌性 鑄型尼龍，其特征在于所述玻璃微珠為中空微粒，200-400目。
7. 按權(quán)利要求6所述的耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼龍，其特 征在于所述玻璃微珠為中空微粒，300目。
8. —種耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼龍的制造方法，其特征在 于它的具體工藝流程如下 (1) 將己內(nèi)酰胺在60-90'C融化；(2) 加入玻璃微珠和增韌劑六甲基磷酰三胺(HPT)，在< 0. 2KPa的真空下脫水10 — 30分鐘，溫度在1 1 0 — 1 5 0 。C;(3) 脫水完畢后，加入催化劑氫氧化鈉或甲醇鈉，再次真空脫水 或甲醇，時間2 0 _ 5 0分鐘，溫度1 3 0 — 1 5 0 °C;(4) 脫完水后，加入活化劑異氰酸酯類，充分混合均勻后，快速 倒入已經(jīng)在16 0 — 195 r保溫的模具中，自然冷卻后脫模，得到 成型尼龍制品。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐寒、抗沖擊和高韌性鑄型尼龍及其制造方法。其組分及重量百分比為己內(nèi)酰胺 65.4-96％、NaOH或甲醇鈉 0.1-0.65％、異氰酸酯類活化劑 0.1-1.3％、六甲基磷酰三胺 1.9-13％、玻璃微珠 1.9-19.6％。其工藝流程如下(1)將己內(nèi)酰胺在60-90℃融化；(2)加入玻璃微珠和增韌劑六甲基磷酰三胺(H P T)，在＜0.2KPa的真空下脫水；(3)加入催化劑氫氧化鈉或甲醇鈉，再次真空脫水或甲醇；(4)加入活化劑異氰酸酯類，充分混合均勻后，快速倒入模具中，自然冷卻后脫模，得到成型尼龍制品。采用這樣的方法制成的鑄型尼龍產(chǎn)品，具有優(yōu)良的耐寒、抗沖擊和高韌性的特點。
文檔編號C08K5/00GK101392096SQ20081019858
公開日2009年3月25日 申請日期2008年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月17日
發(fā)明者斌 李, 棱 邱, 邱玉佩 申請人:邱玉佩