CN103978693B - 一种长纤维增强mc尼龙复合材料制品的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了属于高分子材料材料制备技术领域的一种长纤维增强MC尼龙复合材料制品的制造方法。该方法是将长纤维如玻璃纤维、金属纤维、芳纶纤维、硼纤维、碳纤维等经表面偶联处理和梳整编织成网格布或者压制成纤维毡，通过嵌入式长纤维固定装置，这种固定装置嵌入于模具的内壁里面，产品成型以后，装置处于产品以外，不会影响产品结构，这种主要起到固定纤维位置及提供预张拉力使得各个纤维的张紧力保持一致的作用。本发明采用增强长纤维与MC尼龙局部复合，避免了短纤维在己内酰胺活性体中的分散问题，而且提高了产品强度和耐磨等性能，从而增强MC尼龙制品的强度的同时满足了电梯、起重机等行业对传动轮的性能要求。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料材料制备技术领域，具体涉及一种长纤维增强MC尼龙复合材料制品的制造方法。
背景技术
单体浇铸尼龙MC尼龙是60年代初应用己内酰胺阴离子聚合新技术发展起来的新型工程塑料。MC尼龙具有聚合温度低、结晶度高、分子量大、机械强度高于普通尼龙、耐磨耗、使用温度范围较宽等特点。其制备方法是将己内酰胺熔融后加入强碱性物质作为催化剂脱水，再与活化剂混合均匀直接注入预热模具中聚合。随着MC尼龙的应用范围的进一步扩展，特别是MC尼龙用作板材、轮体等方面，对其综合性能提出了更高的要求，一般采用纤维增强来满足。通常制备长纤维增强MC尼龙复合材料是将长纤维呈乱纤维状分散于MC尼龙活性料中，再浇入预热的模具中聚合制得。如中国专利申请号为00129950.6公开号CN1292394A的技术方案中公开了使用碳纤维增强浇铸尼龙，制得的材料具有比浇铸尼龙更高的拉伸强度、弯曲强度等力学性能，摩擦性能也得到提高，但其填充量低质量的5％-15％。
现有技术中，专利申请号为201220668299.4的专利中公开了一种连续长纤维增强MC尼龙板材的成型装置，其只介绍了连续纤维增强MC尼龙板材的成型装置，对于管材、传动轮等MC尼龙产品无法实现；其产品需经历聚合反应、纤维涂覆、收卷、加压成型等工序，存在工艺复杂、设备成本大、耗能大等缺点。
中国专利申请号为00129950.6的技术方案是将长纤维呈乱纤维状分散于MC尼龙活性料中，再浇入预热的模具中聚合制得，一般存在着填充量低、成型周期长、成本高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长纤维增强MC尼龙复合材料制品的制造方法。通过嵌入式长纤维固定装置，来固定纤维位置及提供预张拉力使得各个纤维的张紧力保持一致，实现了增强长纤维与MC尼龙复合，避免了短纤维在己内酰胺活性体中的分散问题，而且提高了产品强度和耐磨等性能。
一种长纤维增强MC尼龙复合材料制品的制造方法，按照如下步骤进行：
a、在板材模具1的底部和上部各加工一个沟槽2，螺杆3通过螺母4装配在板材模具1的槽里；
b、在螺杆3上装上压板5，在螺杆3间的平台上放置垫板6；
c、将碳纤维经过表面处理后，压制成纤维布7；
d、在垫板6和压板5上铺设一层纤维布7；
e、在螺杆3上装上压板5，在纤维布7上放置垫板6，再铺设一层纤维布7，重复上述动作2-20次，达到要求的纤维层数量；
f、在螺杆3顶部装上压板5，旋上螺母4并旋紧，抽去垫板6，做成第一嵌入式长纤维固定装置15；
g、加入甲苯二异氰酸酯，摇匀后加入到预热至160-200℃的板材模具1内成型，保温7-15min，脱模取出上述板材模具1内的板材，并将板材浸入沸水中浸泡12h，取出，经过机械加工制成。
所述碳纤维的表面处理过程为：将待处理的碳纤维浸泡在50-60％的硝酸溶液中，取出后用氢氧化钠和水洗涤，直至pH不显酸性，将处理后的碳纤维与己内酰胺单体混合均匀，碳纤维的加入量为内酰胺单体质量的16-20％，放入容器内加热使物料熔化，容器抽真空脱水，解除真空，加入氢氧化钠，加入量与单体的摩尔比为0.002-0.003∶1，冷却至室温。
所述第一嵌入式长纤维固定装置15通过第一螺栓16与板材模具1相连。
