一種高強度超耐熱mc尼龍復合材料制備方法及其應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了屬于高分子材料制備【技術領域】的一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法及其在軌道交通上的應用。該方法采用雙軸雙槳逆向高速剪切技術將熱致結晶聚合物，硅烷偶聯(lián)劑和短纖維分散制成熱致結晶聚合物短纖維，其他步驟采用常規(guī)做法。本發(fā)明利用雙軸雙槳逆向高速剪切力，將預處理過的短纖維和熱致液晶聚合物均勻分散在己內酰胺活性料中，短纖維起到異相成核的作用并誘導橫向結晶，提高聚合物的結晶度并使晶體尺寸細化，使其強度、耐磨、韌性、耐熱等性能指標提高，同時熱致結晶聚合物形成的微纖化表面和長徑比比普通增強纖維的高，進一步對材料進行加強，同時提高其耐熱性能和吸水性，使其能夠滿足高鐵的使用需求。
【專利說明】一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料制備【技術領域】，具體涉及一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法及其在軌道交通上的應用。
【背景技術】
[0002]中國已經(jīng)成為世界上高速鐵路發(fā)展最快、系統(tǒng)技術最全、集成能力最強、運營里程最長、運營速度最高、在建規(guī)模最大的國家，引領著世界高鐵發(fā)展的新潮流。隨鐵路運輸?shù)奶崴伲叻肿硬牧狭悴考谛滦丸F路軌道中發(fā)揮著越來越大的作用，塑料工業(yè)的飛速發(fā)展使工程塑料品種、數(shù)量得到進一步提高，尤其是增強增韌復合材料，國內鐵道軌道用材料需要大量塑料材料。
[0003]目前應用在高鐵行業(yè)的材料大多采用的是PA66改性材料，由于其吸水率大，尺寸穩(wěn)定性差，而且成型多采用注塑法，該方法材料反應與產(chǎn)品成型分步進行，能耗大、生產(chǎn)效率低，不易加熱均勻，產(chǎn)品成型需求壓力大，擠塑機結構龐大、投資大，且產(chǎn)品難以大型化等缺點，另外PA66的價格遠高于MC尼龍的原料己內酰胺價格。
[0004]尼龍材料具有較高的強度和韌性，優(yōu)異的抗疲勞性及較大幅度的改性范圍，在軌道交通行業(yè)具有較好的應用前景，用其研制的軌道交通用系列產(chǎn)品因具有強度高、彈性好、質量輕、減振、降噪、絕緣、耐磨、抗腐蝕、耐疲勞等優(yōu)點，已在軌道交通行業(yè)得到廣泛的應用，但是國內普通單牌號尼龍材料難以滿足高鐵的高強度、高韌性、高耐久性等要求。為了滿足客運專線的高承載 、高質量、少維護、高速度和輕載化的要求，鐵路系統(tǒng)迫切需要適合于我國高速鐵路的尼龍材料。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的缺陷，提出一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法及其應用。制備的材料可用于高速鐵路等軌道交通中。
[0006]一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法，按照如下步驟進行:
[0007]I)按照重量份數(shù)，將2000份己內酰胺投入熔融釜，加熱至120-130度，啟動真空泵抽真空至0.01-0.05Mpa,抽真空3_10min后，關閉真空泵，加入氫氧化鈉2_5份，抽真空3-10min，熔融釜內溫度維持在135-145度；
[0008]2)將10-80份熱致結晶聚合物，10-20份硅烷偶聯(lián)劑和50-200份短纖維送入雙軸雙槳逆向高速剪切機，剪切分散0.5-1小時，得到熱致結晶聚合物短纖維；
[0009]3)將致熱結晶聚合物短纖維放入步驟(1)所述的熔融釜中，搖晃熔融釜5-20圈；
[0010]4)向熔融釜中加入6-10份固化劑，搖晃3-10圈混勻后加入到預熱的模具內；
[0011]5)將模具置于離心機中旋轉，轉速控制在800-1000轉/min，離心3_10min，保溫5_15min,出模；
[0012]6)將出模的轉動輪浸入沸水中浸泡8_24h，取出，經(jīng)過機械加工制成。
