專利名稱：一種分子篩/澆鑄尼龍6復合材料及其制備方法和應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于高分子材料領域，尤其涉及一種分子篩/澆鑄尼龍6復合材料及其制備方法和應用。
背景技術：
澆鑄尼龍6 (MCPA6)是指由己內酰胺單體在堿作催化劑條件下，通過陰離子開環(huán)聚合得到的一種新型工程塑料。該種塑料生產工藝簡單，分子量大，可以替代銅、鈀等金屬及其合金，以塑代鋼，在傳動裝置中得到廣泛的應用。目前許多高檔列車的驅動軸，超大型礦山機械的齒輪都已采用MCPA6代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬制品；在國防科技領域，衛(wèi)星地面接收站的罩殼，潛水艇上用的靜音夾層，都已采用MCPA6。
但是純的MCPA6存在抗沖擊性能差，吸水率高；在高溫、高負荷下使用的零件，其耐磨性、自潤滑性欠佳；并且由于尺寸穩(wěn)定性不穩(wěn)定，常造成機械配合偏差的缺點。醫(yī)用齒輪主要應用于各種醫(yī)療及其輔助器械上，如人造關節(jié)，假肢傳動部位，目前醫(yī)用齒輪主要以金屬材料制作，由于金屬比重大，給患者帶來了很多額外的負擔。研制重量輕、抗負荷能力強、組織相容性好的醫(yī)用復合材料對于需要植入假體材料的患者非常必要。

發(fā)明內容
針對現有技術中純的MCPA6存在的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種分子篩/澆鑄尼龍6復合材料及其制備方法和應用，本發(fā)明所述復合材料耐磨性能好，克服了純MCPA6具有的抗沖擊性能差、潤滑性能差的缺點，可用于醫(yī)療輔助器械，具有廣泛的應用價值和良好的市場前景。為實現上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術方案予以實現—種分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的制備方法，它包括以下步驟在反應器中將100份已內酰胺恒溫加熱至固體融熔為液體，向反應器中添加0. 4-5份氫氧化鈉，減壓蒸餾抽真空脫水，并升溫至125-135°C;將0. 4-5份分子篩置于馬弗爐中加熱至500-600°C，氮氣保護下冷卻至室溫，向冷卻后的分子篩中添加TDI并混合均勻，所述TDI體積與氫氧化鈉質量比為1:1，將分子篩與TDI的混合物加入到已經減壓蒸餾的己內酰胺中，搖勻迅速倒入模具中，脫模制得復合材料。對上述技術方案的進一步改進所述抽真空時保持真空度為0. 005-0. 010。對上述技術方案的進一步改進將所述已內酰胺于90_95°C下加熱融熔為液體。對上述技術方案的進一步改進所述抽真空時間為20-30分鐘。對上述技術方案的進一步改進所述分子篩在馬弗爐中恒溫加熱2-3小時。對上述技術方案的進一步改進所述分子篩、TDI和已內酰胺的反應物倒入模具中在170°C下保持30分鐘后脫模。本發(fā)明還提供了分子篩/澆鑄尼龍6復合材料及其在制備醫(yī)用輔助器械中的應用，所述醫(yī)用輔助器械為假肢、人造關節(jié)或醫(yī)用齒輪。
與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明利用分子篩納米尺寸的孔洞以及較強的極性，能夠與極性的MCPA6具有良好的界面相容性的特點，首次采用分子篩對MCPA6進行改性?？梢岳贸暡?、煮沸浸潰法將己內酰胺注入分子篩內部，進行陰離子原位聚合制備了分子篩/MCPA6復合材料。本發(fā)明通過己內酰胺陰離子原位聚合法合成了具有耐高溫、組織相容性好、抗沖性能強的分子篩/MC尼龍復合材料。制備的分子篩/MCPA6復合材料的沖擊強度、硬度等力學性能測試顯著優(yōu)于純MCPA6 ;利用DSC、TGA、掃描電子顯微鏡、紅外光譜(FITR)、偏光顯微鏡等測試方法對分子篩/MCPA6復合材料進行了微觀表征后，發(fā)現該新型復合材料的熱分解溫度和結晶溫度均得以提高，其性能大幅度提升，可以成為一種極有潛力的醫(yī)用傳動裝置原材料。結合附圖閱讀本發(fā)明的具體實施方式
后，本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點將變得更加清
·/E. o


圖1是本發(fā)明所述分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的DSC曲線，所述DSC曲線為升
溫曲線。圖2是本發(fā)明所述分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的DSC曲線，所述DSC曲線為降
