CN114456584A - Mc尼龙复合材料的后处理工艺 - Google Patents

Mc尼龙复合材料的后处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明属于MC尼龙复合材料技术领域，尤其为MC尼龙复合材料的后处理工艺，包括以下步骤；S1、将己内酰胺加入反应釜A中加热熔融、然后抽真空，并加入稀土改性剂边搅拌边脱水，得到物料一;S2、将己内酰胺加入反应釜B中加热熔融、抽真空并加入改性粉煤灰，继续抽真空、除水，得到物料二;S3、最后将步骤S1中得到的物料一与步骤S2中得到的物料二混合均匀后，再加入固体润滑剂搅拌混合均匀，并浇入预热的模具，然后置于烘箱中加热保温、冷却后脱模，得到最终材料。本发明通过添加稀土改性剂、改性粉煤灰和固体润滑剂的使用，可以有效改善产品的热稳定性差、低温韧性较差和制品的尺寸稳定性差等问题。

Description

MC尼龙复合材料的后处理工艺
技术领域
本发明涉及MC尼龙复合材料技术领域，具体为MC尼龙复合材料的后处理工艺。
背景技术
MC尼龙又称单体浇铸尼龙，是工程塑料的一种。MC尼龙制品具有重量轻、强度高、自润滑、耐磨、防腐，绝缘等多种独特性能，几乎应用于所有的工业领域。它可直接取代部分为铜、不锈钢、铝合金等金属制品，“以塑代钢、性能卓越”。多年来MC尼龙的滑轮、滑块、齿轮、蜗轮、托轮、支承轮、走轮、水泵叶轮、轴套、轴瓦、活阀体、挡胶板、皮带轮、转动轮、棒材、管材、板材等，不仅较好地取代了相应的金属品，降低了成本，并且延长了整机及零件的使用寿命，经济效益得到了显著的提高。
但是现有的MC尼龙也存在一些缺点，如热稳定性差、低温韧性较差和制品的尺寸稳定性差，导致在高载荷条件下使用时，其耐磨性、自润滑性欠佳和磨损率较大，而在要求高冲击性或抗静电或阻燃等的场合，hlc尼龙制品的使用也常常受到限制，为使铸型尼龙得到更广泛地应用，需要对MC尼龙进行后处理改性，以满足实际工业应用的需要。为此，本发明提供一种MC尼龙复合材料的后处理工艺。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了MC尼龙复合材料的后处理工艺，解决了现有的MC尼龙热稳定性差、低温韧性较差和制品的尺寸稳定性差，导致在高载荷条件下、高冲击性或抗静电或阻燃等的场合，常常受到限制的问题。
（二）技术方案
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
MC尼龙复合材料的后处理工艺，包括以下步骤：
S1、将40～80重量份的己内酰胺加入到反应釜A中，先在低速搅拌条件下加热熔融，待温度逐渐加热升温至130～140℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上并调高转速，再加入1～3重量份的稀土改性剂，在真空状态下边搅拌边脱水，得到物料一;
S2、将20～60重量份的己内酰胺加入到反应釜B中熔融，待料温上升到120～130℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上，并真空除水30min后，再加入4～12重量份的改性粉煤灰，继续抽真空、除水，时间为30min，得到物料二;
S3、最后将步骤S1中得到的物料一与步骤S2中得到的物料二混合均匀后，再加入2～4份重量份的固体润滑剂搅拌混合均匀，并浇入160～180℃的模具中，然后置于60～70℃烘箱中，保温反应28～32min，冷却后脱模，得到最终材料。
进一步地，步骤S1中的反应釜低速搅拌为500～800r/min，高速搅拌为8500～10000r/min;步骤S1中釜内的压强小于100Pa时,可向釜内通入氮气以解除真空。
进一步地，步骤S1中的稀土改性剂为经硅烷偶联剂活化处理的氧化镧粉体,其中氧化镧粉体的粒径在30～60微米之间。
进一步地，步骤S2中的改性粉煤灰具体为：首先将粉煤灰采用微波辐照进行初步改性，将粉煤灰中Si02、Al203等极性氧化物可吸收微波能量，使粉煤灰中的Si-0键和A1-0键处于高能状态，并在一定活跃度下，Si-0键和A1-0键破裂，释放其中的Si、Al活性，提高粉煤灰的吸附性能;然后采用NaOH对初步改性的粉煤灰进行二次改性，将NaOH加入初步改性的粉煤灰中混合搅拌25～30min，再陈化2～4h后，最后将二次改性后的粉煤灰进行过滤、干燥、焙烧、粉碎，得到最终改性粉煤灰。