[0013]所述短纖維為甲苯二異氰酸酯接枝改性短纖維。[0014]所述雙軸雙槳逆向高速剪切分散攪拌機的結構如下:機殼I上部設有電機2，電機2下部設有減速機3，減速機3下部設有軸承座4和軸承5，軸承5與第一傳動軸6相連，第一傳動軸6的下端設有上部攪拌槳7，上部攪拌槳7通過一對相互咬合的齒輪8與第二傳動軸9相連，第二傳動軸9下部設有下部攪拌槳10，所述機殼I的上部分別設有進料口 11和排氣口 12，下部設有出料口 13。
[0015]所述固化劑為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯或列克納膠。
[0016]所述步驟2)中加入20-35份植物纖維。
[0017]所述植物纖維為榆樹皮纖維。
[0018]所述硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基二過氧化叔丁基硅烷，丁二烯基二乙氧基硅烷，異丁基二乙氧基硅烷，Y-疏丙基二乙氧基硅烷或Y-氛丙基二乙氧基硅烷。
[0019]所述熱致結晶聚合物為Xydar (PHBA/PPBP/TPA)、Ekonol (PHBA/PPBP/TPA)、Vectra (PHBA/HNA)、X7G/Rodrun (PHBA/PET)中的一種或一種以上。
[0020]上述方法制備的高強度超耐熱MC尼龍復合材料在高速鐵路等軌道交通中的應用。
[0021]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明采用TDI接枝改性短纖維并用己內酰胺封端穩(wěn)定處理，同時加入硅烷偶聯(lián) 劑預處理熱致液晶聚合物，得到能與己內酰胺活性料具有良好相容性的改性材料；基于己內酰胺活性料粘度較低，利用雙軸雙槳逆向高速剪切力，將預處理過的短纖維和熱致液晶聚合物均勻分散在己內酰胺活性料中；短纖維起到異相成核的作用并誘導橫向結晶，提高聚合物的結晶度并使晶體尺寸細化，使其強度、耐磨、韌性、耐熱等性能指標提高10-30%，同時熱致結晶聚合物形成的微纖化表面和長徑比比普通增強纖維的高，進一步對材料進行加強，同時提高其耐熱性能和吸水性，使其能夠滿足高鐵的使用需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明雙軸雙槳逆向高速剪切分散攪拌機結構示意圖；
[0023]圖2為高速剪切分散攪拌機A-A方向剖視圖；
[0024]圖中，1-機殼，2-電機，3-減速機，4-軸承座，5-軸承，6_第一傳動軸，7_上部攪拌槳，8-齒輪，9-第二傳動軸，10-下部攪拌槳，11-進料口，12-排氣口，13-出料口。
【具體實施方式】
[0025]下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0026]下述實施例采用雙軸雙槳逆向高速剪切分散攪拌機對步驟2)的材料進行攪拌分散，其結構如下(圖1和圖2):機殼I上部設有電機2，電機2下部設有減速機3，減速機3下部設有軸承座4和軸承5，軸承5與第一傳動軸6相連，第一傳動軸6的下端設有上部攪拌槳7，上部攪拌槳7通過一對相互咬合的齒輪8與第二傳動軸9相連，第二傳動軸9下部設有下部攪拌槳10，所述機殼I的上部分別設有進料口 11和排氣口 12，下部設有出料口
13。該攪拌機運轉時，矩形框結構的上部攪拌槳和下部攪拌槳相互反向旋轉，從而將物料充分分散。
[0027]實施例1
[0028]一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法，按照如下步驟進行:[0029]I)按照重量份數(shù)，將2000份己內酰胺投入熔融釜，加熱至125度，啟動真空泵抽真空至0.04Mpa,抽真空8min后,關閉真空泵,加入氫氧化鈉3份,抽真空8min,熔融爸內溫度維持在140度；
[0030]2)將50份熱致結晶聚合物，15份乙烯基三過氧化叔丁基硅烷和120份短纖維送入雙槳逆向高速剪切機，剪切分散0.8小時，得到熱致結晶聚合物短纖維；
[0031]3)將致熱結晶聚合物短纖維放入步驟(1)所述的熔融釜中，搖晃熔融釜15圈；
[0032]4)向熔融釜中加入8份甲苯二異氰酸酯，搖晃7圈混勻后加入到預熱的模具內；
[0033]5)將模具置于離心機中旋轉，轉速控制在800轉/min，離心6min，保溫lOmin，出模；
