專利名稱：一種耐磨劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子化合物的組合物，具體涉及一種耐磨劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
涂膜(又稱漆膜)是涂料施工于底材上的一道或多道涂層所形成的固態(tài)連續(xù)膜。由于涂膜覆蓋在底材表面上，因此在使用過(guò)程中，涂膜受摩擦是無(wú)法避免的。摩擦往往會(huì)導(dǎo)致涂膜逐漸受磨損，涂膜受磨損后將會(huì)變薄、露底甚至破壞，以致失去對(duì)底材的保護(hù)作用和裝飾效果，因此，由摩擦所導(dǎo)致的涂膜磨損，是人們希望盡可能避免的，涂膜的耐磨性已愈來(lái)愈被人們所重視。耐磨劑是一種能夠提高涂膜耐磨性的添加劑。在涂料中添加耐磨劑以后,能夠減·少因摩擦所引起的涂膜磨損，從而延長(zhǎng)涂膜的使用壽命，使涂膜能夠更久地保持對(duì)底材的保護(hù)作用和裝飾效果。目前，通常采用某種填料作為耐磨劑添加到涂料中，這在一定程度上能夠提供涂膜的耐磨性。但是，單一的填料由于其自身的特點(diǎn)，難以兼顧抗破碎性、硬度和形狀等影響磨耗量的因素，因此在應(yīng)用時(shí)對(duì)涂膜耐磨性的提高有限，另外還可能存在分散性、穩(wěn)定性不佳等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種耐磨劑及其制備方法，這種耐磨劑添加到涂料中，能夠使涂膜具有極佳的耐磨性。采用的技術(shù)方案如下
一種耐磨劑，其特征在于由改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍組成，改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的重量比例為(1-30) 100 ;所述改性無(wú)機(jī)纖維是用納米填料對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行改性得到的，所用納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的5-40%，所用無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的60-95%,改性無(wú)機(jī)纖維表面包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨。優(yōu)選上述改性無(wú)機(jī)纖維的制備方法包括下述步驟(I)按比例配備納米填料和無(wú)機(jī)纖維，其中納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的5-40%，無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的60-95% ；(2)將納米填料分散于水中，所用水的重量為納米填料的10-100倍，得到納米填料懸浮液；(3)對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)處理先對(duì)步驟(I)所配備的無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理；然后將經(jīng)熱處理的無(wú)機(jī)纖維加入到去離子水中，所用去離子水的重量為無(wú)機(jī)纖維的10-100倍，接著在攪拌的情況下用超聲波振蕩器進(jìn)行超聲處理，直至無(wú)機(jī)纖維呈單絲分散，再進(jìn)行過(guò)濾并將過(guò)濾得到的無(wú)機(jī)纖維烘干；(4)將經(jīng)步驟(3)預(yù)處理的無(wú)機(jī)纖維加入到重量百分比濃度為O. 1-1%的聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液中，所用聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液的重量為無(wú)機(jī)纖維的1000-5000倍，在300-1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 5-2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第一固體物料；再用去離子水對(duì)第一固體物料清洗，以除去多余的聚二甲基二烯丙基氯化銨分子，得到包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維；
(5)將步驟(4)得到的包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維加入到步驟(2)得到的納米填料懸浮液中，然后在300-1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 5-2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第二固體物料；接著將第二固體物料烘干，得到改性無(wú)機(jī)纖維。優(yōu)選上述納米填料是納米二氧化硅(SiO2)、多壁碳納米管(MWNTs)和納米石墨中的一種或其中多種的組合。納米二氧化硅具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，擁有龐大的比表面積，表現(xiàn)出極大的活性，能在涂料干燥時(shí)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)增加了涂料的強(qiáng)度和光潔度。