一种长纤维增强MC尼龙复合材料的制造方法，按照如下步骤进行：
a”、在管材模具8外环处加工一个环形沟槽9，管材模具8通过环形沟槽9嵌入进管材；
b”、管材模具8中心位置设置有芯棒10，在管材模具8的两端近管壁处设置环状台阶11；
c”、将芳纶纤维经过表面处理后，编织成网格布12；
d”、在环状台阶11上首先粘上一层自动胶带13再铺设一层网格布12，再粘一层自动胶带13后加一层网格布12，如此反复直到达到2-20层网格布12，最后在管材模具8外圈环状台阶11处用卡箍14进行固定，做成第二嵌入式长纤维固定装置17；
e”、将管材模具8中的芯棒10抽出，预热至160-200℃，加入二苯甲烷二异氰酸酯，保温7-15min，脱模取出上述管材模具8内的板材，并将板材浸入沸水中浸泡8h，取出，经过机械加工制成。
所述第二嵌入式长纤维固定装置17通过第二螺栓18与管材模具8相连。
所述芳纶纤维的表面处理过程为：所述芳纶纤维的表面处理过程为：将待处理的芳纶纤维浸泡在50-60％的硝酸溶液中，取出后用氢氧化钠和水洗涤，直至pH不显酸性，将处理后的芳纶纤维与己内酰胺单体混合均匀，芳纶纤维的加入量为内酰胺单体质量的16-20％，放入容器内加热使物料熔化，容器抽真空脱水，解除真空，加入氢氧化钠，加入量与单体的摩尔比为0.002-0.003∶1，冷却至室温。
本发明的方法是将长纤维如玻璃纤维、金属纤维、芳纶纤维、硼纤维、碳纤维等经表面偶联处理和梳整编织成网格布或者压制成纤维布(长纤维的径数和纬数根据制品的性能进行调节)，通过嵌入式长纤维固定装置，这种固定装置嵌入于模具的内壁里面，产品成型以后，装置处于产品以外，不会影响产品结构，这种主要起到固定纤维位置及提供预张拉力使得各个纤维的张紧力保持一致的作用。
本发明的有益效果：本发明采用增强长纤维与MC尼龙复合，避免了短纤维在己内酰胺活性体中的分散问题，而且提高了产品强度和耐磨等性能，纤维固定装置起到固定纤维位置及提供预张拉力使得各个纤维的张紧力保持一致的作用，从而增强MC尼龙制品的强度，同时满足了电梯、起重机等行业对传动轮的性能要求。
附图说明
图1为实施例1纤维布的铺设和压板压紧示意图；
图2为为纤维布在模具中的张拉示意图；
图3为图2的A-A方向的剖视图；
图4为图2的B-B方向的剖视图；
图5为网格布在管材模具中的张拉示意图；
图6为图5的B-B方向的剖视图；
图中，1-板材模具，2-沟槽，3-螺杆，4-螺母，5-压板，6-垫板，7-纤维布，8-管材模具，9-环形沟槽，10-芯棒，11-环状台阶，12-网格布，13-自动胶带，14-卡箍，15-第一嵌入式长纤维固定装置，16-第一螺栓，17-第二嵌入式长纤维固定装置，18-第二螺栓。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种长纤维增强MC尼龙复合材料制品的制造方法，如图1-4所示，按照如下步骤进行：
a、在板材模具1的底部和上部各加工一个沟槽2，螺杆3通过螺母4装配在板材模具1的槽里；
b、在螺杆3上装上压板5，在螺杆3间的平台上放置垫板6；
c、将碳纤维经过表面处理后，压制成纤维布7；
d、在垫板6和压板5上铺设一层纤维布7；
e、在螺杆3上装上压板5，在纤维布7上放置垫板6，再铺设一层纤维布7，重复上述动作2-20次，达到要求的纤维层数量；
f、在螺杆3顶部装上压板5，旋上螺母4并旋紧，抽去垫板6，做成第一嵌入式长纤维固定装置15；
g、加入甲苯二异氰酸酯，摇匀后加入到预热至160-200℃的板材模具1内成型，保温7-15min，脱模取出上述板材模具1内的板材，并将板材浸入沸水中浸泡12h，取出，经过机械加工制成。
所述第一嵌入式长纤维固定装置15通过第一螺栓16与板材模具1相连。
所述碳纤维的表面处理过程为：将待处理的碳纤维浸泡在50-60％的硝酸溶液中，取出后用氢氧化钠和水洗涤，直至pH不显酸性，将处理后的碳纤维与己内酰胺单体混合均匀，碳纤维的加入量为内酰胺单体质量的16-20％，放入容器内加热使物料熔化，容器抽真空脱水，解除真空，加入氢氧化钠，加入量与单体的摩尔比为0.002-0.003∶1，冷却至室温。