进一步地，二次改性的粉煤灰经焙烧时，其中焙烧温度为620～720℃、焙烧时间为1～1.5h。
进一步地，步骤S2中改性粉煤灰的粒径为120～780微米,氢氧化钠与初次改性粉煤灰的质量比为1：4。
进一步地，步骤S3中的固体润滑剂为石墨、聚四氟乙烯粉末、氯化朗、二硫化钢中的任一种。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了MC尼龙复合材料的后处理工艺，具备以下有益效果：
本发明，通过添加稀土改性剂、改性粉煤灰和固体润滑剂的使用，可以有效改善产品的热稳定性差、低温韧性较差和制品的尺寸稳定性差等问题，其中稀土改性剂改性己内酰胺具有较高的抗冲击韧性、良好的耐热性及成本优势，而添加改性粉煤灰并对原有的粉煤灰经微波初次改性、NaOH化学二次改性得到最终的改性粉煤灰，使得原有的粉煤灰进行表面处理后，可与己内酰胺具有良好的结合力和相容性，不但可以提高产品的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度，同时还可以减少己内酰胺的用量，从而节约成本，通过加入固体润滑剂能够降低该产品的磨损，并在长时间内保持恒定值。
附图说明
图1为本发明实施例中的MC尼龙复合材料性能测试图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本发明一个实施例提出的MC尼龙复合材料的后处理工艺，包括以下步骤：
S1、将40重量份的己内酰胺加入到反应釜A中，先在低速搅拌条件下加热熔融，待温度逐渐加热升温至130℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上并调高转速，再加入1重量份的稀土改性剂，在真空状态下边搅拌边脱水，得到物料一;
S2、将60重量份的己内酰胺加入到反应釜B中熔融，待料温上升到120℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上，并真空除水30min后，再加入4重量份的改性粉煤灰，继续抽真空、除水，时间为30min，得到物料二;
S3、最后将步骤S1中得到的物料一与步骤S2中得到的物料二混合均匀后，再加入2份重量份的固体润滑剂搅拌混合均匀，并浇入160℃的模具中，然后置于60℃烘箱中，保温反应28min，冷却后脱模，得到最终材料。
在一些实施例中，步骤S1中的反应釜低速搅拌为500r/min，高速搅拌为8500r/min;步骤S1中釜内的压强小于100Pa时,可向釜内通入氮气以解除真空。
在一些实施例中，步骤S1中的稀土改性剂为经硅烷偶联剂活化处理的氧化镧粉体,其中氧化镧粉体的粒径在30微米之间。
在一些实施例中，步骤S2中的改性粉煤灰具体为：首先将粉煤灰采用微波辐照进行初步改性，将粉煤灰中Si02、Al203等极性氧化物可吸收微波能量，使粉煤灰中的Si-0键和A1-0键处于高能状态，并在一定活跃度下，Si-0键和A1-0键破裂，释放其中的Si、Al活性，提高粉煤灰的吸附性能;然后采用NaOH对初步改性的粉煤灰进行二次改性，将NaOH加入初步改性的粉煤灰中混合搅拌25min，再陈化2h后，最后将二次改性后的粉煤灰进行过滤、干燥、焙烧、粉碎，得到最终改性粉煤灰。
在一些实施例中，二次改性的粉煤灰经焙烧时，其中焙烧温度为620℃、焙烧时间为1h。
在一些实施例中，步骤S2中改性粉煤灰的粒径为120微米,氢氧化钠与初次改性粉煤灰的质量比为1：4。
在一些实施例中，步骤S3中的固体润滑剂为石墨。
实施例2
如图1所示，本发明一个实施例提出的MC尼龙复合材料的后处理工艺，包括以下步骤：
S1、将50重量份的己内酰胺加入到反应釜A中，先在低速搅拌条件下加热熔融，待温度逐渐加热升温至135℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上并调高转速，再加入2重量份的稀土改性剂，在真空状态下边搅拌边脱水，得到物料一;
S2、将50重量份的己内酰胺加入到反应釜B中熔融，待料温上升到125℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上，并真空除水30min后，再加入10重量份的改性粉煤灰，继续抽真空、除水，时间为30min，得到物料二;