多壁碳納米管既具有碳素材料的固有本性，又具有金屬材料的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，陶瓷材料的耐熱性和耐腐蝕性，紡織纖維的可編織性，以及高分子材料的輕質(zhì)、易加工性。將多壁碳納米管作為復(fù)合材料增強(qiáng)體，可表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度、彈性、抗疲勞性及各向同性。石墨是碳質(zhì)元素結(jié)晶礦物，其結(jié)晶格架為六邊形層狀結(jié)構(gòu)，具有潤(rùn)滑性、化學(xué)穩(wěn)定性等性質(zhì)，廉價(jià)易得，是良好的潤(rùn)滑耐磨劑。優(yōu)選上述無(wú)機(jī)纖維是玻璃纖維(GF)、氧化鋁晶須(A1203)、硼酸鎂晶須(Mg2B2O5)和硼酸鋁晶須(9Α1203 ·2Β203)中的一種或其中多種的組合。玻璃纖維絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高。氧化鋁晶須斷裂韌性好，無(wú)毒，惰性，不影響涂料基本性質(zhì)，對(duì)涂料 的光澤度、透明性、流變性影響不大，有優(yōu)良的防沉降性能。硼酸鎂晶須、硼酸鋁晶須具有輕量化、良好的機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)異性能，無(wú)毒、無(wú)害、無(wú)污染，主要是作為材料增強(qiáng)體，可增強(qiáng)增韌聚合物基(如尼龍)。上述聚二甲基二烯丙基氯化銨(PDDA)有利于使無(wú)機(jī)纖維保持良好的分散性，并增強(qiáng)無(wú)機(jī)纖維的強(qiáng)度。優(yōu)選上述尼龍(PA)是尼龍6 (ΡΑ6)、尼龍66 (ΡΑ66)、尼龍1010 (ΡΑ1010)、尼龍610 (ΡΑ610)或尼龍612 (ΡΑ612)。尼龍為半透明或乳白色結(jié)晶性樹(shù)脂，具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，軟化點(diǎn)高，耐熱，磨擦系數(shù)低，耐磨損，耐弱酸、堿和一般溶劑，無(wú)毒，無(wú)臭，耐候性好，染色性差。本發(fā)明采用納米填料對(duì)無(wú)機(jī)纖維表面進(jìn)行改性，再將改性后的無(wú)機(jī)纖維作為增強(qiáng)劑加入尼龍(PA)中，得到所需的耐磨劑。通過(guò)在無(wú)機(jī)纖維(玻璃纖維或者無(wú)機(jī)晶須)表面構(gòu)筑納米填料，不但能增大無(wú)機(jī)纖維與尼龍基體的相互作用面積及界面結(jié)合力，還能有效解決納米填料的分散問(wèn)題，克服填料添加量大時(shí)易在聚合物中發(fā)生團(tuán)聚的問(wèn)題(從而使本發(fā)明中納米填料可以有較大的添加量，增強(qiáng)效果顯著)。在尼龍基體中加入增強(qiáng)劑后，可以克服尼龍尺寸穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，提高尼龍的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、模量、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性等性能。另一方面，本發(fā)明還提供了上述耐磨劑的一種制備方法，其特征在于包括下述步驟
(I)制備改性無(wú)機(jī)纖維
(I - I)按比例配備納米填料和無(wú)機(jī)纖維，其中納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的5-40%，無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的60-95% ；
(I - 2)將納米填料分散于水中，所用水的重量為納米填料的10-100倍，得到納米填料懸浮液；
(I - 3)對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)處理先對(duì)步驟(I - I)所配備的無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理；然后將經(jīng)熱處理的無(wú)機(jī)纖維加入到去離子水中，所用去離子水的重量為無(wú)機(jī)纖維的10-100倍，接著在攪拌的情況下用超聲波振蕩器進(jìn)行超聲處理，直至無(wú)機(jī)纖維呈單絲分散，再進(jìn)行過(guò)濾并將過(guò)濾得到的無(wú)機(jī)纖維烘干；
(I - 4)將經(jīng)步驟(I - 3)預(yù)處理的無(wú)機(jī)纖維加入到重量百分比濃度為O. 1-1%的聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液中，所用聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液的重量為無(wú)機(jī)纖維的1000-5000倍，在300-1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 5-2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第一固體物料；再用去離子水對(duì)第一固體物料清洗，以除去多余的聚二甲基二烯丙基氯化銨分子，得到包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維；
(I - 5)將步驟(I - 4)得到的包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維加入到步驟(I - 2)得到的納米填料懸浮液中，然后在300-1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 5-2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第二固體物料；接著將第二固體物料烘干，得到改性無(wú)機(jī)纖維；
