CN111040150A - 一种抗静电高耐磨mc尼龙的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种抗静电高耐磨MC尼龙的制备方法，MC尼龙主要原料按以下重量份数构成：己内酰胺100份，石墨烯0.5～3份，二硫化钼2～6份，催化剂0.2～0.6份，活化剂0.2～0.6份。其制备工艺如下：(1)己内酰胺的熔融；(2)石墨烯在己内酰胺熔体中的超声分散；(3)二硫化钼在己内酰胺熔体中的搅拌分散；(4)高温作用下己内酰胺固化成型。本发明通过在MC尼龙中引入石墨烯和二硫化钼，利用超声和搅拌作用可实现两者在尼龙基体中的良好分散，赋予MC尼龙优良的抗静电性能和耐磨性。本方法制备工艺简单，生产周期短，容易实现大批量生产。

Description

一种抗静电高耐磨MC尼龙的制备方法
技术领域
本发明涉及抗静电耐磨聚合物复合材料领域，特别涉及石墨烯/二硫化钼/MC尼龙复合材料的制备方法。
背景技术
单体浇铸尼龙(简称MC尼龙)具有密度小、分子量大、聚合温度低、自润滑、防腐等优点。利用MC尼龙制备的电梯轮及滑块，相比铸钢件具有成本低、质量轻、噪声小、韧性好、回弹性好、磨损量小等优点，近年来已在国内外得到了应用，逐渐替代铸钢电梯轮(导向轮系列、轿顶/轿底轮系列、对重轮系列、返绳轮系列、抗绳轮系列)及滑块用于电梯行业。尼龙轮生产是将熔融的己内酰胺单体、催化剂、活化剂等助剂配制成聚合活性料，再将活性料注入预热到一定温度的模具中，在模具内进行聚合反应，得到的固体胚件经后处理得到预定产品。然而，未经改性的MC尼龙产品耐磨性和自润滑性还欠佳、与金属对磨时磨损量较大，且表面电阻较大，摩擦时表面易积聚静电荷，产生静电放电，严重时会引发爆炸、火灾、电击等危害。因此，必须对MC尼龙进行改性，使其具有良好的耐磨性和抗静电性能，以满足实际应用的需要。
二硫化钼具有层状结构，其晶体为六方晶系，该晶体结构决定了二硫化钼易于移动，可起到减小摩擦的作用。二硫化钼可以用于改善制品耐磨性，添加二硫化钼超细微粉来提高MC尼龙的耐磨性，但二硫化钼是电绝缘的，无法改善MC尼龙产品的抗静电性能。石墨烯是近年来发展的一类新型二维纳米材料，具有高电导率、高模量、高强度和低摩擦系数等优点，有望提高MC尼龙产品抗静电性能和耐磨性的同时获得高力学性能。
本发明中涉及的石墨烯、二硫化钼加入至MC尼龙单体中，通过超声作用、搅拌作用、原位聚合实现石墨烯和二硫化钼在MC尼龙中的均匀分散，生产过程工艺易于掌握，容易实现大批量生产。目前有关抗静电高耐磨MC尼龙的专利并不多，而成功将石墨烯与二硫化钼用于MC尼龙中实现复合材料良好的抗静电性和耐磨性更是未见报道。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，探寻一种石墨烯/二硫化钼/MC尼龙的制备方法，并使之具有制备过程简单，工艺易于掌握，容易实现大批量生产的特点，且生产的复合材料在具有优良的抗静电性能和耐磨性。
本发明通过如下手段实现。
1、一种抗静电高耐磨MC尼龙的制备方法，主要原料按如下重量百分数构成：
Figure BDA0002312064640000011
Figure BDA0002312064640000021
其制备方法按如下的步骤：
(1)己内酰胺加入到干燥反应釜中，90～110℃加热使己内酰胺完全熔融；
(2)石墨烯加入至己内酰胺熔体中，在搅拌作用下施加超声1h；
(3)加入二硫化钼，持续搅拌30min后将体系加热到130～135℃，施加真空除水10min；
(4)加入催化剂，维持体系温度130～135℃，在搅拌作用下使催化剂溶解，再抽真空除水10min；再讲体系加热至170℃，加入活化剂，快速搅拌均匀后浇铸到170℃预热的模具中，保温20min后，室温冷却至50℃下脱模，得到抗静电高耐磨MC尼龙。
采用本发明所述方法获得的抗静电高耐磨MC尼龙包括尼龙基体、石墨烯和二硫化钼三种组分：MC尼龙作为基体材料提高力学性能；石墨烯赋予复合材料抗静电性能和一定的耐磨性；二硫化钼提高复合材料耐磨性。制得的MC尼龙表面电阻可达105Ω，摩擦系数为0.2，磨损量为0.03mg/s。
具体实施方式
下面给出具体实施例以对本发明的技术方案作进一步说明，但是值得说明的是以下实施例不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容，对本发明作一些非本质性改进和调整仍属于本发明的保护范围。
实施例1-20
工艺步骤采用：
(1)将100份己内酰胺加入到干燥反应釜中，升温至90℃使己内酰胺熔融；
(2)将石墨烯(0.5～3份)加入至步骤(1)中的己内酰胺熔体中，在搅拌作用下施加超声1h，超声功率为400W，搅拌速率为1000rpm；
(3)加入二硫化钼(2～6份)，持续搅拌30min，再将体系加热到130～135℃，施加真空除水10min；
(4)加0.3份催化剂，维持体系温度130～135℃，在搅拌作用下使催化剂溶解，再抽真空除水10min；再讲体系加热至170℃，加入0.3份活化剂，快速搅拌均匀后浇铸到170℃预热的模具中，保温20min后，室温冷却至50℃一下脱模，得到抗静电高耐磨MC尼龙。
对比例
对比例中不添加石墨烯和二硫化钼，工艺步骤与实施例一致。
表1实施例1～20和对比例的配方
Figure BDA0002312064640000022
Figure BDA0002312064640000031

Claims (3)

1.一种抗静电高耐磨MC尼龙的制备方法，主要原料按如下重量百分数构成：
Figure FDA0002312064630000011
其制备方法按如下的步骤：
(1)己内酰胺加入到干燥反应釜中，90～110℃加热使己内酰胺完全熔融；
(2)石墨烯加入至己内酰胺熔体中，在搅拌作用下施加超声1h；
(3)加入二硫化钼，持续搅拌30min后将体系加热到130～135℃，施加真空除水10min；
(4)加入催化剂，维持体系温度130～135℃，在搅拌作用下使催化剂溶解，再抽真空除水10min；再讲体系加热至170℃，加入活化剂，快速搅拌均匀后浇铸到170℃预热的模具中，保温20min后，室温冷却至50℃下脱模，得到抗静电高耐磨MC尼龙。
2.根据权利要求1所述抗静电高耐磨MC尼龙的制备方法，其特征在于，催化剂为氢氧化钠、碳酸氢钠、甲醇钠、己内酰胺钠中的一种。
3.根据权利要求1所述抗静电高耐磨MC尼龙的制备方法，其特征在于，活化剂为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的一种。
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