[發明專利]一種改性納米粒子/含油鑄型尼龍復合材料

有效

• 申請號: 201711045760.4
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107698968B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王月欣;王凡;張倩;孟清
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C08L77/02
• 分類號: C08L77/02;C08L91/00;C08L83/04;C08K9/04;C08K3/22
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發明是一種改性納米粒子/含油鑄型尼龍復合材料。該材料由如下方法制得，所述制備方法，包含以下步驟：將納米粒子加入到苯類溶劑中，再加入異氰酸酯，得到中間體1；將其再加入到苯類溶劑、醇類，得到改性納米粒子；將己內酰胺加熱，加入潤滑油或潤滑脂和改性納米粒子的混合分散物，最后加入催化劑、助催化劑，得到該鑄型尼龍復合材料。本發明相比于普通的含油鑄型尼龍，不僅耐摩擦、磨損性能顯著提高，材料的壓縮強度及模量、彎曲強度及模量等綜合力學性能也明顯提高。

技術領域

本發明屬于高分子復合材料技術領域，采用改性納米材料和潤滑油脂共同改性鑄型尼龍復合材料。

技術背景

鑄型尼龍即單體澆鑄尼龍(MC尼龍)，常壓下借助強堿性催化劑和助催化劑，將熱熔的己內酰胺單體澆鑄到已經預熱的模具之中，熔融的己內酰胺單體在模具中快速發生陰離子原位聚合反應，待冷卻脫模后得到鑄型尼龍產品。鑄型尼龍具有工藝簡單，分子量大且分布均勻，使用溫度范圍寬、力學性能較好、應用廣泛等優點。但是，普通鑄型尼龍也存在著低溫韌性差，耐摩擦、磨損性差，自潤滑性能欠佳等缺陷，尤其是在特殊情況下例如工程起重機、礦山領域對尼龍產品的摩擦性能就有很高的要求，這使鑄型尼龍的更廣泛應用受到了一定限制。

使用潤滑油制備含油鑄型尼龍來改善摩擦性能和自潤滑性是一種常見方法，但是目前國內市場上含油鑄型尼龍由于油的加入導致力學性能下降，因而高端產品主要依賴進口。中國專利CN1140130A中公開了一種添加二硫化鉬、硅油來制備含油鑄型尼龍的方法，耐磨性有了一定的改善。中國專利CN102942694A中公開了一種添加液體石蠟和石墨烯的含油尼龍復合材料的制備方法，摩擦性能也有提高。中國專利CN105801840A中公開了一種納米顆粒增強自潤滑鑄型尼龍的制備方法，其添加的納米氟化石墨和云母粉對加強材料散熱性、耐磨性有一定效果，但是上述專利均未涉及材料的拉伸、彎曲、壓縮等力學性能。

發明內容

本發明的目的是針對目前技術的不足，提供一種改性納米粒子/含油鑄型尼龍復合材料及其制備方法。該方法不使用當前技術中常用的硅烷偶聯劑，而是使用了異氰酸酯加醇體系，先將納米粒子接上異氰酸酯，再將一個一元或多元醇與異氰酸酯連接，利用醇的碳鏈使改性納米粒子可以更好的與油相結合，納米粒子和油混合可以形成一種類似油中包著納米粒子的油滴，然后油滴再均勻分布在材料中，這樣油和納米粒子都在材料中得到良好的分散。此種改性納米粒子可以同時提高鑄型尼龍的力學性能和耐磨、減磨性能。

本發明的技術方案是：

一種改性納米粒子/含油鑄型尼龍復合材料，該材料由如下方法制得，所述制備方法，包含以下步驟：

(1)在氮氣保護下，將納米粒子加入到第一苯類溶劑中，超聲分散0.5～1.0小時，得到納米粒子懸浮液，其中每1g納米粒子需要100～150ml第一苯類溶劑；

(2)向上一步得到的納米粒子懸浮液中加入異氰酸酯，氮氣保護下在60℃～110℃下反應1.5～5.0小時，洗滌、離心、干燥后得到中間體1；其中每1g納米粒子，添加0.1～0.8g異氰酸酯；

(3)將中間體1加入到第二苯類溶劑中，再加入醇類，氮氣保護下在80℃～130℃的環境中反應3～7小時，反應結束后旋蒸、真空干燥得到改性納米粒子；其中每1g中間體1，添加0.1～5.0g醇類，其中每1g中間體1需要100～150ml第二苯類溶劑；

(4)將己內酰胺加熱至90℃～100℃融化，再升溫到130℃～140℃，加入潤滑物和改性納米粒子的混合分散物，減壓除水5～10分鐘；降溫至120℃～130℃加入催化劑，減壓除水5～10分鐘；其中，每100g己內酰胺加入0.2～5.0g改性納米粒子和1～6g潤滑物，以及0.1～0.7g催化劑；所述的潤滑物為潤滑油或潤滑脂；