CN1265402A - 一种碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料的制备方法,首先对碳化硅颗粒的预处理,加入偶联剂,再将处理后的碳化硅颗粒与已内酰胺单体混合,加热,融化,脱水,最后加入催化剂等,混合均匀后浇铸,即为本发明的碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料。用本发明的方法制备的复合材料,拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量和硬度均提高了20%－30%。

Description

一种碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料的制备方法

本发明涉及一种碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料的制备方法，属材料科学技术领域。

铸型尼龙是在常压下将熔融的原料己内酰胺单体用强碱性的物质作催化剂，与活化剂等助剂一起，直接注入预热到一定温度的模具中，物料在模具内很快地进行聚合反应，凝结成白色坚韧的固体坯件。铸型尼龙的特点是：质量轻，密度一般在1.15～1.16；减振降噪；良好的回弹性；具有耐磨性和自润滑性，适宜于在不能添加润滑剂的工况下使用，良好的机械性能。机械强度比普通尼龙高得多，韧性好，抗冲击，耐疲劳。铸型尼龙作为耐磨自润滑工程塑料在很多工业领域获得应用，如石油、天然气输送管线上的大型球阀密封环和轴套，钻井用泥浆泵的活塞体，各种传动结构部件如轴瓦、轴套、船用螺旋桨、纺织机梭子、齿轮等。随着铸型尼龙实际应用的扩展，对其性能提出了更高的要求。特别是其与钢铁材料相比较低的机械强度，难以满足大型工件对材料性能的要求。因此，在保持其优良特性的同时，如何进一步提高其力学性能，开发材料潜能，成为扩大其应用的关键。

本发明的目的是提出一种碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料的制备方法，使该种复合材料不仅具有铸型尼龙的良好性能特点，而且具有较铸型尼龙更高的拉伸强度、弯曲强度等力学性能，摩擦学性能也得到提高。从而能用此材料制备出承载能力更高的工件。

本发明的碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料的制备方法，包括以下各步骤：

(1)碳化硅颗粒的预处理：取待处理碳化硅颗粒量的1-4％的偶联剂，将该偶联剂溶于甲苯中形成溶液，偶联剂为：钛酸酯或γ-氨丙基三乙氧基硅烷即KH550，再将要处理的碳化硅颗粒加入到溶液中充分搅拌30分钟，然后将颗粒滤出，于120℃烘干，再于研钵中研磨，备用；

(2)将处理后的碳化硅颗粒与己内酰胺单体混合均匀，其中碳化硅颗粒的加入量为占单体的2-8％，粒度为1-3μm；放入容器内加热至120℃左右，使物料融化，容器抽真空脱水，真空度为10^-1-10^-3Pa；

(3)打开阀门，解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量：与单体的摩尔比为0.002-0.003∶1，抽真空至10^-1-10^-3Pa，加热到130℃

(4)打开阀门，解除真空，加入活化剂甲苯二异氰酸酯，加入量：与单体的摩尔比为0.002-0.003∶1，混合均匀；

(5)迅速浇铸到已预热至160-170℃的模具中，保温5分钟后脱模，即为本发明的碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料。

用本发明的方法制备的复合材料，其主要性能特点是：拉伸强度提高了30％以上，弯曲强度提高了20％以上，弯曲弹性模量达到3400Mpa，硬度提高30％，均较铸型尼龙有较大的提高；摩擦学性能，特别是在干摩擦条件下PV值(载荷与速度的乘积)较低时和在水润滑条件下，有了明显的改善。

实施例一：

按下述步骤制备碳化硅颗粒填充单体铸型尼龙复合材料：

(1)碳化硅颗粒的预处理：取待处理的碳化硅颗粒量的1.0％的钛酸酯偶联剂，将该偶联剂溶于甲苯中形成溶液，再将要处理的碳化硅颗粒加入到溶液中充分搅拌30分钟，然后将颗粒滤出，于120℃烘干，再于研钵中研磨，备用；

