CN100526383C - 聚氨酯增韧铸型尼龙复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚氨酯增韧铸型尼龙复合材料的制备方法。通过聚氨酯预聚体、己内酰胺等原料进行浇注成材料。材料主要性能特点是：机械强度有所提高，拉伸断裂伸长率随聚氨酯预聚体用量的增加而增大，冲击强度随聚氨酯预聚体用量的增加而增大，摩擦学性能和抗静电性能有了明显改善。

Description

聚氨酯增韧铸型尼龙复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯增韧铸型尼龙复合材料的制备方法。
背景技术
铸型尼龙(即MC尼龙)是在常压下将熔融的原料己内酰胺单体用强碱性的物质作催化剂，与活化剂等助剂一起，直接注入预热到一定温度的模具中，物料在模具内很快的进行聚合反应，凝结成坚韧的固体坏件。铸型尼龙聚合度高，分子量与结晶度大，具有比其它工程塑料更优良的性能，被广泛用来制造耐磨减摩零件，特别适用于制造注塑成型和压制成型无法解决的大型制品。在许多领域中正逐步替代铜、铝、钢铁等多种金属材料。但其具有的高结晶度，使材料呈现较大的脆性，尤其是在低温条件下易脆裂，从而使其应用领域受到一定的限制。早期的共聚改性是己内酰胺与十二内酰胺的共聚合，以改进材料的韧性。目前发展较快的则是改变链段的分子结构进行嵌段共聚合，如引入聚醚、聚酯或聚稀烃作为软链段生成尼龙嵌段共聚物，以达到化学改性的目的。从而开发材料潜能，扩大其应用范围。
发明内容
本发明的目的是提出一种聚氨酯增韧铸型尼龙复合材料的制备方法。
一种聚氨酯增韧铸型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于该方法依次包括以下步骤：
A、异氰酸根封端的聚氨酯预聚体制备
将聚四氢呋喃醚(简称PTMG)以质量份数称量100份，并在100℃～150℃，0.01～0.1Pa气压下脱水30～60min，得到处理好的聚四氢呋喃醚；将处理好的聚四氢呋喃醚加热到50～100℃，加入16～38份将甲苯二异氰酸酯(简称TDI)进行聚合反应，反应120～240min，得到异氰酸根封端的聚氨酯预聚体；
B、将己内酰胺单体称量200份，分出二分之一放入容器内加热至110～130℃，使物料熔化，抽真空脱水至无水份流出，真空度为10-1～10-3Pa；将脱水己内酰胺液体100份与聚氨酯预聚体10～40份混合，并在120℃～130℃加热抽真空20min，然后升温至140℃备用，简称为a组分；
C、未脱水己内酰胺单体100份放入容器内加热至100～130℃，使物料熔化，抽真空脱水，真空度为10-1～10-3Pa打开阀门解除真空，加入0.2～0.5份催化剂氢氧化钠或甲醇钠，并在120℃～130℃加热抽真空20min，然后升温至140℃备用，简称为b组分；
D、将a组分和b组分混合均匀，浇注到已预热至160～170℃的模具中，保温30min后脱模，得到聚氨酯增韧铸型尼龙复合材料。
本发明所用的聚四氢呋喃醚是二官能度的聚四氢呋喃，分子量500～2000。
本发明聚氨酯预聚体，其自由异氰酸根含量为3％～10％。
本发明所用的聚氨酯预聚体为二官能度的甲苯二异氰酸酯或4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。
本发明制备的复合材料，其主要性能特点是：机械强度有所提高，拉伸断裂伸长率随聚氨酯预聚体用量的增加而增大，冲击强度随聚氨酯预聚体用量的增加而增大，摩擦学性能和抗静电性能有了明显改善。
复合材料不仅具有铸型尼龙的良好性能特点，而且具有较高的机械强度等力学性能，摩擦学性能和抗静电性能也得到提高。从而能用此复合材料制备出应用范围更广的制件。
具体实施方式
实施例1
(1)异氰酸根封端的聚氨酯预聚体的制备：
A)将聚四氢呋喃醚(简称PTMG)以质量份数称量(以下都以质量份数计)100份，并在100℃～150℃，0.01～0.1Pa气压下脱水30～60min。得到处理好的聚醚，备用；
B)将甲苯二异氰酸酯(简称TDI)称量16份，备用；
C)将处理好的PTMG加热到70℃，加入计量的TDI进行聚合反应，反应120～240min，得到异氰酸根封端的聚氨酯预聚体，其自由异氰酸根含量为3％。备用；
(2)将己内酰胺单体称量200份，分出二分之一放入容器内加热至120℃左右，使物料熔化，抽真空脱水至无水份流出，真空度为10-1～10-3Pa。备用；
(3)将(2)脱水己内酰胺液体100份与聚氨酯预聚体10份混合，并在120℃～130℃加热抽真空20min。然后升温至140℃备用。(简称为A组分)；
(4)将(2)中未脱水己内酰胺单体100份放入容器内加热至120℃左右，使物料熔化，抽真空脱水，真空度为10-1～10-3Pa打开阀门解除真空，加入0.2份催化剂氢氧化钠，并在120℃～130℃加热抽真空20min。然后升温至140℃备用。(简称为B组分)；
(5)将(3)A、(4)B两组分混合均匀，迅速浇注到已预热至165℃的模具中，保温30min后脱模，即为本发明的聚氨酯增韧铸型尼龙复合材料。其性能见表一2
以下实施例工艺同实施例1，性能见表—2，配方用量如下表—1所示：
表—1：实施例配方(单位：质量份数)
Figure C200610105302D00051
表—2：实施例性能
 