溫曲線。圖3是本發(fā)明所述分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的FTIR光譜圖。圖4是本發(fā)明所述分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的掃描電鏡圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明的技術方案作進一步詳細的說明。一、本發(fā)明制備所述分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的原位聚合原理分子篩具有獨特規(guī)整的晶體結構、空闊的孔道體系、較大的比表面積。分子篩與MCPA6制備復合材料的機理具體為(I)分子篩晶體內存在庫侖場，使分子篩表現出很大的極性，從而與極性的MC尼龍基體親核性好。(2)分子篩表面豐富的硅羥基，一方面可以通過氫鍵改善分子篩與MC尼龍基體的界面粘結力，另一方面使表面接枝聚合成為可能。而且本發(fā)明還利用硅羥基對分子篩表面進行改性。(3)分子篩晶體顆粒為空間架狀結構，存在大量孔洞，為貫穿聚合提供可能性。(4)分子篩具有均勻的粒徑和較窄的粒徑分布，可以作為結晶性聚合物的成核劑。通過改變結晶聚合物的晶型或晶粒大小，從而改善聚合物性能。本發(fā)明利用分子篩的上述特性，利用原位聚合制備具有良好的綜合性能的分子篩/MCPA6復合材料。二、反應方程式己內酰胺單體在弓I發(fā)劑作用下，首先生成較為穩(wěn)定的內酰胺陰離子(I)
權利要求
1.一種分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的制備方法，其特征在于它包括以下步驟在反應器中將100份已內酰胺恒溫加熱至固體融熔為液體，向反應器中添加O. 4-5份氫氧化鈉，減壓蒸餾抽真空脫水，并升溫至125-135 ;將0. 4-5份分子篩置于馬弗爐中加熱至 500-600°C，氮氣保護下冷卻至室溫，向冷卻后的分子篩中添加TDI并混合均勻，所述TDI體積與氫氧化鈉質量比為1:1，將分子篩與TDI的混合物加入到已經減壓蒸餾的己內酰胺中， 搖勻迅速倒入模具中，脫模制得復合材料。
2.根據權利要求1所述的分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的制備方法，其特征在于所述抽真空時保持真空度為O. 005-0. 010。
3.根據權利要求2所述的分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的制備方法，其特征在于將所述已內酰胺于90-95°C下加熱融熔為液體。
4.根據權利要求2所述的分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的制備方法，其特征在于所述抽真空時間為20-30分鐘。
5.根據權利要求2所述的分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的制備方法，其特征在于所述分子篩在馬弗爐中恒溫加熱2-3小時。
6.根據權利要求2所述的分子篩/澆鑄尼龍6復合材料的制備方法，其特征在于所述分子篩、TDI和已內酰胺的反應物倒入模具中在170°C下保持30分鐘后脫模。
7.根據權利要求1-6任一項所述的制備方法制得的分子篩/澆鑄尼龍6復合材料。
8.根據權利要求7所述的分子篩/澆鑄尼龍6復合材料在制備醫(yī)用輔助器械中的應用。
9.根據權利要求7所述的分子篩/澆鑄尼龍6復合材料在制備醫(yī)用輔助器械中的應用，其特征在于所述醫(yī)用輔助器械為假肢、人造關節(jié)或醫(yī)用齒輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種分子篩/澆鑄尼龍6復合材料及其制備方法和應用，將已內酰胺加熱至液體，添加氫氧化鈉，抽真空并升溫；高溫加熱分子篩，向冷卻后的分子篩中添加TDI，然后將分子篩與TDI的混合物加入到已經減壓蒸餾的己內酰胺中，脫模制得復合材料。本發(fā)明將己內酰胺注入分子篩內部，進行陰離子原位聚合制備分子篩/MCPA6復合材料，制備的分子篩/MCPA6復合材料的沖擊強度、硬度等力學性能測試顯著優(yōu)于純MCPA6；利用DSC、掃描電子顯微鏡、紅外光譜等測試方法對分子篩/MCPA6復合材料進行了微觀表征后，發(fā)現該新型復合材料的熱分解溫度和結晶溫度均得以提高，其性能大幅度提升，可以用于制備醫(yī)用輔助器械。
文檔編號C08K3/34GK102993436SQ20121058020
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者林憲如, 李知遠 申請人:青島市市立醫(yī)院