(2)改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的復(fù)合 按改性無(wú)機(jī)纖維尼龍為(1-30) :100的重量比例，將改性無(wú)機(jī)纖維和 尼龍(所用尼龍為顆粒料)一同加入雙螺桿擠出機(jī)中，在密煉溫度為200-300°C、雙螺桿的轉(zhuǎn)速為30-100轉(zhuǎn)/分鐘(r/min)的條件下密煉3_15分鐘，形成熔體后擠出造粒，得到耐磨劑。優(yōu)選步驟(I - 3)中，對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理的方法為，將無(wú)機(jī)纖維加熱至550 -650°C并保溫2 — 4小時(shí)。進(jìn)行熱處理的設(shè)備可采用馬弗爐(Muffle furnace)。優(yōu)選步驟(I - 3)中，攪拌速度為500 - 1000轉(zhuǎn)/分鐘。優(yōu)選步驟(I - 3)中，超聲波振蕩器發(fā)出的超聲波頻率為21 - 40kHzο優(yōu)選步驟(I — 4)中,用去尚子水對(duì)第一固體物料清洗3次。優(yōu)選步驟(I - 5)中，用去離子水對(duì)抽濾得到的第二固體物料清洗(更優(yōu)選清洗次數(shù)為3次)，以除去未被包覆的納米填料顆粒，再進(jìn)行烘干。優(yōu)選步驟(I - 5)中，在50_90°C的溫度下對(duì)第二固體物料進(jìn)行烘干。優(yōu)選步驟(2)中，擠出造粒形成的耐磨劑顆粒的粒徑小于20μπι。上述制備方法中，先用納米填料對(duì)無(wú)機(jī)纖維表面進(jìn)行改性，再將經(jīng)納米填料改性后得到的改性無(wú)機(jī)纖維作為增強(qiáng)劑加入尼龍(PA)中，得到增強(qiáng)的尼龍，作為耐磨劑。本發(fā)明的耐磨劑集合了尼龍、無(wú)機(jī)纖維和納米填料的優(yōu)點(diǎn)，具有更高的耐磨性，添加到涂料中后(耐磨劑的添加量通常為涂料總重的5-40%)，能夠使涂膜具有極佳的耐磨性，保護(hù)涂膜免受磨損。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
本實(shí)施例中耐磨劑的制備方法包括下述步驟
(I)制備改性無(wú)機(jī)纖維
(I - I)按比例配備納米填料(均為納米二氧化硅)和無(wú)機(jī)纖維(均為玻璃纖維)，其中納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的30%，無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的70% ；(I-2)將納米填料分散于水中，所用水的重量為納米填料的50倍，得到納米填料懸浮
液；
(I - 3)對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)處理先對(duì)步驟(I - I)所配備的無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理(將無(wú)機(jī)纖維加熱至600°C并保溫3小時(shí))；然后將經(jīng)熱處理的無(wú)機(jī)纖維加入到去離子水中，所用去離子水的重量為無(wú)機(jī)纖維的50倍，接著在攪拌(攪拌速度為800轉(zhuǎn)/分鐘)的情況下用超聲波振蕩器進(jìn)行超聲處理(超聲波振蕩器發(fā)出的超聲波頻率為28kHz)，直至無(wú)機(jī)纖維呈單絲分散，再進(jìn)行過(guò)濾并將過(guò)濾得到的無(wú)機(jī)纖維烘干；
(1-4)將經(jīng)步驟(I - 3)預(yù)處理的無(wú)機(jī)纖維加入到重量百分比濃度為O. 5%的聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液中，所用聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液的重量為無(wú)機(jī)纖維的3000倍，在600轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌I小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第一固體物料；再用去離子水對(duì)第一固體物料清洗3次，以除去多余的聚二甲基二烯丙基氯化銨分子，得到包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維；
(1-5)將步驟(I - 4)得到的包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維加入到步驟(I - 2)得到的納米填料懸浮液中，然后在600轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌I小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第二固體物料；然后用去離子水對(duì)抽濾得到的第二固體物料清洗(清洗次數(shù)為3次)，以除去未被包覆的納米填料顆粒，接著在70°C的溫度下對(duì)第二固體物料進(jìn)行烘干，得 到改性無(wú)機(jī)纖維；
(2)改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的復(fù)合
