CN102464800B - 一种纤维织物增强尼龙板材及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纤维织物增强尼龙板材及其制备方法，该尼龙板材由以下各组分及其重量份数制备：己内酰胺50-90份，纤维织物10-50份，催化剂0.2-2，活化剂0.2-2。其制备方法是首先对纤维织物进行偶联剂预处理，将处理后的纤维织物固定在模具中，预热；将催化剂加入己内酰胺中，加热、熔化、除水、冷却至一定温度，加入活化剂，快速摇匀；接着把上述混合溶液从模具的下管道用泵抽入模具，浸润满模具后，停泵，升温，固化，开模，即可得到纤维织物增强的尼龙板材。用本发明方法制备的尼龙板材，其强度、硬度、模量都有很大的提高。

Description

一种纤维织物增强尼龙板材及其制备方法

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，涉及一种纤维织物增强尼龙板材及其制备方法。

背景技术

MC尼龙又称铸型尼龙，是在阴离子催化剂及其活化剂存在的条件下，其单体直接浇铸于模具中聚合成型制得的。由于其生产工艺简单，聚合速度快，制品综合性能好，被广泛应用于机械、纺织、交通、石化、冶金等领域。

随着铸型尼龙实际应用的拓展，对其性能有了更高的要求。特别是与金属材料相比，机械强度、硬度都较低，难以满足大型工件对材料性能的要求。目前市场上的铸型尼龙板材还是以纯尼龙板材为主，即使有增强的尼龙板材，里面也只是添加了一定量的玻璃纤维粉，远没有达到增强型尼龙板材的性能要求。

发明内容

本发明的目的是提出一种纤维织物增强尼龙板材及其制备方法，使该种板材不仅具有铸型尼龙的良好特点，而且具有强度高、模量高、摩擦性能优异等特点。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种纤维织物增强尼龙板材，由以下各组分及其重量份数制备：

己内酰胺            50-90

纤维织物            10-50

催化剂              0.2-2

活化剂              0.2-2。

所述的偶联剂可包括γ-氨丙基三乙基硅烷(KH550)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲基硅烷(KH560)、三(二辛基焦磷酰氧基)钛酸异丙酯(TTOPP-38S)。

所述的偶联剂优选KH550、A-151；偶联剂的水溶液浓度为0.2％-2％。

所述的催化剂可包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、甲醇钠、己内酰胺钠的一种或多种。

所述的活化剂可包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、己内酰胺封端的二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯。

纤维的种类包括玻璃纤维、碳纤维。织物的种类包括毡、布。一种上述制备纤维织物增强尼龙板材的方法，该方法包括以下步骤：

(1)纤维织物的预处理：把不含偶联剂的纤维织物浸润在偶联剂水溶液中60分钟，取出晾干，放入120℃的烘箱中干燥1-2小时，取出，保存备用；

(2)将处理后的纤维织物固定在模具中，密封模具，升温至120℃；

(3)将催化剂加入到己内酰胺中，升温至140℃，除水15-20分钟。冷却至100℃-120℃，加入活化剂，摇匀，保温；

(4)用泵把步骤3中己内酰胺、催化剂、活化剂混合加热后的混合溶液由模具的下口抽入模具，浸润满模具后，停泵，升温至150℃-220℃，保温5-30分钟，开模，即可得到本发明所述的纤维织物增强尼龙板材。

与现有技术相比，本发明的特点是，己内酰胺、催化剂、活化剂溶液从模具的下端进入，缓慢浸润装有纤维织物的模具，这样使得纤维织物的浸润性大大提高，成型后的铸型尼龙板材孔隙率非常低，加上纤维织物的骨架作用，使得铸型尼龙板材的力学性能尤其是强度、模量大幅度提升。

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

(1)玻璃纤维毡的预处理：把不含偶联剂的连续玻璃纤维毡，浸润在硅烷偶联剂KH550(乙烯基三乙氧基硅烷)水溶液(浓度0.5％)中60分钟，取出晾干，放入120℃的烘箱中干燥2小时取出，保存备用。

