[发明专利]一种制备高强度铸型尼龙制品的方法

说明书

本发明提供一种制备高强度铸型尼龙制品的方法，先将尼龙颗粒与一定量的纳米氧化铁磁粉混合，利用熔体静电纺丝进行纺丝，将这些纤维定向缠绕在板上，放置在强磁场环境中磁化，使纤维带有一定的磁性；然后将磁化后的纤维切成一定长度的磁化短纤维；将磁化后的短纤维分别均匀分散在加入碱性催化剂的己内酰胺溶液中和加入活化剂的己内酰胺溶液中，作为反应注射成型的A组分与B组分，利用反应注射成型机，将A和B两种溶液充分混合并注射入特殊设计的模具中，该模具型腔中，在磁场的作用下，将模具加热到低于尼龙熔点的温度，使己内酰胺产生固化，最后得到制品，在磁场作用下定向排列的纤维，使得复合材料在受力方向上的力学性能得到极大地提高。

技术领域

本发明属于高分子材料成型领域，具体涉及一种制备高强度铸型尼龙制品的方法。

背景技术

铸型尼龙是在常压下，将熔融的原料己内酰胺单体用碱性的物质作催化剂，与活化剂等助剂一起制成待聚单体，直接注入预热到一定温度的模具中，使物料在模具内很快地进行聚合反应，凝结成坚韧的固体胚件，再经过有关工艺处理，得到预定的制品。铸型尼龙制品作为工程塑料之一，“以塑代钢、性能卓越”，用途极其广泛。它具有重量轻、强度高、自润滑、耐磨、防腐、绝缘等多种独特性能，是应用广泛的工程塑料，几乎遍布所有的工业领域。增强铸型技术是把纤维增强技术与铸型工艺结合起来的技术。该技术能提高铸型尼龙制品的硬度和尺寸稳定性。常用的增强材料有玻璃纤维、碳纤维、尼龙纤维等短纤维以及云母、滑石粉、硅石、碳酸钙等无机矿物材料。其不仅保持了铸型尼龙工艺的基本优点，同时又赋予铸型尼龙制品更多的优异特性，能显著提高材料的热稳定性和力学性能，使其成为高强度、高模量和高热稳定性的优质材料。

但是无机增强物存在一个重大的缺点：难以回收，这是因为这些增强物无法熔融，不能通过切碎后再次熔融加工成新的制品。即便是通过焚烧回收，这些增强物也会以废渣的形式留存下来，对环境造成巨大的伤害。在目前对塑料制品全生命周期要求越来越高的背景下，这无疑是增强铸型技术的一个严重的缺点。在这个背景下，单聚合物复合材料应运而生。聚合物纤维在受到拉伸后分子会沿着纤维方向高度取向，排列高度规整的分子结构使其相对于各向同性的聚合物材料具有极高的强度与模量。单聚合物复合材料正是利用了这一特点，使用高强度的聚合物纤维增强聚合物基体以获得增强物和基体均为同种材质，但是却具有复合材料特质的新型材料。但是目前为止，针对这一新型材料的加工通常需要复杂的工序，并在加工过程中严格控制温度，以避免破坏纤维的取向。迫切需要一种制造简便，可用于大规模生产的新型制备工艺。

发明内容

本发明提供一种制备高强度铸型尼龙制品的方法，本方法将尼龙颗粒与一定量的纳米氧化铁磁粉混合后，利用熔体静电纺丝进行纺丝，获得混有氧化铁的超细高模量高强度纤维。将这些纤维定向缠绕在板上，并将这个板放置在强磁场环境中磁化，磁场方向应与纤维方向一致，使纤维带有一定的磁性。将磁化后的纤维切成一定长度的磁化短纤维；将磁化后的短纤维分别均匀分散在加入碱性催化剂的己内酰胺溶液中和加入活化剂的己内酰胺溶液中，作为反应注射成型的A组分与B组分，利用反应注射成型机，将A和B两种溶液充分混合并注射入特殊设计的模具中，该模具型腔中，对应试样主要受力的位置有强磁场，磁感线方向与受力方向一致，在磁场的作用下，磁化后的纤维会在磁场作用下沿着磁感线方向取向，且取向方向与材料受力方向一致，将模具加热到低于尼龙熔点的温度，使己内酰胺产生固化，得到制品，由于己内酰胺的固化温度远低于尼龙的融化温度，因此，纤维的强度与刚度不会因为高温而受到破坏，在磁场作用下定向排列的纤维，使得复合材料在受力方向上的力学性能得到极大地提高。

本方法包含如下具体步骤：

1)将纳米四氧化三铁粉末通过10000目的筛网，取筛下物。

2)将过筛后的四氧化三铁粉末按照4％-20％的质量比与尼龙6颗粒一起加入塑料混合机充分混合均匀；

3)将混合后的塑料颗粒加入熔体静电纺丝机进行静电纺丝，以获得混合有四氧化三铁粉末的纳米电纺纤维；