[发明专利]一种耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铸型尼龙复合材料及其制造方法，属材料科学技术领域。

背景技术

在现在技术中，铸型尼龙是一种被广泛应用的工程塑料，聚合温度低，结晶度高，分子量大，具有较好的物理、机械性能、力学性能，有耐油脂、耐化学腐蚀等特点。但是，在低温下，铸型尼龙与其它非改性的塑料一样，其性能大大降低，存在弯曲强度、抗冲击强度及抗压强度偏低，耐磨性、自滑性欠隹、结构尺寸不稳定等问题。特别是在低温环境下，产品易出现龟裂现象，冲击强度及刚性明显下降，影响其在低温地区或低温领域的使用。经改性后的铸型尼龙的特点是：质量轻，减振降噪，良好的回弹性，韧性好，抗冲击，耐疲劳，机械性能好。随着应用领域的日益扩展，用户对性能的要求越来越高。多年来，国内外已纷纷研究开发各种高强度、高抗冲击或功能性的聚酰胺复合材料，但对其研究的结果重在单一提高刚性或单一提高韧性。而对既能提高韧性又能提高刚性的报道，尤其在低温下(-50℃)具有良好的抗冲击性能而又保持常温下的刚性基本不变的报道没有出现。总的来说，有的产品能够改善铸型尼龙的性能，但未能有效解决既保持或提高原材料的刚性而又提高原材料的韧性方面的问题；也有产品的技术资料显示低温耐冲击复合材料的，但其刚性相对其原材料明显下降。

如CN200510024996.0专利，公开一种耐寒、抗冲击和高强度铸型尼龙复合材料及其制造方法，它主要由聚酰胺单体，表面处理剂、二氧化硅(SiO2)单体、分散介质、增韧剂组成，具有一定程度的韧性和刚性，适用于在低温环境下使用，但存在成份多、耐寒性能不明显，工艺复杂、成本高等问题。

又如CN2007100558847.X专利，公开一种由己内酰胺、玻璃微珠、甲醇钠和甲苯二异氰酸酯，具有较高的抗冲击强度及抗压强度等优点，但存在耐寒性能不明显、韧性不高、生产成本高等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙，其具有铸型尼龙的良好性能特点，又大大提高原材料的韧性、耐寒性，优良的抗冲击强度及抗压强度、耐热性、低温韧性，产品内壁光滑无阻力，不结垢，同时又具有产品加工性能好，加工方便，无毒性、无二次污染、环保节能的特点。

本发明要解决的另一技术问题是一种耐寒、抗冲击和高韧性铸型尼龙的制造方法，其工艺简单、操作方便、节约能源、节约原料、安全环保、生产成本低。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案中各原料组份及重量百分数为：

聚酰胺单体                                            65.4-96％

催化剂    采用NaOH或甲醇钠                            0.1-0.65％

活化剂    采用异氰酸酯类                              0.1-1.3％

增韧剂    采用六甲基磷酰三胺(HPT)C₆H₁₈N₃OP             1.9-13％

增强耐磨材料    采用玻璃微珠，200-400目               1.9-19.6％

本发明所用的聚酰胺单体为己内酰胺(C₆H₁₁NO)。

本发明所用的催化剂为氢氧化钠或甲醇钠，增韧剂采用六甲基磷酰三胺(HPT)C₆H₁₈N₃OP，活化剂异氰酸酯类采用三苯甲烷三异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯。

各主要成份的作用如下：

己内酰胺C₆H₁₁NO为铸型尼龙的主要原材料，具有酰胺基团-CONH-。

六甲基磷酰三胺具有强极性的分子结构，在介入尼龙大分子之间后，与极性的酰胺基团发生偶合作用，削弱了尼龙大分子链间的作用力，使得氢键数目减少，大分子排列的规整性下降，随着其用量的增大，上述变化的倾向更加明显，最终会促使铸型尼龙由原来结晶度较高的结晶型高聚物向无定型含量渐增的韧性高聚物转化。

玻璃微珠可以提高尼龙的耐热性、刚性、尺寸稳定性，增加强度和弹性模量，最突出的特点是能大范围降低成本。

活化剂三苯甲烷三异氰酸酯含有三个氰酸根官能团，所以具有三维结构和更好的活性，利用该活化剂能显著提高其冲击强度和低温韧性。