(2)将处理后的连续玻璃纤维毡固定在模具中，密封模具，升温至120℃。

(3)将氢氧化钠加入到己内酰胺固体中，升温至140℃，除水20分钟。冷却至100℃，加入甲苯二异氰酸酯，摇匀，保温。

(4)用泵把步骤3中己内酰胺、氢氧化钠、甲苯二异氰酸酯混合加热后的混合溶液由模具的下口抽入模具，浸润满模具后，停泵。升温至150℃，保温20分钟，开模。

各组分及其重量份数如下：

己内酰胺                   90

连续玻璃纤维毡             10

氢氧化钠                   0.2

甲苯二异氰酸酯             0.2。

所得的连续玻纤增强铸型尼龙板材性能见表一。

实施例2

(1)玻璃纤维毡的预处理：把不含偶联剂的连续玻璃纤维毡，浸润在KH550水溶液(浓度0.5％)中60分钟，取出晾干，放入120℃的烘箱中干燥2小时。取出，保存备用。

(2)将处理后的连续玻璃纤维毡固定在模具中，密封模具，升温至120℃。

(3)将己内酰胺钠加入己内酰胺固体中，升温至140℃，除水15分钟。冷却至120℃，加入三苯甲烷三异氰酸酯，摇匀，保温。

(4)用泵把步骤3中己内酰胺、己内酰胺钠、三苯甲烷三异氰酸酯混合加热后的混合溶液由模具的下口抽入模具，浸润满模具后，停泵。升温至180℃，保温12分钟，开模。

各组分及其重量份数如下：

己内酰胺                    70

连续玻璃纤维毡              30

己内酰胺钠                  2

三苯甲烷三异氰酸酯          0.8。

所得的连续玻纤增强铸型尼龙板材性能见表一。

实施例3

(1)玻璃纤维毡的预处理：把不含偶联剂的连续玻璃纤维毡，浸润在A-151水溶液(浓度0.5％)中60分钟，取出晾干，放入120℃的烘箱中干燥1.5小时。取出，保存备用。

(2)将处理后的连续玻璃纤维毡固定在模具中，密封模具，升温至120℃。

(3)将甲醇钠加入己内酰胺固体中，升温至140℃，除去小分子20分钟。冷却至120℃，加入甲苯二异氰酸酯，摇匀，保温。

(4)用泵把步骤3中己内酰胺、甲醇钠、甲苯二异氰酸酯混合加热后的混合溶液由模具的下口抽入模具，浸润满模具后，停泵。升温至200℃，保温10分钟，开模。

各组分及其重量份数如下：

己内酰胺                     50

连续玻璃纤维毡               50

甲醇钠                       0.8

甲苯二异氰酸酯               0.8。

所得的连续玻纤增强铸型尼龙板材性能见表一。

实施例4

(1)玻璃纤维布的预处理：把不含偶联剂的玻璃纤维方格布，浸润在KH-550水溶液(浓度0.5％)中60分钟，取出晾干，放入120℃的烘箱中干燥2小时。取出，保存备用。

(2)将处理后的玻璃纤维方格布固定在模具中，密封模具，升温至120℃。

(3)将己内酰胺钠加入己内酰胺固体中，升温至140℃，除水15分钟。冷却至100℃，加入三苯甲烷三异氰酸酯，摇匀，保温。

(4)用泵把步骤3中己内酰胺、己内酰胺钠、三苯甲烷三异氰酸酯混合加热后的混合溶液由模具的下口抽入模具，浸润满模具后，停泵。升温至180℃，保温12分钟，开模。

各组分及其重量份数如下：

己内酰胺                      50

玻璃纤维方格布                50

己内酰胺钠                    2

三苯甲烷三异氰酸酯            1.2。

所得的玻璃纤维方格布增强铸型尼龙板材性能见表一。

实施例5

(1)玻璃纤维布的预处理：把不含偶联剂的玻璃纤维方格布，浸润在A-151水溶液(浓度0.5％)中60分钟，取出晾干，放入120℃的烘箱中干燥2小时。取出，保存备用。