S3、最后将步骤S1中得到的物料一与步骤S2中得到的物料二混合均匀后，再加入3份重量份的固体润滑剂搅拌混合均匀，并浇入170℃的模具中，然后置于65℃烘箱中，保温反应30min，冷却后脱模，得到最终材料。
在一些实施例中，步骤S1中的反应釜低速搅拌为700r/min，高速搅拌为9000r/min;步骤S1中釜内的压强小于100Pa时,可向釜内通入氮气以解除真空。
在一些实施例中，步骤S1中的稀土改性剂为经硅烷偶联剂活化处理的氧化镧粉体,其中氧化镧粉体的粒径在50微米之间。
在一些实施例中，步骤S2中的改性粉煤灰具体为：首先将粉煤灰采用微波辐照进行初步改性，将粉煤灰中Si02、Al203等极性氧化物可吸收微波能量，使粉煤灰中的Si-0键和A1-0键处于高能状态，并在一定活跃度下，Si-0键和A1-0键破裂，释放其中的Si、Al活性，提高粉煤灰的吸附性能;然后采用NaOH对初步改性的粉煤灰进行二次改性，将NaOH加入初步改性的粉煤灰中混合搅拌28min，再陈化3h后，最后将二次改性后的粉煤灰进行过滤、干燥、焙烧、粉碎，得到最终改性粉煤灰。
在一些实施例中，二次改性的粉煤灰经焙烧时，其中焙烧温度为700℃、焙烧时间为1.2h。
在一些实施例中，步骤S2中改性粉煤灰的粒径为600微米,氢氧化钠与初次改性粉煤灰的质量比为1：4。
在一些实施例中，步骤S3中的固体润滑剂为聚四氟乙烯粉末。
实施例3
如图1所示，本发明一个实施例提出的MC尼龙复合材料的后处理工艺，包括以下步骤：
S1、将80重量份的己内酰胺加入到反应釜A中，先在低速搅拌条件下加热熔融，待温度逐渐加热升温至140℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上并调高转速，再加入3重量份的稀土改性剂，在真空状态下边搅拌边脱水，得到物料一;
S2、将20重量份的己内酰胺加入到反应釜B中熔融，待料温上升到130℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上，并真空除水30min后，再加入12重量份的改性粉煤灰，继续抽真空、除水，时间为30min，得到物料二;
S3、最后将步骤S1中得到的物料一与步骤S2中得到的物料二混合均匀后，再加入4份重量份的固体润滑剂搅拌混合均匀，并浇入180℃的模具中，然后置于70℃烘箱中，保温反应32min，冷却后脱模，得到最终材料。
在一些实施例中，步骤S1中的反应釜低速搅拌为800r/min，高速搅拌为10000r/min;步骤S1中釜内的压强小于100Pa时,可向釜内通入氮气以解除真空。
在一些实施例中，步骤S1中的稀土改性剂为经硅烷偶联剂活化处理的氧化镧粉体,其中氧化镧粉体的粒径在60微米之间。
在一些实施例中，步骤S2中的改性粉煤灰具体为：首先将粉煤灰采用微波辐照进行初步改性，将粉煤灰中Si02、Al203等极性氧化物可吸收微波能量，使粉煤灰中的Si-0键和A1-0键处于高能状态，并在一定活跃度下，Si-0键和A1-0键破裂，释放其中的Si、Al活性，提高粉煤灰的吸附性能;然后采用NaOH对初步改性的粉煤灰进行二次改性，将NaOH加入初步改性的粉煤灰中混合搅拌30min，再陈化4h后，最后将二次改性后的粉煤灰进行过滤、干燥、焙烧、粉碎，得到最终改性粉煤灰。
在一些实施例中，二次改性的粉煤灰经焙烧时，其中焙烧温度为720℃、焙烧时间为1.5h。
在一些实施例中，步骤S2中改性粉煤灰的粒径为780微米,氢氧化钠与初次改性粉煤灰的质量比为1：4。
在一些实施例中，步骤S3中的固体润滑剂为氯化朗。
对比例
如图1所示，本发明一个实施例提出的MC尼龙复合材料的后处理工艺，包括以下步骤：
S1、将100重量份的己内酰胺加入到反应釜中，先在低速搅拌条件下加热熔融，待温度逐渐加热升温至130℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上并调高转速，再加入0.5重量份的稀土改性剂，在真空状态下边搅拌边脱水，得到物料;
S3、最后将步骤S1中得到的物料一加入2份重量份的固体润滑剂搅拌混合均匀，并浇入160℃的模具中，然后置于60℃烘箱中，保温反应28min，冷却后脱模，得到最终材料。
