[發明專利]一種納米改性尼龍材料

在審

• 申請號: 201410277302.3
• 申請日: 2014-06-20
• 公開（公告）號: CN104086982A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 林學芹
• 申請（專利權）人: 林學芹
• 主分類號: C08L77/00
• 分類號: C08L77/00;C08L77/06;C08L77/02;C08L61/06;C08K3/34;C08K3/36
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 張建綱

技術領域

本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種以納米粒子改性的尼龍材料。

背景技術

傳統的耐磨損板材一般為金屬材料，金屬材料制品在使用過程中磨損較快，使用壽命短、維修工作量大；而且金屬材料不易進行嵌入式安轉、操作困難。改性塑料是我國高新材料發展的重點。改性塑料制品不僅能夠達到一些鋼材的強度性能，還具有質輕、易加工成型、高韌性、高抗沖性、耐磨損性等優勢。因此，目前“以塑代鋼”的趨勢在很多行業都顯現出來。

尼龍(PA)又稱聚酰胺，具有優異的物理機械性能，同時具有高強度、耐磨和耐化學腐蝕性等優點，因而廣泛應用于汽車制造、電子電氣、機械設備、航天航空等領域。但尼龍存在低溫和干態沖擊性能差、缺口沖擊強度低等缺點。而且隨著工業的發展，對尼龍部件的耐磨損性能要求也越來越高。目前，改善尼龍耐磨損摩擦性能的方法主要有添加聚四氟乙烯、聚乙烯、超高分子兩的聚乙烯等自身摩擦系數低的高分子材料進行改性，或添加硅油、礦物油、有機脂等潤滑油、或添加碳纖維、芳胺纖維、二硫化鉬、石墨等有機/無機纖維或粉狀潤滑材料等方式。

這些方法雖然在一定程度上改善了尼龍的摩擦磨損性能，但往往存在著性能比差、材料物理強度低、材料加工性能差等一系列缺點。而目前的耐磨損尼龍板材耐磨性能提高，同時要求材料具有高強度、高剛性、良好的尺寸穩定性、優良的韌性和良好的加工性等綜合性能。

采用先進的納米改性技術可以制備得到綜合性能優異的新型改性塑料。用納米材料改性塑料是新近發展的一項技術，采用納米改性可以改善材料的耐磨擦性能、力學性能、熱學性能、阻燃性能以及阻隔性能等。與傳統的塑料改性方法相比，納米材料不僅能全面改善塑料的綜合性能，還能賦予其獨特的性能，為塑料改性提供了先進、有效的途徑。但是，現有技術中報道的諸多納米改性技術均需要對納米粒子進行特殊的改性處理才能有效改善尼龍材料的性能，操作較為復雜，且存在著納米材料在改性基體中分散性能差的問題，也會影響材料的改性效果。

發明內容

為此，本發明所要解決的技術問題在于現有技術中采用納米技術改性尼龍材料操作復雜且效果不理想的問題，進而提供一種具有高強度、高剛性、良好的尺寸穩定性及優良的韌性的納米改性尼龍材料。

為解決上述技術問題，本發明所述的納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：尼龍基體100重量份、納米碳化硅2-6重量份、納米氮化硅3-7重量份、納米二氧化硅4-10重量份、胺丙基三乙氧基硅烷0.3-1重量份、酚醛樹脂5-15重量份、以及常溫下為液態的可揮發溶劑1-10體積份；所述重量份于體積份為g/mL的關系。

優選的，所述的納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：尼龍基體100重量份、納米碳化硅3-5重量份、納米氮化硅4-6重量份、納米二氧化硅6-9重量份、胺丙基三乙氧基硅烷0.5-0.8重量份、酚醛樹脂7-12重量份、以及常溫下為液態的揮發溶劑3-8體積份。

最優的，所述的納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：尼龍基體100重量份、納米碳化硅4重量份、納米氮化硅5重量份、納米二氧化硅7重量份、胺丙基三乙氧基硅烷0.6重量份、酚醛樹脂10重量份、以及常溫下為液態的可揮發溶劑5體積份。

所述尼龍基體由重量比為1-3：2-4：4-6的尼龍6、尼龍12及尼龍66組成。

優選的，所述尼龍6、尼龍12及尼龍66的重量比為2：3：5。

所述常溫下為液態的揮發溶劑選自烴類。

本發明還公開了一種制備上述納米改性尼龍材料的方法，包括如下步驟：

(1)按照選定的重量份數取所述納米碳化硅、納米氮化硅、納米二氧化硅混勻，加入至選定體積份的揮發溶劑中，混勻備用；

(2)按照選定的重量份數取所述尼龍基體、胺丙基三乙氧基硅烷、酚醛樹脂及混勻，并加熱至40-50℃反應1-2h；隨后以梯度升溫的方式升溫至100-120℃，并繼續反應2-3h；

(3)將步驟(2)反應后的混合物冷卻至室溫后，加入至步驟(1)中混勻的溶劑中混勻，并將混勻物料加入雙螺桿擠出機中，在200-220℃下經過擠出、冷卻、造粒，即得。

所述步驟(2)中，所述梯度升溫方式是指以15-20℃/梯度的方式進行升溫，并在啟動升溫程序的最初2-3min內完成升溫，并維持該溫度下持續反應1-1.5小時。

本發明還公開了一種根據上述方法制備得到的納米改性尼龍材料。

本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點：