CN106947245B - 一种用于冰刀的改性尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利公开了一种用于冰刀的改性尼龙材料，按照重量份计，其成分包括：尼龙‑6 80‑100份，超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯5‑15份，二硫化钼或石墨3‑8份，无机高温颜料0.03‑0.1份，纳米碳管0.3‑1份。本发明所提供的用于冰刀的改性尼龙材料具有优异的综合性能，具有较高的冲击强度、弯曲强度和拉伸强度，较低的吸水率和摩擦系数，且密度小，质量轻，该材料制成冰刀，价格低、寿命长且使用方便。

Description

一种用于冰刀的改性尼龙材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及属于高分子材料技术领域，尤其是一种用于冰刀的改性尼龙材料及其制备方法。
背景技术
滑冰是人们普遍喜爱的健身活动，对于那些滑冰爱好者来说，能拥有一双得心应手的滑冰鞋无疑为冰上运动锦上添花。一双滑冰鞋的好坏，关键取决于冰刀。目前人们通常使用的滑冰冰刀分两种类型：一种是以刀刃较长为特点的速滑刀，一种是以刀刃较短纵向曲度大，运动起来灵活自如的球刀。目前速滑冰刀和球刀多采用钢材，钢材硬度高、耐冲击。但是不锈钢冰刀的耐磨性能和耐化学较差，造成不锈钢冰刀的寿命较短。
尼龙，中文名聚酰胺，英文名称Polyamide(简称PA)，是分子主链上含有重复酰胺基团的热塑性树脂的总称。尼龙-6(白色)：该材料具有较高的机械强度、较高的刚度和韧度、较好的机械减震性和耐磨性，良好的电绝缘能力和耐化学性能。一直以来，人们都想将尼龙-6应用于冰刀领域，以降低冰刀的价格，并增强冰刀的寿命。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的是要提供一种用于冰刀的改性尼龙材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种用于冰刀的改性尼龙材料，其成分按照重量份计，包括：尼龙-680-100份，超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯5-15份，二硫化钼或石墨3-8份，无机高温颜料0.03-0.1份，纳米碳管0.3-1份。较优的配方是：尼龙-6100份，超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯15份，二硫化钼或石墨3份，无机高温颜料0.1份，纳米碳管0.3份。最优的配方是：尼龙-680份，超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯5份，二硫化钼或石墨8份，无机高温颜料0.08份，纳米碳管1份。
进一步，所述的超高分子量聚乙烯的分子量＞300万，所述的聚四氟乙烯的分子量＞100万。
进一步，所述的无机高温颜料是金刚石型钛白粉。
进一步，所述的纳米碳管的长径比为800-1000：1。
进一步，所述的二硫化钼的粒径在0.5-8μm。
进一步，所述石墨的粒径在5-30μm。
进一步，所述的金刚石型钛白粉的粒径在0.5-10μm。
所述的用于冰刀的改性尼龙材料的制备工艺，包括如下步骤：
步骤(1)：将尼龙-6颗粒放入真空烘箱中干燥，完成后取出，密封保存；
步骤(2)：将步骤(1)处理后的干燥的尼龙-680-100份，超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯5-15份，二硫化钼或石墨3-8份，无机高温颜料0.03-0.1份，纳米碳管0.3-1份，置于注塑机的加热料筒中混合均匀并进行加热塑化，温度控制在220-225℃；
步骤(3)：将步骤(2)塑化后的混合熔体在注塑机中进行注塑；注塑过程中，料筒后部温度控制在210-220℃，料筒中部温度控制在220-230℃，料筒前部温度控制在220-230℃，料筒喷嘴温度控制在230-235℃，模具温度控制在40-60℃，注射压力控制在40-60MPa；
步骤(4)：将步骤(3)所得的注塑件，进行精加工，去除毛刺即得成品。
进一步，所述的用于冰刀的改性尼龙材料的制备工艺，步骤(1)中，所述的真空烘箱的干燥温度控制在105-110℃，干燥时间控制在8-12小时；干燥后尼龙-6的含水率控制在0.8％以下。