实施例 拉伸强度(MPa)    伸长率 弯曲强度(MPa)    摩擦系数 磨损(mm) 表面电阻(欧姆)  
1 50 52％ 101 0.29 4.5 3×10<sup>10</sup>
2 63 48％ 96 0.27 5.0 1×10<sup>9</sup>
3 60 59％ 89 0.27 4.7 6×10<sup>9</sup>
4 48 30％ 83 0.28 5.8 1×10<sup>8</sup>
5 46 35％ 28 0.26 7.0 2×10<sup>8</sup>
6 44 63％ 34 0.20 7.3 1×10<sup>7</sup>
7 40 101％ 25 0.31 7.8 4×10<sup>7</sup>
8 36 240％ 18 0.35 8.1 2×10<sup>6</sup>
注：摩擦磨损采用MM—200型试验机在干摩擦状态，加载200N，试验时间60分钟。对偶采用45#钢环，直径40mm；表面电阻采用高阻计，电压1000伏，样品为厚度5mm的直径100mm的圆片。

Claims (4)

1、一种聚氨酯增韧铸型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于该方法依次包括以下步骤：
A、异氰酸根封端的聚氨酯预聚体制备
将聚四氢呋喃醚以质量份数称量100份，并在100℃～150℃，0.01～0.1Pa气压下脱水30～60min，得到处理好的聚四氢呋喃醚；将处理好的聚四氢呋喃醚加热到50～100℃，加入16～38份将甲苯二异氰酸酯进行聚合反应，反应120～240min，得到异氰酸根封端的聚氨酯预聚体；
B、将己内酰胺单体称量200份，分出二分之一放入容器内加热至110～130℃，使物料熔化，抽真空脱水至无水份流出，真空度为10-1～10-3Pa；将脱水己内酰胺液体100份与聚氨酯预聚体10～40份混合，并在120℃～130℃加热抽真空20min，然后升温至140℃备用，简称为a组分；
C、未脱水己内酰胺单体100份放入容器内加热至100～130℃，使物料熔化，抽真空脱水，真空度为10-1～10-3Pa打开阀门解除真空，加入0.2～0.5份催化剂氢氧化钠或甲醇钠，并在120℃～130℃加热抽真空20min，然后升温至140℃备用，简称为b组分；
D、将a组分和b组分混合均匀，浇注到已预热至160～170℃的模具中，保温30min后脱模，得到聚氨酯增韧铸型尼龙复合材料。
2、如权利要求1所述的方法，其特征在于：聚四氢呋喃醚为二官能度的聚四氢呋喃，分子量500～2000。
3、如权利要求1所述的方法，其特征在于：聚氨酯预聚体，其自由异氰酸根含量为3％～10％。
4、如权利要求1所述的方法，其特征在于：聚氨酯预聚体为二官能度的甲苯二异氰酸酯或4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。
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