CN104277452A - 一种高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104277452A
CN104277452A CN201310275302.5A CN201310275302A CN104277452A CN 104277452 A CN104277452 A CN 104277452A CN 201310275302 A CN201310275302 A CN 201310275302A CN 104277452 A CN104277452 A CN 104277452A
Authority
CN
China
Prior art keywords
composite material
nano
silicon nitride
casting nylon
nylon
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310275302.5A
Other languages
English (en)
Inventor
杨桂生
田文伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Genius Advanced Materials Group Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Genius Advanced Materials Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Genius Advanced Materials Group Co Ltd filed Critical Shanghai Genius Advanced Materials Group Co Ltd
Priority to CN201310275302.5A priority Critical patent/CN104277452A/zh
Publication of CN104277452A publication Critical patent/CN104277452A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/02—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids
    • C08G69/08—Polyamides derived from amino-carboxylic acids or from polyamines and polycarboxylic acids derived from amino-carboxylic acids
    • C08G69/14—Lactams
    • C08G69/16—Preparatory processes
    • C08G69/18—Anionic polymerisation
    • C08G69/20—Anionic polymerisation characterised by the catalysts used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明属于浇铸尼龙复合材料领域，涉及一种浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法。该材料由包括以下重量份的组分制成：己内酰胺100份、纳米氮化硅（Si3N4）0.1-3份、催化剂0.1-0.6份、活化剂0.3-0.8份。本发明采用原位聚合的方法改善了纳米氮化硅在基体内容易团聚的现象，提高了纳米氮化硅与尼龙基体间的界面性能，提高了复合材料的耐磨性和力学性能。本发明所制备的高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料具有比纯尼龙基体更好的耐磨性和力学性能，此方法简单易行，适合大规模工业化生产，且与缩聚反应相比能大大提高生产效率。

Description

一种高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于浇铸尼龙复合材料领域，涉及一种浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法。
技术背景
MC尼龙又称浇铸尼龙，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预聚体，直接注入预热的模具中，使物料在模具中很快地进行聚合反应，凝结成坚韧的固体胚件。
目前，MC尼龙在许多领域中逐步代替铜、铝、钢等有色金属材料，广泛用于机械、石油化工、纺织、交通、建筑、冶金等行业。但未经改性的MC尼龙在实际应用中其耐磨性和自润滑性欠佳，很难满足在不宜加润滑油的传动磨耗领域（如医疗、卫生、食品行业等）的耐磨要求。因此，研究开发高性能、耐磨MC尼龙产品具有重要的理论意义和应用价值。
中国专利CN102796256A公布了一种聚丙烯增韧浇铸尼龙及其制备方法，添加二硫化钼后颜色单一，在添加量较少时，耐磨性能提升不显著。CN1134431A公布了一种MC尼龙改性共聚物，其添加二硫化钼后同样造成制品颜色单一的缺点。本发明通过原位聚合法制备了浇铸尼龙/氮化硅纳米复合材料，既解决了添加常用耐磨剂制备的复合材料存在的颜色单一的缺点，又解决了纳米氮化硅在基体中容易团聚，与基体相容性差等缺点。这种方法制备的浇铸尼龙/氮化硅纳米复合材料耐磨、力学性能高、耐磨剂添加量少、颜色丰富。而目前使用原位聚合法制备高性能耐磨浇铸尼龙/氮化硅纳米复合材料还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种分散性好、相容性好的高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料。