在一些实施例中，步骤S1中的反应釜低速搅拌为500r/min，高速搅拌为8500r/min;步骤S1中釜内的压强小于100Pa时,可向釜内通入氮气以解除真空。
在一些实施例中，步骤S1中的稀土改性剂为经硅烷偶联剂活化处理的氧化镧粉体,其中氧化镧粉体的粒径在30微米之间。
在一些实施例中，步骤S3中的固体润滑剂为石墨。
本发明实施例1～3与对比例中所制得的MC尼龙复合材料，进行性能测试，对比例中未加入改性粉煤料和加入的稀土改性剂为本发明实施例1中的一半，其余与实施例1中的一致，其中拉伸强度按照按照GB/T1040-2006测试、冲击强度按照GB/T1034.测试、弯曲模量按照JB/T 6544测试和热变形温度按照GB/T1634-2006测试。而测试结果可从图1得出，本发明实施例1～3中的制得的MC尼龙复合材料中的力学性能、耐热稳定性和尺寸稳定性都优于对比例中所制得MC尼龙复合材料。
本发明实施例中1～3中所制得MC尼龙复合材料，通过稀土改性剂改性己内酰胺具有较高的抗冲击韧性、良好的耐热性及成本优势，而添加改性粉煤灰并对原有的粉煤灰经微波初次改性、NaOH化学二次改性得到最终的改性粉煤灰，使得原有的粉煤灰进行表面处理后，可与己内酰胺具有良好的结合力和相容性，不但可以提高产品的拉伸强度、冲击强度和弯曲强度，同时还可以减少己内酰胺的用量，从而节约成本，通过加入固体润滑剂能够降低该产品的磨损，并在长时间内保持恒定值。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.MC尼龙复合材料的后处理工艺，其特征在于：包括以下步骤：
S1、将40～80重量份的己内酰胺加入到反应釜A中，先在低速搅拌条件下加热熔融，待温度逐渐加热升温至130～140℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上并调高转速，再加入1～3重量份的稀土改性剂，在真空状态下边搅拌边脱水，得到物料一;
S2、将20～60重量份的己内酰胺加入到反应釜B中熔融，待料温上升到120～130℃时开启真空泵，使釜内真空度为0.099MP以上，并真空除水30min后，再加入4～12重量份的改性粉煤灰，继续抽真空、除水，时间为30min，得到物料二;
S3、最后将步骤S1中得到的物料一与步骤S2中得到的物料二混合均匀后，再加入2～4份重量份的固体润滑剂搅拌混合均匀，并浇入160～180℃的模具中，然后置于60～70℃烘箱中，保温反应28～32min，冷却后脱模，得到最终材料。
2.根据权利要求1所述的MC尼龙复合材料的后处理工艺，其特征在于：步骤S1中的反应釜低速搅拌为500～800r/min，高速搅拌为8500～10000r/min;步骤S1中釜内的压强小于100Pa时,可向釜内通入氮气以解除真空。
3.根据权利要求1所述的MC尼龙复合材料的后处理工艺，其特征在于：步骤S1中的稀土改性剂为经硅烷偶联剂活化处理的氧化镧粉体,其中氧化镧粉体的粒径在30～60微米之间。
4.根据权利要求1所述的MC尼龙复合材料的后处理工艺，其特征在于：步骤S2中的改性粉煤灰具体为：首先将粉煤灰采用微波辐照进行初步改性，将粉煤灰中Si02、Al203等极性氧化物可吸收微波能量，使粉煤灰中的Si-0键和A1-0键处于高能状态，并在一定活跃度下，Si-0键和A1-0键破裂，释放其中的Si、Al活性，提高粉煤灰的吸附性能;然后采用NaOH对初步改性的粉煤灰进行二次改性，将NaOH加入初步改性的粉煤灰中混合搅拌25～30min，再陈化2～4h后，最后将二次改性后的粉煤灰进行过滤、干燥、焙烧、粉碎，得到最终改性粉煤灰。
5.根据权利要求4所述的MC尼龙复合材料的后处理工艺，其特征在于：二次改性的粉煤灰经焙烧时，其中焙烧温度为620～720℃、焙烧时间为1～1.5h。
6.根据权利要求4所述的MC尼龙复合材料的后处理工艺，其特征在于：步骤S2中改性粉煤灰的粒径为120～780微米,氢氧化钠与初次改性粉煤灰的质量比为1：4。
7.根据权利要求1所述的MC尼龙复合材料的后处理工艺，其特征在于：步骤S3中的固体润滑剂为石墨、聚四氟乙烯粉末、氯化朗、二硫化钢中的任一种。
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