CN108559073A - 一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法 - Google Patents

一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法，利用蓖麻油、低聚物多元醇和二异氰酸酯在CaCO3表面包覆了弹性聚氨酯有机材料，制备具有核壳结构的表面包聚氨酯CaCO3的增韧MC尼龙，一方面弹性有机层改善了CaCO3和MC尼龙界面性能，另一方面聚氨酯本身是弹性体，所以在添加量不大的基础上改善MC尼龙的缺口敏感性，提高材料的耐磨性。

Description

一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子复合材料制备方法，尤其是一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法，属于高分子材料制备术领域。
背景技术
铸型尼龙( MC 尼龙) 属于高分子材料的一种，由于在成型过程中，直接使用单体聚合，在制造大尺寸产品时比注塑、挤出成型高分子产品具有极强的优势，比如滑轮，滑块，大口径阀门，大口径管等。分子量大，性能优异，可以替代铜、钯等有色金属及其合金。MC尼龙制品作为工程塑料之一，它具有重量轻、强度高、自润滑、耐磨、防腐、绝缘等多种独特性能，以塑代钢、性能卓越，用途极其广泛，几乎遍布所有的工业领域，在国民经济建设中发挥着重要的作用。在大尺寸、结构复杂的零件生产中具有突出的优点，如大口径浇铸尼龙管道、阀门、大尺寸滑轮等。具有作为一种工程塑料得到广泛应用。同时MC 尼龙也存在一些缺点，如 MC 尼龙比较脆，冲击性能低温敏感性强。本发明就是基于这些问题，设计一种制备尼龙的复合材料，提高材料的综合性能，同时由于部分使用无机粉末降低CaCO3，降低了制造成本，相对于其他材料具有刚强的竞争力。
发明内容
本发明提供了一种具有具有核壳结构的碳酸钙改性MC尼龙复合体材料制备方法，利用核壳结构设计方法先在CaCO3表面覆盖了弹性聚氨酯，再添加到MC尼龙聚合体系中，在不明显降低尼龙强度的基础上，显著提高浇铸尼龙冲击韧性，同时改善复合材料的耐水性。
本发明采用以下技术方案：
一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法，利用蓖麻油、低聚物多元醇和二异氰酸酯在CaCO3表面包覆弹性聚氨酯有机材料，制备得到具有核壳结构的CaCO3，之后采用共聚与物理填充相结合的方法制备聚氨酯包覆CaCO3增韧改性MC尼龙复合材料。
所述具有核壳结构的CaCO3的制备方法如下：
将低聚物多元醇、蓖麻油、二异氰酸酯（MDI）按照11.5-12:2.5-3:1的质量比混合，把混合物溶解于一定的丙酮中配成溶液，在高速搅拌状态下把上述溶液滴加到CaCO3粉末中，混合体系加热到75-85℃保持2.5-3.5h后，滴加少量二月桂酸二丁锡（用少量丙酮降低粘度），再升温到105-115℃保持4.5-6h，制备获得聚氨酯包覆的具有核壳结构的CaCO3。
其中，所述低聚物多元醇为聚丙烯乙二醇。
其中，所述CaCO3粉末为超细粉末，粒径在2500目及以上。
所述的具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法，具体步骤如下：
将100份己内酰胺单体在150-160℃减压蒸馏15-20min，在加入0.2-0.4份活化剂、0.2-0.6份耐磨剂，在高速搅拌状态下加入0.4-0.6份催化剂和10-25份上述制备的核壳结构CaCO3，迅速倒入预热至160-170℃的铝合金模具中，聚合25-35min开始冷却出模。
其中，所述催化剂为氢氧化钠、固体甲醇钠、固体乙醇钠中的一种或一种以上组合混配物；所述活化剂为甲苯二异氰酸酯；所述耐磨剂为二硫化钼。
本发明的有益效果如下：
本发明中利用蓖麻油、低聚物多元醇和二异氰酸酯在CaCO3微粒表面包覆弹性聚氨酯有机材料，采用共聚与物理填充相结合的方法制备聚氨酯包覆CaCO3增韧改性MC尼龙复合材料。一方面聚氨酯弹性有机层改善了CaCO3和MC尼龙界面性能，另一方面聚氨酯本身是弹性体，所以在添加量不大的基础上改善MC尼龙的缺口敏感性，提高材料的耐磨性，既充分利用了弹性体超强增韧的特点，同时发挥了碳酸钙无机粒子的增强和提高耐磨性的特点。
具体实施方式
下面结合实施例来对本发明做进一步说明。
实施例1
（1）取蓖麻油12g，分子量Mn= 930 的聚丙烯乙二醇49g，二异氰酸酯（MDI）4.1g，溶解于50ml丙酮中（标记溶液1）；0.07g二月桂酸二丁锡溶解于5ml丙酮（标记溶液2）；取6.5kg2500目的CaCO3放让高搅釜，在搅拌状态下缓慢滴加溶液1与CaCO3粉末混合；加热高搅釜至80℃保持3h后缓慢滴加溶液2，继续加热至120℃保持5h，得到聚氨酯包覆的具有核壳结构的CaCO3。
（2）将1kg己内酰胺单体在155℃减压蒸馏20min，再加入3gTDI、5g二硫化钼，在搅拌状态下加入50g氢氧化钠和200g核壳结构CaCO3，迅速倒入预热至165℃的模具中，聚合30min开始冷却出模。
制得复合改性的浇铸尼龙经实验检测：拉伸强度(MPa)为86，缺口冲击强度(KJ/m2)4.7，采用MM-200型实验机在干摩擦状态摩擦磨损，加载200牛顿，实验时间为60分钟，磨损量（mm）为3.7。
实施例2
将实施例1中固体氢氧化钠改成固体甲醇钠，其他条件不变，制得核壳结构的CaCO3增韧浇铸尼龙。
制得的增韧浇铸尼龙复合材料经实验检测：拉伸强度(MPa)为89，缺口冲击强度(KJ/m2)4.4，采用MM-200型实验机在干摩擦状态摩擦磨损，加载200牛顿，实验时间为60分钟，磨损量（mm）为4.1。
实施例3
将实施例1中2500目CaCO3改成4000目，其他条件不变，制得核壳结构的CaCO3增韧浇铸尼龙。
制得的增韧浇铸尼龙复合材料经实验检测：拉伸强度(MPa)为81，缺口冲击强度(KJ/m2)5.8，采用MM-200型实验机在干摩擦状态摩擦磨损，加载200牛顿，实验时间为60分钟，磨损量（mm）为4.3。