按改性無(wú)機(jī)纖維尼龍為20 :100的重量比例，將改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍(所用尼龍為顆粒狀的尼龍6) —同加入雙螺桿擠出機(jī)中，在密煉溫度為250°C、雙螺桿的轉(zhuǎn)速為70轉(zhuǎn)/分鐘(r/min)的條件下密煉10分鐘，形成熔體后擠出造粒(形成的顆粒的粒徑小于20 μ m)，得到耐磨劑。得到的耐磨劑由改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍組成，改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的重量比例為20 :100 ;所述改性無(wú)機(jī)纖維含有納米填料和無(wú)機(jī)纖維(其中納米填料約占30%(重量)、無(wú)機(jī)纖維約占70%(重量))，改性無(wú)機(jī)纖維表面包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨。實(shí)施例2
本實(shí)施例中耐磨劑的制備方法包括下述步驟
(I)制備改性無(wú)機(jī)纖維
(I-I)按比例配備納米填料(均為多壁碳納米管)和無(wú)機(jī)纖維(均為硼酸鎂晶須)，其中納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的40%，無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的60% ；(I - 2)將納米填料分散于水中，所用水的重量為納米填料的100倍，得到納米填料懸浮液；
(I - 3)對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)處理先對(duì)步驟(I - I)所配備的無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理(將無(wú)機(jī)纖維加熱至650°C并保溫2小時(shí))；然后將經(jīng)熱處理的無(wú)機(jī)纖維加入到去離子水中，所用去離子水的重量為無(wú)機(jī)纖維的20倍，接著在攪拌(攪拌速度為1000轉(zhuǎn)/分鐘)的情況下用超聲波振蕩器進(jìn)行超聲處理(超聲波振蕩器發(fā)出的超聲波頻率為40kHz)，直至無(wú)機(jī)纖維呈單絲分散，再進(jìn)行過(guò)濾并將過(guò)濾得到的無(wú)機(jī)纖維烘干；
(1-4)將經(jīng)步驟(I - 3)預(yù)處理的無(wú)機(jī)纖維加入到重量百分比濃度為O. 1%的聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液中，所用聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液的重量為無(wú)機(jī)纖維的5000倍，在300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第一固體物料；再用去離子水對(duì)第一固體物料清洗3次，以除去多余的聚二甲基二烯丙基氯化銨分子，得到包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維；
(I 一 5)將步驟(I 一 4)得到的包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維加入到步驟(1-2)得到的納米填料懸浮液中，然后在1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 5小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第二固體物料；然后用去離子水對(duì)抽濾得到的第二固體物料清洗(清洗次數(shù)為3次)，以除去未被包覆的納米填料顆粒，接著在50°C的溫度下對(duì)第二固體物料進(jìn)行烘干，得到改性無(wú)機(jī)纖維；
(2)改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的復(fù)合
按改性無(wú)機(jī)纖維尼龍為30 :100的重量比例，將改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍(所用尼龍為顆粒狀的尼龍66) —同加入雙螺桿擠出機(jī)中，在密煉溫度為300°C、雙螺桿的轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘(r/min)的條件下密煉3分鐘，形成熔體后擠出造粒(形成的顆粒的 粒徑小于20 μ m)，得到耐磨劑。得到的耐磨劑由改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍組成，改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的重量比例為30 :100 ;所述改性無(wú)機(jī)纖維含有納米填料和無(wú)機(jī)纖維(其中納米填料約占40%(重量)、無(wú)機(jī)纖維約占60%(重量))，改性無(wú)機(jī)纖維表面包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨。實(shí)施例3
本實(shí)施例中耐磨劑的制備方法包括下述步驟
(1)制備改性無(wú)機(jī)纖維
(I - I)按比例配備納米填料(均為納米石墨)和無(wú)機(jī)纖維(均為氧化鋁晶須)，其中納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的5%，無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的95% ；
