CN100575406C - 一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料 - Google Patents

一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，该复合材料的原料包括以下组分及重量份含量：包覆改性超高分子量聚乙烯2～8，催化剂0.05～0.20，活化剂0.10～0.50，己内酰胺单体100。与现有技术相比，本发明复合材料具有抗冲击强度及弯曲强度高，耐磨性能好等特点。

Description

一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料
技术领域
本发明涉及聚合物科学技术领域，尤其涉及一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料。
背景技术
MC尼龙，也称浇铸尼龙。浇铸尼龙是在阴离子催化剂及活化剂存在下，己内酰胺单体直接浇铸于模具中聚合成型制得的。由于其生产工艺过程短，工艺简单，且铸型尼龙制件拉伸强度高、弹性模量大、耐磨自润滑，在取代有色金属铜、锡及合金钢用于制作机械部件方面取得了显著的效果，被广泛应用于机械、纺织、石化及国防工业等领域作为耐磨、减摩材料。但普通MC尼龙存在韧性较差，抗冲击强度较低，易于脆性破坏等缺点；在高负荷条件下使用的零件，其耐磨性，以及自润滑性欠佳，磨损率较大，而在高冲击性能的场合，MC尼龙制品的使用也常常受到限制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能满足承受更高冲击载荷的应用及耐磨场合的需要的增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，其特征在于，该复合材料的原料包括以下组分及重量份含量：
组分                        重量份数
包覆改性超高分子量聚乙烯    2～8，
催化剂                      0.05～0.20，
活化剂                      0.10～0.50，
己内酰胺单体                100。
所述的包覆改性超高分子量聚乙烯通过以下工艺得到：
a：超高分子量聚乙烯的改性：在一装有强力搅拌反应釜中，加入80～98wt％的超高分子量聚乙烯，再加入1～15wt％的界面剂、0.1～5wt％的马来酸酐、0.1～5wt％的引发剂，在80～100℃、150～200转/分的转速下，边搅拌边反应1.5～2小时；
b：环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯：加入5～15wt％的环氧树脂，待分散均匀后，再加入0.5～3wt％的固化剂，缓慢升温至100℃并在此温度下保温2小时，然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在100～110℃下干燥24小时，再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
所述的催化剂包括氢氧化纳(NaOH)。
所述的活化剂包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、三苯甲烷三异氰酸酯(JQ-1胶)。
所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量是150万～500万。
所述的界面剂包括甲苯、二甲苯、四氢萘或十氢萘。
所述的引发剂包括偶氮二异丁腈(AIBN)、过氧化二异丙苯(DCP)、或过氧化苯甲酰(BPO)。
所述的固化剂包括过氧化苯甲酰(BPO)。
与现有技术相比，本发明的特点是，本发明提供了一种超高分子量聚乙烯增韧、高耐磨铸型尼龙复合材料，使该种复合材料不仅具有铸型尼龙的良好性能特点，而且具有较铸型尼龙更高的冲击强度、耐磨性等性能，能满足承受更高冲击载荷的应用及耐磨场合的需要，悬臂梁缺口冲击强度提高了1～4倍，达到12kJ/m2；弯曲强度也提高了40～50％，可达到190MPa；摩擦性能也有了明显的改善，摩擦系数减小，磨损率降低10～20％，有良好的耐磨性能。
具体实施方式
以下结合具体实施例来说明本发明所涉及的产品及工艺。
实施例1
一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，该复合材料的原料包括以下组分及重量份含量：
组分                        重量份数
包覆改性超高分子量聚乙烯    5，
氢氧化纳                    0.15，
甲苯二异氰酸酯              0.25，
己内酰胺单体                100。
所述的包覆改性超高分子量聚乙烯通过以下工艺得到：
a：超高分子量聚乙烯的改性：在一装有强力搅拌反应釜中，加入88wt％的500万超高分子量聚乙烯，再加入3wt％的甲苯、1wt％的马来酸酐、1wt％的偶氮二异丁腈，在90℃、150～200转/分的转速下，边搅拌边反应1.5小时；
b：环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯：加入5wt％的环氧树脂，待分散均匀后，再加入2wt％的过氧化苯甲酰，缓慢升温至100℃并在此温度下保温2小时，然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在105℃下干燥24小时，再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
上述超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备：将己内酰胺单体加热融化，加入0.15wt％的NaOH和5wt％的包覆改性的超高分子量聚乙烯，加热至130℃，抽真空反应，再加入0.25wt％的TDI，浇铸至170℃模具中聚合，冷却脱模。
实施例2
一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，该复合材料的原料包括以下组分及重量份含量：
组分                          重量份数
包覆改性超高分子量聚乙烯      8，
氢氧化纳                      0.15，
二苯甲烷二异氰酸酯            0.35，
己内酰胺单体                  100。
所述的包覆改性超高分子量聚乙烯通过以下工艺得到：
a：超高分子量聚乙烯的改性：在一装有强力搅拌反应釜中，加入93.3wt％的500万超高分子量聚乙烯，再加入1wt％的二甲苯、0.1wt％的马来酸酐、0.1wt％的过氧化二异丙苯，在80℃、150～200转/分的转速下，边搅拌边反应2小时；
b：环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯：加入5wt％的环氧树脂，待分散均匀后，再加入0.5wt％的过氧化苯甲酰，缓慢升温至100℃并在此温度下保温2小时，然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在100℃下干燥24小时，再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
上述超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备与实施例1相同。
实施例3
一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，该复合材料的原料包括以下组分及重量份含量：
组分                           重量份数
包覆改性超高分子量聚乙烯       2，
氢氧化纳                       0.20，
六亚甲基二异氰酸酯             0.25，
己内酰胺单体                   100。
所述的包覆改性超高分子量聚乙烯通过以下工艺得到：
a：超高分子量聚乙烯的改性：在一装有强力搅拌反应釜中，加入80wt％的350万超高分子量聚乙烯，再加入6wt％的四氢萘或十氢萘、1wt％的马来酸酐、1wt％的过氧化苯甲酰，在100℃、150～200转/分的转速下，边搅拌边反应2小时；
b：环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯：加入10wt％的环氧树脂，待分散均匀后，再加入2wt％的过氧化苯甲酰，缓慢升温至100℃并在此温度下保温2小时，然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在110℃下干燥24小时，再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
上述超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料的制备与实施例1相同。