(2)将处理后的碳化硅颗粒与己内酰胺单体混合均匀，碳化硅颗粒的加入量为3％，粒度1μm；放入容器内加热至120℃左右，使物料融化，容器抽真空脱水，真空度为10^-2Pa；

(3)打开阀门，解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量：与单体的摩尔比为0.002∶1，抽真空至10^-2Pa，加热到130℃；

(4)打开阀门，解除真空，加入活化剂甲苯二异氰酸酯，加入量：  与单体的摩尔比为0.002∶1，混合均匀；

(5)迅速浇铸到已预热至165℃的模具中，保温5分钟后脱模，即得到碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料。

实施例二：

按下述步骤制备碳化硅颗粒填充单体铸型尼龙复合材料：

(1)碳化硅颗粒的预处理：取欲处理的碳化硅颗粒量的1.5％的偶联剂，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷即KH550，将该偶联剂溶于甲苯中形成溶液，再将要处理的碳化硅颗粒加入到溶液中充分搅拌30分钟，然后将颗粒滤出，于120℃烘干，再于研钵中研磨，备用；

(2)将处理后的碳化硅颗粒与己内酰胺单体混合均匀，碳化硅颗粒的加入量为6％，粒度2μm；放入容器内加热至120℃左右，使物料融化，容器抽真空脱水，真空度为10^-3Pa；

(3)打开阀门，解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量：与单体的摩尔比为0.002∶1，抽真空至10^-3Pa，加热到130℃；

(4)打开阀门，解除真空，加入活化剂甲苯二异氰酸酯，加入量：与单体的摩尔比为0.002∶1，混合均匀；

(5)迅速浇铸到已预热至160℃的模具中，保温5分钟后脱模。

实施例三：

按下述步骤制备碳化硅颗粒填充单体铸型尼龙复合材料：

(1)碳化硅颗粒的预处理：取欲处理的碳化硅颗粒量的2.5％的钛酸酯偶联剂，将该偶联剂溶于甲苯中形成溶液，再将要处理的碳化硅颗粒加入到溶液中充分搅拌30分钟，然后将颗粒滤出，于120℃烘干，再于研钵中研磨，备用；

(2)将处理后的碳化硅颗粒与己内酰胺单体混合均匀，碳化硅颗粒的加入量为7％，粒度3μm；放入容器内加热至120℃左右，使物料融化，容器抽真空脱水，真空度为10^-1Pa；

(3)打开阀门，解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量：与单体的摩尔比为0.003∶1，抽真空至10^-1Pa，加热到130℃；

(4)打开阀门，解除真空，加入活化剂甲苯二异氰酸酯，加入量：与单体的摩尔比为0.003∶1，混合均匀；

(5)迅速浇铸到已预热至178℃的模具中，保温5分钟后脱模。

Claims (1)

1、一种碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下各步骤：

(1)碳化硅颗粒的预处理：取待处理碳化硅颗粒量的1-4％的偶联剂，将该偶联剂溶于甲苯中形成溶液，偶联剂为：钛酸酯或γ-氨丙基三乙氧基硅烷即KH550，再将要处理的碳化硅颗粒加入到溶液中充分搅拌30分钟，然后将颗粒滤出，于120℃烘干，再于研钵中研磨，备用；

(2)将处理后的碳化硅颗粒与己内酰胺单体混合均匀，其中碳化硅颗粒的加入量为占单体的2-8％，粒度为1-3μm；放入容器内加热至120℃左右，使物料融化，容器抽真空脱水，真空度为10^-1-10^-3Pa；

(3)打开阀门，解除真空，加入催化剂氢氧化钠，加入量：与单体的摩尔比为0.002-0.003∶1，抽真空至10^-1-10^-3Pa，加热到130℃；

(4)打开阀门，解除真空，加入活化剂甲苯二异氰酸酯，加入量：与单体的摩尔比为0.002-0.003∶1，混合均匀；

(5)迅速浇铸到已预热至160-170℃的模具中，保温5分钟后脱模，即为本发明的碳化硅颗粒填充铸型尼龙复合材料。