(I - 2)將納米填料分散于水中，所用水的重量為納米填料的10倍，得到納米填料懸浮
液；
(I - 3)對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)處理先對(duì)步驟(I - I)所配備的無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理(將無(wú)機(jī)纖維加熱至550°C并保溫4小時(shí))；然后將經(jīng)熱處理的無(wú)機(jī)纖維加入到去離子水中，所用去離子水的重量為無(wú)機(jī)纖維的100倍，接著在攪拌(攪拌速度為500轉(zhuǎn)/分鐘)的情況下用超聲波振蕩器進(jìn)行超聲處理(超聲波振蕩器發(fā)出的超聲波頻率為40kHz)，直至無(wú)機(jī)纖維呈單絲分散，再進(jìn)行過(guò)濾并將過(guò)濾得到的無(wú)機(jī)纖維烘干；
(I - 4)將經(jīng)步驟(I - 3)預(yù)處理的無(wú)機(jī)纖維加入到重量百分比濃度為1%的聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液中，所用聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液的重量為無(wú)機(jī)纖維的1000倍，在1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 5小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第一固體物料；再用去離子水對(duì)第一固體物料清洗3次，以除去多余的聚二甲基二烯丙基氯化銨分子，得到包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維；
(I - 5)將步驟(I - 4)得到的包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維加入到步驟(I - 2)得到的納米填料懸浮液中，然后在300轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第二固體物料；然后用去離子水對(duì)抽濾得到的第二固體物料清洗(清洗次數(shù)為3次)，以除去未被包覆的納米填料顆粒，接著在90°C的溫度下對(duì)第二固體物料進(jìn)行烘干，得到改性無(wú)機(jī)纖維；
(2)改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的復(fù)合
按改性無(wú)機(jī)纖維尼龍為I :100的重量比例，將改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍(所用尼龍為顆粒狀的尼龍1010)—同加入雙螺桿擠出機(jī)中，在密煉溫度為200°C、雙螺桿的轉(zhuǎn)速為30轉(zhuǎn)/分鐘(r/min)的條件下密煉15分鐘,形成熔體后擠出造粒(形成的顆粒的粒徑小于20 μ m),得到耐磨劑。得到的耐磨劑由改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍組成，改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的重量比例為I :100 ;所述改性無(wú)機(jī)纖維含有納米填料和無(wú)機(jī)纖維(其中納米填料約占5%(重量)、無(wú)機(jī)纖維約占95%(重量))，改性無(wú)機(jī)纖維表面包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨。實(shí)施例4
本實(shí)施例中耐磨劑的制備方法包括下述步驟
(1)制備改性無(wú)機(jī)纖維
(I - I)按比例配備納米填料(均為納米二氧化硅)和無(wú)機(jī)纖維，其中納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的25%，無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的75% (無(wú)機(jī)纖維為硼酸鎂晶須和硼酸鋁晶須的組合，其中硼酸鎂晶須占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的35%，硼酸鋁晶須占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的40%)；
(I - 2)將納米填料分散于水中，所用水的重量為納米填料的80倍，得到納米填料懸浮
液；
(I - 3)對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)處理先對(duì)步驟(I - I)所配備的無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理(將無(wú)機(jī)纖維加熱至600°C并保溫3小時(shí))；然后將經(jīng)熱處理的無(wú)機(jī)纖維加入到去離子水中，所用去離子水的重量為無(wú)機(jī)纖維的10倍，接著在攪拌(攪拌速度為600轉(zhuǎn)/分鐘)的情況下用超聲波振蕩器進(jìn)行超聲處理(超聲波振蕩器發(fā)出的超聲波頻率為28kHz)，直至無(wú)機(jī)纖維呈單絲分散，再進(jìn)行過(guò)濾并將過(guò)濾得到的無(wú)機(jī)纖維烘干；