Claims (7)

1.一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，其特征在于，该复合材料的原料包括以下组分及重量份含量：
组分                        重量份数
包覆改性超高分子量聚乙烯    2～8，
催化剂                      0.05～0.20，
活化剂                      0.10～0.50，
己内酰胺单体                100；
所述的包覆改性超高分子量聚乙烯通过以下工艺得到：
a：超高分子量聚乙烯的改性：在一装有强力搅拌反应釜中，加入80～98wt％的超高分子量聚乙烯，再加入1～15wt％的界面剂、0.1～5wt％的马来酸酐、0.1～5wt％的引发剂，在80～100℃、150～200转/分的转速下，边搅拌边反应1.5～2小时；
b：环氧树脂包覆改性的超高分子量聚乙烯：加入5～15wt％的环氧树脂，待分散均匀后，再加入0.5～3wt％的固化剂，缓慢升温至100℃并在此温度下保温2小时，然后降至室温，过滤，将滤饼抽真空，然后置于烘箱内在100～110℃下干燥24小时，再粉碎，得到脱水后的环氧树脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯，上述参与反应的物质含量之和为100wt％
将己内酰胺单体加热融化，加入催化剂和包覆改性的超高分子量聚乙烯，加热至130℃，抽真空反应，再加入活化剂，浇铸至170℃模具中聚合，冷却脱模即得产品。
2.根据权利要求1所述的一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，其特征在于，所述的催化剂选自氢氧化纳。
3.根据权利要求1所述的一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，其特征在于，所述的活化剂选自甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量是150万～500万。
5.根据权利要求1所述的一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，其特征在于，所述的界面剂选自甲苯、二甲苯、四氢萘或十氢萘。
6.根据权利要求1所述的一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，其特征在于，所述的引发剂选自偶氮二异丁腈、过氧化二异丙苯、或过氧化苯甲酰。
7.根据权利要求1所述的一种增韧高耐磨超高分子量聚乙烯/铸型尼龙复合材料，其特征在于，所述的固化剂选自过氧化苯甲酰。
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