本发明的另一目的在于提供上述高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种浇铸尼龙纳米复合材料，由包括以下重量份的组分制成：
己内酰胺       100份，
纳米氮化硅     0.1-3份，
催化剂         0.1-0.6份，
活化剂         0.3-0.8份。
所述的纳米氮化硅优选为0.5-1.5份；
所述的催化剂优选为0.2-0.4份；
所述的活化剂优选为0.4-0.6份。
所述的纳米氮化硅其平均粒度为10-30nm，优选20nm。
所述的催化剂为甲醇钠、氢氧化钠或氢氧化钾一种或一种以上，优选氢氧化钠。
所述的活化剂为甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)或二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)的一种或一种以上，优选TDI。
一种上述浇铸尼龙纳米复合材料的制备方法，是采用阴离子原位聚合的方法进行制备，该方法包括以下步骤：
（1）按上述配比称取100份己内酰胺、0.1-3份纳米氮化硅加入到反应容器中，加热至110℃下使其熔化，在90℃的条件下超声2h，置入三口瓶中，在110℃下通过真空蒸馏***除去物料中所含的水分；
（2）加入0.1-0.6份催化剂混合均匀后，升温至140℃，并再减压脱除反应产生的水及杂质；
（3）用氮气解除真空后加入0.3-0.8份活化剂，摇匀后迅速倒入170℃预热好的模具中，并在170℃下恒温30min，随模冷却，脱模；
（4）用去离子水煮样条4h，取出自然冷却后100℃下真空烘箱干燥8h。
本发明的优点是：
通过原位聚合反应，解决了纳米氮化硅在基体内容易团聚的缺点，改善了尼龙与纳米氮化硅的相容性，不仅提高了纳米氮化硅与尼龙基体间的界面性能，而且提高了复合材料的耐磨性和力学性能。
本发明所制备的高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料具有比纯尼龙基体更好的耐磨性和力学性能，此方法简单易行，适合大规模工业化生产，且与缩聚反应相比能大大提高生产效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步详细说明：
实施例1
（1）称取100份己内酰胺、1份平均粒度为20nm氮化硅加入烧杯中，加热至110℃下使其熔化，在90℃的条件下超声2h，置入三口瓶中，在110℃下通过真空蒸馏***除去物料中所含的水分；
（2）加入0.2份NaOH混合均匀后，升温至140℃，并再减压脱除反应产生的水及杂质；
（3）用氮气解除真空后加入0.5份TDI，摇匀后迅速倒入170℃预热好的模具中，并在170℃下恒温30min，随模冷却，脱模；
（4）用去离子水煮样条4h，取出自然冷却后100℃下真空烘箱干燥8h。
实施例2
（1）称取100份己内酰胺、0.1份平均粒度为20nm氮化硅加入烧杯中，加热至110℃下使其熔化，在90℃的条件下超声2h，置入三口瓶中，在110℃下通过真空蒸馏***除去物料中所含的水分；
（2）加入0.1份NaOH混合均匀后，升温至140℃，并再减压脱除反应产生的水及杂质；
（3）用氮气解除真空后加入0.3份TDI，摇匀后迅速倒入170℃预热好的模具中，并在170℃下恒温30min，随模冷却，脱模；
（4）用去离子水煮样条4h，取出自然冷却后100℃下真空烘箱干燥8h。
实施例3
（1）称取100份己内酰胺、3份平均粒度为20nm氮化硅加入烧杯中，加热至110℃下使其熔化，在90℃的条件下超声2h，置入三口瓶中，在110℃下通过真空蒸馏***除去物料中所含的水分；
（2）加入0.6份NaOH混合均匀后，升温至140℃，并再减压脱除反应产生的水及杂质；
（3）用氮气解除真空后加入0.8份TDI，摇匀后迅速倒入170℃预热好的模具中，并在170℃下恒温30min，随模冷却，脱模；
（4）用去离子水煮样条4h，取出自然冷却后100℃下真空烘箱干燥8h。
实施例4
（1）称取100份己内酰胺、1份平均粒度为10nm氮化硅加入烧杯中，加热至110℃下使其熔化，在90℃的条件下超声2h，置入三口瓶中，在110℃下通过真空蒸馏***除去物料中所含的水分；
（2）加入0.2份甲醇钠混合均匀后，升温至140℃，并再减压脱除反应产生的水及杂质；
（3）用氮气解除真空后加入0.6份MDI，摇匀后迅速倒入170℃预热好的模具中，并在170℃下恒温30min，随模冷却，脱模；
（4）用去离子水煮样条4h，取出自然冷却后100℃下真空烘箱干燥8h。
实施例5
（1）称取100份己内酰胺、1份平均粒度为30nm氮化硅加入烧杯中，加热至110℃下使其熔化，在90℃的条件下超声2h，置入三口瓶中，在110℃下通过真空蒸馏***除去物料中所含的水分；
（2）加入0.2份KOH混合均匀后，升温至140℃，并再减压脱除反应产生的水及杂质；
（3）用氮气解除真空后加入0.6份MDI，摇匀后迅速倒入170℃预热好的模具中，并在170℃下恒温30min，随模冷却，脱模；
（4）用去离子水煮样条4h，取出自然冷却后100℃下真空烘箱干燥8h。
对比例1
（1）称取100份己内酰胺置入三口瓶中，在110℃下熔化并通过真空蒸馏***除去物料中所含的水分；
（2）加入0.2份NaOH混合均匀后，升温至140℃，并再减压脱除反应产生的水及杂质；
（3）用氮气解除真空后加入0.5份TDI，摇匀后迅速倒入170℃预热好的模具中，并在170℃下恒温30min，随模冷却，脱模；