(1-4)將經(jīng)步驟(I - 3)預(yù)處理的無(wú)機(jī)纖維加入到重量百分比濃度為O. 8%的聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液中，所用聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液的重量為無(wú)機(jī)纖維的2000倍，在800轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌I小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第一固體物料；再用去離子水對(duì)第一固體物料清洗2次，以除去多余的聚二甲基二烯丙基氯化銨分子，得到包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維；
(1-5)將步驟(I - 4)得到的包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維加入到步驟(I 一 2)得到的納米填料懸浮液中，然后在600轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌I. 2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第二固體物料；然后用去離子水對(duì)抽濾得到的第二固體物料清洗(清洗次數(shù)為2次)，以除去未被包覆的納米填料顆粒，接著在80°C的溫度下對(duì)第二固體物料進(jìn)行烘干，得到改性無(wú)機(jī)纖維；
(2)改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的復(fù)合
按改性無(wú)機(jī)纖維尼龍為10 :100的重量比例，將改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍(所用尼龍為顆粒狀的尼龍612) —同加入雙螺桿擠出機(jī)中，在密煉溫度為250°C、雙螺桿的轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分鐘(r/min)的條件下密煉12分鐘，形成熔體后擠出造粒(形成的顆粒的粒徑小于20 μ m)，得到耐磨劑。得到的耐磨劑由改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍組成，改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的重量比例為10 :100 ;所述改性無(wú)機(jī)纖維含有納米填料和無(wú)機(jī)纖維(其中納米填料約占25%(重量)、無(wú)機(jī)纖維約占75%(重量))，改性無(wú)機(jī)纖維表面包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨。實(shí)施例5
本實(shí)施例中耐磨劑的制備方法包括下述步驟
(I)制備改性無(wú)機(jī)纖維
(I - I)按比例配備納米填料和無(wú)機(jī)纖維(均為氧化鋁晶須)，其中納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的15%(納米填料為多壁碳納米管和納米石墨的組合，其中多壁碳納米管占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的10%，納米石墨占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的5%)，無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的85% ；
(I - 2)將納米填料分散于水中，所用水的重量為納米填料的30倍，得到納米填料懸浮
液；
(I - 3)對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)處理先對(duì)步驟(I - I)所配備的無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理(將無(wú)機(jī)纖維加熱至600°C并保溫3. 5小時(shí))；然后將經(jīng)熱處理的無(wú)機(jī)纖維加入到去離子水中，所用去離子水的重量為無(wú)機(jī)纖維的70倍，接著在攪拌(攪拌速度為700轉(zhuǎn)/分鐘)的情況下用超聲波振蕩器進(jìn)行超聲處理(超聲波振蕩器發(fā)出的超聲波頻率為40kHz)，直至無(wú)機(jī)纖維呈單絲分散，再進(jìn)行過(guò)濾并將過(guò)濾得到的無(wú)機(jī)纖維烘干；
(1-4)將經(jīng)步驟(I - 3)預(yù)處理的無(wú)機(jī)纖維加入到重量百分比濃度為O. 4%的聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液中，所用聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液的重量為無(wú)機(jī)纖維的4000倍，在500轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌I. 5小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第一固體物料；再用·去離子水對(duì)第一固體物料清洗3次，以除去多余的聚二甲基二烯丙基氯化銨分子，得到包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維；
