[发明专利]一种纤维增强改性反应注射模压尼龙板材及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种尼龙板材材料及其制备方法，具体说是一种纤维增强改性反应注射模压尼龙板材及其制备方法，属材料科学领域。

背景技术

RIM尼龙与一般的注射尼龙制品相比，具有更高的刚性、耐热变形温度、更小的吸湿性，易于成型大型制品。利用纤维对RIM尼龙进行增强，可以制得强度更高的材料，该材料可以在某些应用领域代替金属材料使用，例如城市路面下水道井盖。

目前国内对于RIM尼龙的研究还停留在手工浇铸(MC)水平，纤维增强的MC尼龙制备工艺如下：将纤维铺入模具充分预热；将己内酰胺单体加热熔融，并真空脱水；加入催化剂，在一定温度下继续真空脱水，然后加入活化剂充分搅拌后即可浇入模具；在恒定温度下保温一段时间、冷却、脱模。MC尼龙过程控制差，批次性能不稳定，产品废品率高。另外，目前生产工艺采用的是单釜，活化剂加入到活性料中以后必须在很短时间内全部浇完，无法实现连续生产。

本发明用纤维对RIM尼龙进行增强改性，然后利用压机对未完全反应成型的板材进一步施压制得纤维增强尼龙复合材料。本发明采用两个反应釜，将催化剂与助催化剂分装到不同反应釜中，可以对过程进行严格控制，利用多套模具，可以保证生产过程的连续性。成型过程中，对未完全反应成型的板材进行施压，可以保证板材上下表面平整，材料强度也得到更大提升。

发明内容

本发明的目的是针对现有RIM尼龙的不足，提出一种能进一步增加反应注射尼龙的强度的纤维注射模压尼龙板材及其制备方法。

本发明的上述目的实施方式如下：

一种纤维增强改性反应注射模压尼龙板材，主要由酰胺单体、纤维、催化剂、助催化剂∶抗氧剂、稳定剂、表面处理剂组合形成组合物，各主要组分之间的质量比例关系为酰胺单体(30～95％)∶纤维(3～70％)∶催化剂(0.01～2％)∶助催化剂(0.01～10％)∶抗氧剂(0.1～2％)∶稳定剂(0.1～2％)∶表面处理剂(0.1～1％)。

所说的酰胺单体为己内酰胺或十二内酰胺的一种或两者的混合物，纤维为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维的一种或几种复配，纤维的形态为纤维布、短切纤维的一种或二者复配。催化剂、助催化剂、抗氧剂、稳定剂、表面处理剂为普通RIM尼龙用助剂。催化剂、助催化剂、抗氧剂、稳定剂为普通RIM尼龙用助剂，表面处理剂为硅烷类偶联剂。

一种纤维增强改性反应注射模压尼龙板材的制备方法，以酰胺单体为基本原料，加入催化剂、助催化剂、辅助抗氧剂、稳定剂、表面处理剂等，经反应注射机注射到预置纤维的高温模腔内，热压成型制得增强反应注射模压尼龙板材，具体工艺如下：

1)将按照配比所需的酰胺单体总量按重量份1∶1分别加入到反应注射尼龙设备的A、B反应釜内，抽真空至0.1MPa，加热熔融，在120～150℃下脱水5～15min，停止抽真空，通入氮气。

2)打开反应釜A，加入规定配比的催化剂，抽真空，维持反应器内温度在120～150℃，保持10～20min；打开反应釜A的同时打开反应釜B，加入规定配比的助催化剂、抗氧剂、稳定剂等，抽真空，维持反应器内温度在120～150℃保持10～20min。待两釜活性料制备完全，停止抽真空，充入氮气进行保护。

3)纤维经硅烷类偶联剂处理后置于压机模具腔体中，合模，加热至160～190℃。

4)反应釜A、B内的活性料通过计量装置然后进行混合，并立即注射到已预热160～190℃的压机模腔内，模强内预置有已经进行过表面处理的纤维，合模，待反应3～20min，加压至0.2～10MPa，维持预热温度，保持压力3～30min，然后停止加热、卸压、开模、取制品。

本发明的优点是：

1)采用两个反应釜，将催化剂与活性剂分装到不同反应釜中，可以对过程进行严格控制，利用多套模具，可以保证生产过程的连续性。

2)对未完全反应成型的板材进行施压，成型板材上下表面平整，材料强度更高。

具体实施方式

以下实施例仅用于进一步说明本发明，但不以任何形式限定本发明。

实施例1：

1)将60份己内酰胺按1∶1分成两部分加入到反应釜A和B，抽真空至0.1MPa，加热熔融，在120～150℃下脱水15min，停止抽真空，通入氮气。

2)打开反应釜，在反应釜A中加入0.1份氢氧化钠，反应釜B加入0.2份4，4′-二苯基甲烷-二异氰酸酯(MDI)、0.2份抗氧剂、1.0份稳定剂，然后反应釜A、B抽真空至约0.1MPa，反应温度维持140～145℃，持续20min，停止抽真空，通入氮气。