与现有技术相比，本发明提供的用于冰刀的改性尼龙材料有如下创新点：
(1)本发明所提供的用于冰刀的改性尼龙材料中，以尼龙-6为基体，向其中加入超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯、二硫化钼或石墨、无机高温颜料和纳米碳管。超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯的强度高，向尼龙-6中加入超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯，以提高尼龙-6的强度和耐磨性。向尼龙-6基体中加入二硫化钼或石墨能够降低改性尼龙材料的摩擦系数，减少运动中的阻力。向尼龙-6基体中加入无机高温颜料-金刚石型钛白粉，以增强改性尼龙-6的白度，使其更接近于真冰。碳纳米管具有极高的强度，理论计算值为钢的100倍，同时碳纳米管具有极高的韧性，十分柔软，被认为是未来的超级纤维，向尼龙-6基体中加入纳米碳管，能够显著提高基体的强度和韧性。
(2)本发明所提供的用于冰刀的改性尼龙材料具有优异的综合性能，具有较高的冲击强度、弯曲强度和拉伸强度，较低的吸水率和摩擦系数，且密度小，质量轻，该材料制成冰刀，价格低、寿命长且使用方便。
(3)本发明所提供的用于冰刀的改性尼龙材料的制备工艺，采用普通的熔融设备和注模工艺，在注塑前有混合干燥程序，其制品的含水量可以控制在0.01％内，满足冰刀制品对吸水率的要求。整个生产工序，工艺条件简单，便于工业化推广，应用前景十分广阔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
一种用于冰刀的改性尼龙材料，其成分按照重量份计，包括：尼龙-680份，超高分子量聚乙烯5份，二硫化钼8份，金刚石型钛白粉0.03份，纳米碳管1份。
所采用的超高分子量聚乙烯的分子量＞300万。
所采用的无机高温颜料是金刚石型钛白粉，金刚石型钛白粉的粒径在0.5-10μm。
所采用的纳米碳管的长径比为800-1000：1。
所采用的二硫化钼的粒径在0.5-8μm。
所采用的石墨的粒径在5-30μm。
实施例2
一种用于冰刀的改性尼龙材料，其成分按照重量份计，包括：尼龙-6100份，聚四氟乙烯15份，石墨3份，金刚石型钛白粉0.1份，纳米碳管0.3份。
所采用的聚四氟乙烯的分子量＞100万。
所采用的无机高温颜料是金刚石型钛白粉，金刚石型钛白粉的粒径在0.5-10μm。
所采用的纳米碳管的长径比为800-1000：1。
所采用的二硫化钼的粒径在0.5-8μm。
所采用的石墨的粒径在5-30μm。
实施例3
一种用于冰刀的改性尼龙材料，其成分按照重量份计，包括：尼龙-690份，超高分子量聚乙烯10份，石墨5份，金刚石型钛白粉0.08份，纳米碳管0.7份。
所采用的超高分子量聚乙烯的分子量＞300万。
所采用的无机高温颜料是金刚石型钛白粉，金刚石型钛白粉的粒径在0.5-10μm。
所采用的纳米碳管的长径比为800-1000：1。
所采用的二硫化钼的粒径在0.5-8μm。
所采用的石墨的粒径在5-30μm。
实施例4
一种用于冰刀的改性尼龙材料，其成分按照重量份计，包括：尼龙-685份，聚四氟乙烯8份，二硫化钼6份，金刚石型钛白粉0.07份，纳米碳管0.5份。
所采用的聚四氟乙烯的分子量＞100万。
所采用的无机高温颜料是金刚石型钛白粉，金刚石型钛白粉的粒径在0.5-10μm。
所采用的纳米碳管的长径比为800-1000：1。
所采用的二硫化钼的粒径在0.5-8μm。
所采用的石墨的粒径在5-30μm。
实施例1-4所述的用于冰刀的改性尼龙材料的制备工艺，包括如下步骤：
步骤(1)：将尼龙-6颗粒放入真空烘箱中干燥，真空烘箱的干燥温度控制在105-110℃，干燥时间控制在8-12小时；干燥后尼龙-6的含水率控制在0.8％以下，完成后取出，密封保存；
步骤(2)：按比例称取步骤(1)处理后的干燥的尼龙-6，超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯，二硫化钼或石墨，无机高温颜料，纳米碳管，置于注塑机的加热料筒中混合均匀并进行加热塑化，温度控制在220-225℃；
步骤(3)：将步骤(2)塑化后的混合熔体在注塑机中进行注塑；注塑过程中，料筒后部温度控制在210-220℃，料筒中部温度控制在220-230℃，料筒前部温度控制在220-230℃，料筒喷嘴温度控制在230-235℃，模具温度控制在40-60℃，注射压力控制在40-60MPa；