[0034]6)將出模的轉動輪浸入沸水中浸泡16h，取出，經(jīng)過機械加工制成。
[0035]所述短纖維為甲苯二異氰酸酯接枝改性短纖維。
[0036]所述熱致結晶聚合物為Xydar。
[0037]所制備的MC尼龍復合材料性能與PA66和普通MC尼龍的對比如表1所示，各項性能均優(yōu)于PA66和普通MC尼龍。
[0038]表1
[0039]
【權利要求】
1.一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法，其特征在于，按照如下步驟進行: 1)按照重量份數(shù)，將2000份己內酰胺投入熔融釜，加熱至120-130度，啟動真空泵抽真空至0.01-0.05Mpa,抽真空3_10min后，關閉真空泵，加入氫氧化鈉2_5份，抽真空3-10min，熔融釜內溫度維持在135-145度； 2)將10-80份熱致結晶聚合物，10-20份硅烷偶聯(lián)劑和50-200份短纖維送入雙軸雙槳逆向高速剪切分散攪拌機，剪切分散0.5-1小時，得到熱致結晶聚合物短纖維； 3)將致熱結晶聚合物短纖維放入步驟(1)所述的熔融釜中，搖晃熔融釜5-20圈； 4)向熔融釜中加入6-10份固化劑，搖晃3-10圈混勻后加入到預熱的模具內； 5)將模具置于離心機中旋轉，轉速控制在800-1000轉/min，離心3_10min，保溫5_15min,出模； 6)將出模的轉動輪浸入沸水中浸泡8-24h，取出，經(jīng)過機械加工制成。
2.根據(jù)權利要求1所述一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法，其特征在于，所述短纖維為甲苯二異氰酸酯接枝改性短纖維。
3.根據(jù)權利要求1所述一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法，其特征在于，所述雙軸雙槳逆向高速剪切分散攪拌機的結構如下:機殼⑴上部設有電機⑵，電機⑵下部設有減速機(3)，減速機(3)下部設有軸承座(4)和軸承(5)，軸承(5)與第一傳動軸(6)相連，第一傳動軸 出)的下端設有上部攪拌槳(7)，上部攪拌槳(7)通過一對相互咬合的齒輪(8)與第二傳動軸(9)相連，第二傳動軸(9)下部設有下部攪拌槳(10)，所述機殼(I)的上部分別設有進料口(11)和排氣口(12)，下部設有出料口(13)。
4.根據(jù)權利要求1所述一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法，其特征在于，所述固化劑為甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯或列克納膠。
5.根據(jù)權利要求1所述一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法，其特征在于，所述步驟2)中加入20-35份植物纖維。
6.根據(jù)權利要求5所述一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法，其特征在于，所述植物纖維為榆樹皮纖維。
7.根據(jù)權利要求1所述一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法，其特征在于，所述硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三過氧化叔丁基硅烷，丁二烯基三乙氧基硅烷，異丁基三乙氧基硅燒，Y-疏丙基二乙氧基硅烷或Y-氛丙基二乙氧基硅烷。
8.根據(jù)權利要求1所述一種高強度超耐熱MC尼龍復合材料制備方法，其特征在于，所述熱致結晶聚合物為Xydar、Ekonol、Vectra、X7G/Rodrun中的一種或一種以上。
9.權利要求1制備的高強度超耐熱MC尼龍復合材料在高速鐵路軌道交通中的應用。
【文檔編號】C08L77/02GK103965619SQ201410202848
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權日:2014年5月15日
【發(fā)明者】張玉蓉, 沈國春, 吳水珠, 高靜萍, 朱海霞, 馬永梅 申請人:揚州賽爾達尼龍制造有限公司