（4）用去离子水煮样条4h，取出自然冷却后100℃下真空烘箱干燥8h。
上述实施例1-3和对比例1得到的浇铸尼龙/氮化硅纳米复合材料的性能测试结果见下表1：
表1
从上表可以看出，加入纳米氮化硅后，浇铸尼龙/氮化硅纳米复合材料的拉伸强度、弯曲强度和热变形温度都有明显的提高，其动摩擦系数有较大的降低。浇铸尼龙/氮化硅纳米复合材料具有优良的耐磨性和力学性能，能广泛的应用于汽车工业和电子电气工业中，尤其是不宜加润滑油的传动磨耗领域。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种浇铸尼龙纳米复合材料，其特征在于：由包括以下重量份的组分制成：
己内酰胺       100份，
纳米氮化硅     0.1-3份，
催化剂         0.1-0.6份，
活化剂         0.3-0.8份。
2.根据权利要求1所述的浇铸尼龙纳米复合材料，其特征在于：所述的纳米氮化硅为0.5-1.5份；
或所述的催化剂为0.2-0.4份；
或所述的活化剂为0.4-0.6份。
3.根据权利要求1所述的浇铸尼龙纳米复合材料，其特征在于：所述的纳米氮化硅其平均粒度为10-30nm，优选20nm。
4.根据权利要求1所述的浇铸尼龙纳米复合材料，其特征在于：所述的催化剂为甲醇钠、氢氧化钠或氢氧化钾，优选氢氧化钠。
5.根据权利要求1所述的浇铸尼龙纳米复合材料，其特征在于：所述的活化剂为甲苯-2,4-二异氰酸酯或二苯甲烷-4,4`-二异氰酸酯。
6.一种上述权利要求1-5中任一所述浇铸尼龙纳米复合材料的制备方法，其特征在于：该制备方法为阴离子原位聚合法，该方法包括以下步骤：
（1）按权利要求1所述的配比称取100份己内酰胺、0.1-3份纳米氮化硅加入烧杯中，加热至熔化，在90℃的条件下超声2h，置入三口瓶中，在110℃下通过真空蒸馏***除去物料中所含的水分；
（2）加入0.1-0.6份催化剂混合均匀后，升温至140℃，并再减压脱除反应产生的水及杂质；
（3）用氮气解除真空后加入0.3-0.8份活化剂，摇匀后迅速倒入170℃预热好的模具中，并在170℃下恒温30min，随模冷却，脱模；
（4）用去离子水煮样条4h，取出自然冷却后100℃下真空烘箱干燥8h。
CN201310275302.5A 2013-07-02 2013-07-02 一种高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法 Pending CN104277452A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310275302.5A CN104277452A (zh) 2013-07-02 2013-07-02 一种高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310275302.5A CN104277452A (zh) 2013-07-02 2013-07-02 一种高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104277452A true CN104277452A (zh) 2015-01-14

Family

ID=52252825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310275302.5A Pending CN104277452A (zh) 2013-07-02 2013-07-02 一种高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104277452A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107353403A (zh) * 2016-05-10 2017-11-17 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种镁盐晶须/尼龙纳米复合材料及其反应挤出制备方法
CN107353404A (zh) * 2016-05-10 2017-11-17 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种原位聚合制备浇铸尼龙/镁盐晶须纳米复合材料的方法及其产品
CN111072952A (zh) * 2019-12-11 2020-04-28 四川大学 一种高耐磨MC尼龙/MXene纳米复合材料及其原位聚合制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1265402A (zh) * 2000-03-24 2000-09-06 清华大学 一种碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料的制备方法
CN101293995A (zh) * 2008-05-22 2008-10-29 田震 纳米尼龙陶瓷复合材料浇铸水机金属零部件的方法
CN101928457A (zh) * 2010-05-18 2010-12-29 赵明久 一种碳基纳米浇铸尼龙复合材料及其原位聚合制备方法
CN102372919A (zh) * 2010-08-22 2012-03-14 山东道恩高分子材料股份有限公司 一种耐磨尼龙66纳米复合材料
CN102757556A (zh) * 2011-04-27 2012-10-31 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种纳米金刚石粉填充尼龙复合材料及其制备方法