(2)将处理后的玻璃纤维方格布固定在模具中，密封模具，升温至120℃。

(3)将氢氧化钠加入己内酰胺固体中，升温至140℃，除水20分钟。冷却至120℃，加入三苯甲烷三异氰酸酯，摇匀，保温。

(4)用泵把步骤3中己内酰胺、氢氧化钠、三苯甲烷三异氰酸酯混合加热后的混合溶液由模具的下口抽入模具，浸润满模具后，停泵。升温至160℃，保温20分钟，开模。

各组分及其重量份数如下：

己内酰胺                      70

玻璃纤维方格布                30

氢氧化钠                      0.3

三苯甲烷三异氰酸酯            0.6。

所得的连续玻纤增强铸型尼龙板材性能见表一。

实施例6

(1)碳纤维布的预处理：把不含偶联剂的碳纤维布，浸润在A-151水溶液(浓度0.5％)中60分钟，取出晾干，放入120℃的烘箱中干燥2小时。取出，保存备用。

(2)将处理后的碳纤维布固定在模具中，密封模具，升温至120℃。

(3)将己内酰胺钠加入己内酰胺固体中，升温至140℃，除水15分钟。冷却至120℃，加入三苯甲烷三异氰酸酯，摇匀，保温。

(4)用泵把步骤3中己内酰胺、己内酰胺钠、三苯甲烷三异氰酸酯混合加热后的混合溶液由模具的下口抽入模具，浸润满模具后，停泵。升温至160℃，保温20分钟，开模。

各组分及其重量份数如下：

己内酰胺                    70

碳纤维布                    30

己内酰胺钠                  1.5

三苯甲烷三异氰酸酯          0.6。

所得的连续玻纤增强铸型尼龙板材性能见表一。

实施例7

(1)碳纤维布的预处理：把不含偶联剂的碳纤维布，浸润在KH-550水溶液(浓度0.5％)中60分钟，取出晾干，放入120℃的烘箱中干燥2小时。取出，保存备用。

(2)将处理后的碳纤维布固定在模具中，密封模具，升温至120℃。

(3)将甲醇钠加入己内酰胺固体中，升温至140℃，除水15分钟。冷却至120℃，加入六亚甲基二异氰酸酯，摇匀，保温。

(4)用泵把步骤3中己内酰胺、己内酰胺钠、六亚甲基二异氰酸酯混合加热后的混合溶液由模具的下口抽入模具，浸润满模具后，停泵。升温至160℃，保温20分钟，开模。

各组分及其重量份数如下：

己内酰胺                      90

碳纤维布                      10

甲醇钠                        0.6

六亚甲基二异氰酸酯            0.5。

所得的连续玻纤增强铸型尼龙板材性能见表一。

表1纤维织物增强铸型尼龙板材性能表

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 (5)

1.一种纤维织物增强尼龙板材的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤： 

（1）纤维织物的预处理：把10～50重量份不含偶联剂的纤维织物浸润在偶联剂水溶液中60分钟，取出晾干，放入120℃的烘箱中干燥1-2小时，取出，保存备用；其中所述偶联剂的水溶液浓度为0.2%-2%； 

（2）将处理后的纤维织物固定在模具中，密封模具，升温至120℃； 

（3）将0.2～2重量份的催化剂加入50～90重量份的己内酰胺中，升温至140℃，除水15-20分钟，冷却至100℃-120℃，加入0.2～2重量份的活化剂，摇匀，保温； 

（4）用泵把步骤3中己内酰胺、催化剂、活化剂混合加热后的混合溶液由模具的下口抽入模具，浸润满模具后，停泵，升温至150℃-220℃，保温5-30分钟，开模，即可得到所述的纤维织物增强尼龙板材。 

2.根据权利要求1所述的纤维织物增强尼龙板材，其特征在于：所述的偶联剂包括γ-氨丙基三乙基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、Y-缩水甘油醚氧丙基三甲基硅烷、TTOPP-38S。 

3.根据权利要求1所述的纤维织物增强尼龙板材，其特征在于：所述的催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、甲醇钠、己内酰胺钠的一种或多种。 

4.根据权利要求1所述的纤维织物增强尼龙板材，其特征在于：所述的活化剂包括甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、已内酰胺封端的二异氰酸酯、三苯甲烷三异氰酸酯。 

5.根据权利要求1所述的纤维织物增强尼龙板材，其特征在于：所述的纤维的种类包括玻璃纤维、碳纤维；织物的种类包括毡、布。