(I - 5)將步驟(I - 4)得到的包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維加入到步驟(I 一 2)得到的納米填料懸浮液中，然后在800轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 8小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第二固體物料；然后用去離子水對(duì)抽濾得到的第二固體物料清洗(清洗次數(shù)為3次)，以除去未被包覆的納米填料顆粒，接著在60°C的溫度下對(duì)第二固體物料進(jìn)行烘干，得到改性無(wú)機(jī)纖維；
(2)改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的復(fù)合
按改性無(wú)機(jī)纖維尼龍為15 :100的重量比例，將改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍(所用尼龍為顆粒狀的尼龍610) —同加入雙螺桿擠出機(jī)中，在密煉溫度為280°C、雙螺桿的轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘(r/min)的條件下密煉8分鐘，形成熔體后擠出造粒(形成的顆粒的粒徑小于20 μ m),得到耐磨劑。得到的耐磨劑由改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍組成，改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的重量比例為15 :100 ;所述改性無(wú)機(jī)纖維含有納米填料和無(wú)機(jī)纖維(其中納米填料約占15%(重量)、無(wú)機(jī)纖維約占85%(重量))，改性無(wú)機(jī)纖維表面包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨。
權(quán)利要求
1.一種耐磨劑，其特征在于由改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍組成，改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的重量比例為(1-30) :100 ;所述改性無(wú)機(jī)纖維是用納米填料對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行改性得到的，所用納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的5-40%，所用無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的60-95%,改性無(wú)機(jī)纖維表面包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐磨劑，其特征在于所述改性無(wú)機(jī)纖維的制備方法包括下述步驟(I)按比例配備納米填料和無(wú)機(jī)纖維，其中納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的5-40%，無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的60-95% ；(2)將納米填料分散于水中,所用水的重量為納米填料的10-100倍，得到納米填料懸浮液；(3)對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)處理先對(duì)步驟(I)所配備的無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理；然后將經(jīng)熱處理的無(wú)機(jī)纖維加入到去離子水中，所用去離子水的重量為無(wú)機(jī)纖維的10-100倍，接著在攪拌的情況下用超聲波振蕩器進(jìn)行超聲處理，直至無(wú)機(jī)纖維呈單絲分散，再進(jìn)行過(guò)濾并將過(guò)濾得到的無(wú)機(jī)纖維烘干；(4)將經(jīng)步驟(3)預(yù)處理的無(wú)機(jī)纖維加入到重量百分比濃度為O. 1-1%的聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液中，所用聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液的重量為無(wú)機(jī)纖維的1000-5000倍，在300-1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 5-2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第一固體物料；再用去離子水對(duì)第一固體物料清洗，以除去多余的聚二甲基二烯丙基氯化銨分子，得到包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維；(5)將步驟(4)得到的包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維加入到步驟(2)得到的納米填料懸浮液中，然后在300-1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 5-2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第二固體物料；接著將第二固體物料烘干，得到改性無(wú)機(jī)纖維。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐磨劑，其特征在于所述納米填料是納米二氧化硅、多壁碳納米管和納米石墨中的一種或其中多種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐磨劑，其特征在于所述無(wú)機(jī)纖維是玻璃纖維、氧化鋁晶須、硼酸鎂晶須和硼酸鋁晶須中的一種或其中多種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的耐磨劑,其特征在于所述尼龍是尼龍6、尼龍66、尼龍1010、尼龍610或尼龍612。