CN102863903A (zh) * 2012-10-16 2013-01-09 河南工业大学 一种滚筒抛光机上使用的mc尼龙抛光磨粒及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1265402A (zh) * 2000-03-24 2000-09-06 清华大学 一种碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料的制备方法
CN101293995A (zh) * 2008-05-22 2008-10-29 田震 纳米尼龙陶瓷复合材料浇铸水机金属零部件的方法
CN101928457A (zh) * 2010-05-18 2010-12-29 赵明久 一种碳基纳米浇铸尼龙复合材料及其原位聚合制备方法
CN102372919A (zh) * 2010-08-22 2012-03-14 山东道恩高分子材料股份有限公司 一种耐磨尼龙66纳米复合材料
CN102757556A (zh) * 2011-04-27 2012-10-31 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种纳米金刚石粉填充尼龙复合材料及其制备方法
CN102863903A (zh) * 2012-10-16 2013-01-09 河南工业大学 一种滚筒抛光机上使用的mc尼龙抛光磨粒及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
姚守信: "《无机精细化工》", 31 March 1994 *
杨文进: "纳米Si3N4增强PA66复合材料的力学和摩擦学性能研究", 《硕士学位论文》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107353403A (zh) * 2016-05-10 2017-11-17 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种镁盐晶须/尼龙纳米复合材料及其反应挤出制备方法
CN107353404A (zh) * 2016-05-10 2017-11-17 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种原位聚合制备浇铸尼龙/镁盐晶须纳米复合材料的方法及其产品
CN107353403B (zh) * 2016-05-10 2021-01-08 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种镁盐晶须/尼龙纳米复合材料及其反应挤出制备方法
CN107353404B (zh) * 2016-05-10 2021-04-30 合肥杰事杰新材料股份有限公司 一种原位聚合制备浇铸尼龙/镁盐晶须纳米复合材料的方法及其产品
CN111072952A (zh) * 2019-12-11 2020-04-28 四川大学 一种高耐磨MC尼龙/MXene纳米复合材料及其原位聚合制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105254870B (zh) 一种高性能单体浇铸尼龙/石墨烯纳米复合材料及其原位聚合制备方法
CN102942694B (zh) 一种含油铸型尼龙复合材料
CN101775186B (zh) 聚四氟乙烯复合材料及其产品制备方法
CN102352035B (zh) 一种铸型尼龙复合材料
CN109694570B (zh) 一种高强度超耐磨mc尼龙复合材料及其制备方法
CN100487051C (zh) 聚醚醚酮复合材料及其制备方法
CN103772973A (zh) 一种高耐磨氮化硅/尼龙6纳米复合材料及其制备方法
CN104277452A (zh) 一种高性能耐磨浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法
CN102010547A (zh) 矿物与长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料及其制备方法
CN113861679B (zh) 一种聚多巴胺纳米球/氮化硼量子点/石墨烯固体润滑剂及其制备方法、应用和复合材料
CN111534095A (zh) 一种ZnS量子点/MXene/聚合物基超耐磨自润滑复合材料及其制备方法和应用
CN114015199B (zh) 一种耐磨环氧树脂复合材料及制备方法
CN109294032B (zh) 一种多元复合填充粒子改性导热pe复合材料及其制备方法
CN102029369A (zh) 一种SiC颗粒-铝合金复合材料缸套的制备方法
CN107011509A (zh) 一种导热粉末/单体浇铸尼龙纳米复合材料及其制备方法和应用
CN111117167B (zh) 适用于油润滑工况的环氧树脂基纳米复合材料的制备方法
CN105524409A (zh) 钛酸钾晶须增强peek复合材料及其制备方法
CN105524410A (zh) 碳酸钙晶须增强peek/ptfe树脂及其制备方法
CN102211866A (zh) 一种玻璃模具润滑剂的制造方法
CN102618028B (zh) 一种铁路货车旁承磨耗板及其生产工艺
CN107698968B (zh) 一种改性纳米粒子/含油铸型尼龙复合材料
CN113305287B (zh) 一种硬质合金用成型剂及其制备方法
CN103484705A (zh) 一种无压浸渗法制备纳米SiC/Cu基复合材料的方法
CN111378863B (zh) 一种二氧化硅气凝胶增强铜基复合材料及其制备方法
CN116178863B (zh) 一种密封材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20150114