[发明专利]一种改性纳米粒子/含油铸型尼龙复合材料

说明书

本发明是一种改性纳米粒子/含油铸型尼龙复合材料。该材料由如下方法制得，所述制备方法，包含以下步骤：将纳米粒子加入到苯类溶剂中，再加入异氰酸酯，得到中间体1；将其再加入到苯类溶剂、醇类，得到改性纳米粒子；将己内酰胺加热，加入润滑油或润滑脂和改性纳米粒子的混合分散物，最后加入催化剂、助催化剂，得到该铸型尼龙复合材料。本发明相比于普通的含油铸型尼龙，不仅耐摩擦、磨损性能显著提高，材料的压缩强度及模量、弯曲强度及模量等综合力学性能也明显提高。

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，采用改性纳米材料和润滑油脂共同改性铸型尼龙复合材料。

技术背景

铸型尼龙即单体浇铸尼龙(MC尼龙)，常压下借助强碱性催化剂和助催化剂，将热熔的己内酰胺单体浇铸到已经预热的模具之中，熔融的己内酰胺单体在模具中快速发生阴离子原位聚合反应，待冷却脱模后得到铸型尼龙产品。铸型尼龙具有工艺简单，分子量大且分布均匀，使用温度范围宽、力学性能较好、应用广泛等优点。但是，普通铸型尼龙也存在着低温韧性差，耐摩擦、磨损性差，自润滑性能欠佳等缺陷，尤其是在特殊情况下例如工程起重机、矿山领域对尼龙产品的摩擦性能就有很高的要求，这使铸型尼龙的更广泛应用受到了一定限制。

使用润滑油制备含油铸型尼龙来改善摩擦性能和自润滑性是一种常见方法，但是目前国内市场上含油铸型尼龙由于油的加入导致力学性能下降，因而高端产品主要依赖进口。中国专利CN1140130A中公开了一种添加二硫化钼、硅油来制备含油铸型尼龙的方法，耐磨性有了一定的改善。中国专利CN102942694A中公开了一种添加液体石蜡和石墨烯的含油尼龙复合材料的制备方法，摩擦性能也有提高。中国专利CN105801840A中公开了一种纳米颗粒增强自润滑铸型尼龙的制备方法，其添加的纳米氟化石墨和云母粉对加强材料散热性、耐磨性有一定效果，但是上述专利均未涉及材料的拉伸、弯曲、压缩等力学性能。

发明内容

本发明的目的是针对目前技术的不足，提供一种改性纳米粒子/含油铸型尼龙复合材料及其制备方法。该方法不使用当前技术中常用的硅烷偶联剂，而是使用了异氰酸酯加醇体系，先将纳米粒子接上异氰酸酯，再将一个一元或多元醇与异氰酸酯连接，利用醇的碳链使改性纳米粒子可以更好的与油相结合，纳米粒子和油混合可以形成一种类似油中包着纳米粒子的油滴，然后油滴再均匀分布在材料中，这样油和纳米粒子都在材料中得到良好的分散。此种改性纳米粒子可以同时提高铸型尼龙的力学性能和耐磨、减磨性能。

本发明的技术方案是：

一种改性纳米粒子/含油铸型尼龙复合材料，该材料由如下方法制得，所述制备方法，包含以下步骤：

(1)在氮气保护下，将纳米粒子加入到第一苯类溶剂中，超声分散0.5～1.0小时，得到纳米粒子悬浮液，其中每1g纳米粒子需要100～150ml第一苯类溶剂；

(2)向上一步得到的纳米粒子悬浮液中加入异氰酸酯，氮气保护下在60℃～110℃下反应1.5～5.0小时，洗涤、离心、干燥后得到中间体1；其中每1g纳米粒子，添加0.1～0.8g异氰酸酯；

(3)将中间体1加入到第二苯类溶剂中，再加入醇类，氮气保护下在80℃～130℃的环境中反应3～7小时，反应结束后旋蒸、真空干燥得到改性纳米粒子；其中每1g中间体1，添加0.1～5.0g醇类，其中每1g中间体1需要100～150ml第二苯类溶剂；

(4)将己内酰胺加热至90℃～100℃融化，再升温到130℃～140℃，加入润滑物和改性纳米粒子的混合分散物，减压除水5～10分钟；降温至120℃～130℃加入催化剂，减压除水5～10分钟；其中，每100g己内酰胺加入0.2～5.0g改性纳米粒子和1～6g润滑物，以及0.1～0.7g催化剂；所述的润滑物为润滑油或润滑脂；