6.一種耐磨劑的制備方法，其特征在于包括下述步驟 (I)制備改性無(wú)機(jī)纖維 (I - I)按比例配備納米填料和無(wú)機(jī)纖維，其中納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的5-40%，無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的60-95% ； (I - 2)將納米填料分散于水中，所用水的重量為納米填料的10-100倍，得到納米填料懸浮液； (I - 3)對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行預(yù)處理先對(duì)步驟(I - I)所配備的無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理；然后將經(jīng)熱處理的無(wú)機(jī)纖維加入到去離子水中，所用去離子水的重量為無(wú)機(jī)纖維的10-100倍，接著在攪拌的情況下用超聲波振蕩器進(jìn)行超聲處理，直至無(wú)機(jī)纖維呈單絲分散，再進(jìn)行過(guò)濾并將過(guò)濾得到的無(wú)機(jī)纖維烘干； (I - 4)將經(jīng)步驟(I - 3)預(yù)處理的無(wú)機(jī)纖維加入到重量百分比濃度為O. 1-1%的聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液中，所用聚二甲基二烯丙基氯化銨水溶液的重量為無(wú)機(jī)纖維的1000-5000倍，在300-1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 5-2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第一固體物料；再用去離子水對(duì)第一固體物料清洗，以除去多余的聚二甲基二烯丙基氯化銨分子，得到包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維； (1-5)將步驟(I - 4)得到的包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨的無(wú)機(jī)纖維加入到步驟(I 一 2)得到的納米填料懸浮液中，然后在300-1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度下攪拌O. 5-2小時(shí)后進(jìn)行抽濾，得到第二固體物料；接著將第二固體物料烘干，得到改性無(wú)機(jī)纖維； (2)改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的復(fù)合 按改性無(wú)機(jī)纖維尼龍為(1-30) :100的重量比例，將改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍一同加入雙螺桿擠出機(jī)中，在密煉溫度為200-300°C、雙螺桿的轉(zhuǎn)速為30-100轉(zhuǎn)/分鐘的條件下密煉3-15分鐘，形成熔體后擠出造粒，得到耐磨劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨劑的制備方法，其特征在于步驟(I- 3)中，對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行熱處理的方法為，將無(wú)機(jī)纖維加熱至550 - 650°C并保溫2 - 4小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨劑的制備方法，其特征在于步驟(I- 3)中，攪拌速度為500 — 1000轉(zhuǎn)/分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨劑的制備方法，其特征在于步驟(I- 3)中，超聲波振蕩器發(fā)出的超聲波頻率為21 - 40kHz。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的耐磨劑的制備方法，其特征在于步驟(I一 5)中，用去離子水對(duì)抽濾得到的第二固體物料清洗，以除去未被包覆的納米填料顆粒，再進(jìn)行烘干。
全文摘要
本發(fā)明提供一種耐磨劑，其特征在于由改性無(wú)機(jī)纖維和尼龍組成，改性無(wú)機(jī)纖維與尼龍的重量比例為(1-30)100；所述改性無(wú)機(jī)纖維是用納米填料對(duì)無(wú)機(jī)纖維進(jìn)行改性得到的，所用納米填料占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的5-40%，所用無(wú)機(jī)纖維占納米填料和無(wú)機(jī)纖維總重的60-95%，改性無(wú)機(jī)纖維表面包覆有聚二甲基二烯丙基氯化銨。本發(fā)明還提供上述耐磨劑的一種制備方法。本發(fā)明的耐磨劑集合了尼龍、無(wú)機(jī)纖維和納米填料的優(yōu)點(diǎn)，具有更高的耐磨性，添加到涂料中后，能夠使涂膜具有極佳的耐磨性，保護(hù)涂膜免受磨損。
文檔編號(hào)C08K9/02GK102924994SQ20121045323
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者許漢光, 靳燾 申請(qǐng)人:汕頭市東和機(jī)械有限公司