步骤(4)：将步骤(3)所得的注塑件，进行精加工，去除毛刺即得成品。
表1实施例1-4制备的用于冰刀的改性尼龙材料的性能参数
序号 测试性能 单位 实施1 实施2 实施3 实施4
1 冲击强度 kJ/m<sup>2</sup> ≥330 ≥300 ≥310 ≥300
2 弯曲强度 MPa ≥75 ≥67 ≥70 ≥65
3 拉伸强度 MPa ≥48 ≥40 ≥45 ≥40
4 吸水率 ％ ≤0.01 ≤0.01 ≤0.01 ≤0.01
5 摩擦系数 ≤0.18 ≤0.17 ≤0.23 ≤0.19
6 磨耗量 g ≤0.013 ≤0.011 ≤0.015 ≤0.013
7 球压痕硬度 N/mm<sup>2</sup> ≥45 ≥50 ≥45 ≥47
8 密度 G/cm<sup>3</sup> ≥1.12 ≥1.12 ≥1.12 ≥1.12
9 热变形温度 ℃ ≥85 ≥85 ≥85 ≥85
实施例1-4所做的测试采用的测试方法如下：
(1)冲击强度所采用的测试方法是：GB/T1043.1塑料简支梁冲击性能的测定第1部分：非仪器化冲击试验；
(2)弯曲强度所采用的测试方法是：GB/T 9341塑料弯曲性能的测定
(3)拉伸强度所采用的测试方法是：GB/T 1040.1塑料拉伸性能的测定第1部分：总则；
(4)吸水率所采用的测试方法是：GB/T1034塑料吸水性的测定；
(5)和(6)摩擦系数和磨耗量所采用的测试方法是：GB/T3960塑料滑动摩擦磨损试验法；
(7)球压痕硬度所采用的测试方法是：采用GB/T3398.1塑料硬度测定第1部分：球压痕法；
(8)密度所采用的测试方法是：GB/T 1033.1塑料非泡沫塑料密度的测定第1部分：浸渍法、液体比重瓶法的滴定法；
(9)热变形温度所采用的测试方法是：GB/T 1634.2塑料负荷变形温度的测定第2部分：塑料、硬橡胶和长纤维增强复合材料。
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 (6)

1.一种用于冰刀的改性尼龙材料，其特征在于，按照重量份计，其成分包括：尼龙-680-100份，超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯5-15份，二硫化钼或石墨3-8份，无机高温颜料0.03-0.1份，纳米碳管0.3-1份；
所述的二硫化钼的粒径为0.5-8μm；所述石墨的粒径为5-30μm；
所述的纳米碳管的长径比为800-1000：1。
2.根据权利要求1所述的用于冰刀的改性尼龙材料，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯的分子量＞300万；所述的聚四氟乙烯的分子量＞100万。
3.根据权利要求1所述的用于冰刀的改性尼龙材料，其特征在于，所述的无机高温颜料是金刚石型钛白粉。
4.根据权利要求3所述的用于冰刀的改性尼龙材料，其特征在于，所述的金刚石型钛白粉的粒径在0.5-10μm。
5.根据权利要求1-4任一所述的用于冰刀的改性尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤(1)：将尼龙-6颗粒放入真空烘箱中干燥，完成后取出，密封保存，且所述的真空烘箱的干燥温度控制在105-110℃，干燥时间控制在8-12小时；
步骤(2)：将步骤(1)处理后的干燥的尼龙-680-100份，超高分子量聚乙烯或聚四氟乙烯5-15份，二硫化钼或石墨3-8份，无机高温颜料0.03-0.1份，纳米碳管0.3-1份，置于注塑机的加热料筒中混合均匀并进行加热塑化，温度控制在220-225℃；
步骤(3)：将步骤(2)塑化后的混合熔体在注塑机中进行注塑；注塑过程中，料筒后部温度控制在210-220℃，料筒中部温度控制在220-230℃，料筒前部温度控制在220-230℃，料筒喷嘴温度控制在230-235℃，模具温度控制在40-60℃，注射压力控制在40-60MPa；
步骤(4)：将步骤(3)所得的注塑件，进行精加工，去除毛刺即得成品。
6.根据权利要求5所述的用于冰刀的改性尼龙材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，干燥后尼龙-6的含水率控制在0.8％以下。
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