图2-4为纤维布在模具中的张拉示意图，将图1的模具通过嵌入进板材成型模具，这种固定装置嵌入于模具的内壁里面，浇入MC尼龙活性料产品成型以后，装置处于产品以外，通过拆卸图1中的螺栓可将产品和纤维固定装置进行分离，不会影响产品结构，纤维固定装置主要起到固定纤维位置及提供预张拉力使得各个纤维的张紧力保持一致的作用。
制成的成品主要性能指标：拉伸强度：160Mpa；弯曲强度：130Mpa；冲击强度(无缺口)：240kJ/m2；磨损量(对钢材、润滑脂、一般润滑条件)：≤2.5mg。
实施例2
一种长纤维增强MC尼龙复合材料制品的制造方法，如图5-6所示，按照如下步骤进行：
a”、在管材模具8外环处加工一个环形沟槽9，管材模具8通过环形沟槽9嵌入进管材；
b”、管材模具8中心位置设置有芯棒10，在管材模具8的两端近管壁处设置环状台阶11；
c”、将芳纶纤维经过表面处理后，编织成网格布12；
d”、在环状台阶11上首先粘上一层自动胶带13再铺设一层网格布12，再粘一层自动胶带13后加一层网格布12，如此反复直到达到2-20层网格布12，最后在管材模具8外圈环状台阶11处用卡箍14进行固定，做成第二嵌入式长纤维固定装置17；
e”、将管材模具8中的芯棒10抽出，预热至160-200。C，加入二苯甲烷二异氰酸酯，保温7-15min，脱模取出上述管材模具8内的板材，并将板材浸入沸水中浸泡8h，取出，经过机械加工制成。
所述第二嵌入式长纤维固定装置17通过第二螺栓18与管材模具8相连。
所述芳纶纤维的表面处理过程为：所述芳纶纤维的表面处理过程为：将待处理的芳纶纤维浸泡在50-60％的硝酸溶液中，取出后用氢氧化钠和水洗涤，直至pH不显酸性，将处理后的芳纶纤维与己内酰胺单体混合均匀，芳纶纤维的加入量为内酰胺单体质量的16-20％，放入容器内加热使物料熔化，容器抽真空脱水，解除真空，加入氢氧化钠，加入量与单体的摩尔比为0.002-0.003∶1，冷却至室温。
图5-6为网格布在模具中的张拉示意图，将模具通过嵌入进管材成型模具，外围用螺栓固定，这种固定装置嵌入于模具的内壁里面，浇料时先抽去芯棒通过浇料管浇入MC尼龙活性料，产品成型以后，装置处于产品以外，通过拆卸图5-6中的螺栓可将产品和纤维固定装置进行分离，不会影响产品结构，纤维固定装置主要起到固定纤维位置及提供预张拉力使得各个纤维的张紧力保持一致的作用。
制成的成品主要性能指标：拉伸强度：156Mpa；弯曲强度：126Mpa；冲击强度(无缺口)：230kJ/m2；磨损量(对钢材、润滑脂、一般润滑条件)：≤2.5mg。
Claims (3)
1.一种长纤维增强MC尼龙复合材料制品的制造方法，其特征在于，按照如下步骤进行：
a、在板材模具1的底部和上部各加工一个沟槽2，螺杆3通过螺母4装配在板材模具1的沟槽2里；
b、在螺杆3上装上压板5，在螺杆3间的平台上放置垫板6；
c、将碳纤维经过表面处理后，压制成纤维布7；
d、在垫板6和压板5上铺设一层纤维布7；
e、在螺杆3上装上压板5，在纤维布7上放置垫板6，再铺设一层纤维布7，重复上述动作2-20次，达到要求的纤维层数量；
f、在螺杆3顶部装上压板5，旋上螺母4并旋紧，抽去垫板6，做成第一嵌入式长纤维固定装置15；
g、甲苯二异氰酸酯摇匀后加入到预热至160-200℃的板材模具1内成型，保温7-15min，脱模取出上述板材模具1内的板材，并将板材浸入沸水中浸泡12h，取出，经过机械加工制成。
2.根据权利要求1所述一种长纤维增强MC尼龙复合材料制品的制造方法，其特征在于，所述碳纤维的表面处理过程为：将待处理的碳纤维浸泡在50-60％的硝酸溶液中，取出后用氢氧化钠和水洗涤，直至pH不显酸性，将处理后的碳纤维与己内酰胺单体混合均匀，碳纤维的加入量为己内酰胺单体质量的16-20％，将碳纤维与己内酰胺单体混合物放入容器内加热使物料熔化，容器抽真空脱水，解除真空，加入氢氧化钠，加入量与单体的摩尔比为0.002-0.003∶1，冷却至室温。
3.根据权利要求1所述一种长纤维增强MC尼龙复合材料制品的制造方法，其特征在于，所述第一嵌入式长纤维固定装置15通过第一螺栓16与板材模具1相连。
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