Claims (6)

1.一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，利用蓖麻油、低聚物多元醇和二异氰酸酯在CaCO3表面包覆弹性聚氨酯有机材料，制备得到具有核壳结构的CaCO3，之后采用共聚与物理填充相结合的方法制备聚氨酯包覆CaCO3增韧改性MC尼龙复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述具有核壳结构的CaCO3的制备方法如下：
将低聚物多元醇、蓖麻油、二异氰酸酯（MDI）按照11.5-12:2.5-3:1的质量比混合，把混合物溶解于一定的丙酮中配成溶液，在高速搅拌状态下把上述溶液滴加到CaCO3粉末中，混合体系加热到75-85℃保持2.5-3.5h后，滴加少量二月桂酸二丁锡（用少量丙酮降低粘度），再升温到105-115℃保持4.5-6h，制备获得聚氨酯包覆的具有核壳结构的CaCO3。
3.根据权利要求2所述的一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述低聚物多元醇为聚丙烯乙二醇。
4.根据权利要求2所述的一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述CaCO3粉末为超细粉末，粒径在2500目及以上。
5.根据权利要求1所述的一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
将100份己内酰胺单体在150-160℃减压蒸馏15-20min，在加入0.2-0.4份活化剂、0.2-0.6份耐磨剂，在高速搅拌状态下加入0.4-0.6份催化剂和10-25份上述制备的核壳结构CaCO3，迅速倒入预热至160-170℃的铝合金模具中，聚合25-35min开始冷却出模。
6.根据权利要求5所述的一种具有核壳结构的碳酸钙改性尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钠、固体甲醇钠、固体乙醇钠中的一种或一种以上组合混配物；所述活化剂为甲苯二异氰酸酯；所述耐磨剂为二硫化钼。
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CN104861521A (zh) * 2014-10-14 2015-08-26 青岛欣展塑胶有限公司 一种具有核壳结构的ptt阻燃复合材料
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