一種納米改性尼龍材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于高分子材料領域，具體涉及一種以納米粒子改性的尼龍材料及其制備方法。本發(fā)明所述納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：尼龍基體100重量份、納米碳化硅2-6重量份、納米氮化硅3-7重量份、納米二氧化硅4-10重量份、酚醛樹脂5-15重量份、3-10重量份、以及常溫下為液態(tài)的可揮發(fā)溶劑1-10體積份。本發(fā)明所述納米改性尼龍材料無論是拉伸強度、壓縮強度、缺口沖劑強度、熱變形溫度、或是摩擦系數(shù)、導熱率及吸水率均明顯優(yōu)于現(xiàn)有產(chǎn)品，具有極好的應用性能。
【專利說明】一種納米改性尼龍材料

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領域，具體涉及一種以納米粒子改性的尼龍材料。

【背景技術】
[0002] 傳統(tǒng)的耐磨損板材一般為金屬材料，金屬材料制品在使用過程中磨損較快，使用 壽命短、維修工作量大；而且金屬材料不易進行嵌入式安轉、操作困難。改性塑料是我國高 新材料發(fā)展的重點。改性塑料制品不僅能夠達到一些鋼材的強度性能，還具有質(zhì)輕、易加工 成型、高韌性、高抗沖性、耐磨損性等優(yōu)勢。因此，目前"以塑代鋼"的趨勢在很多行業(yè)都顯 現(xiàn)出來。
[0003] 尼龍（PA)又稱聚酰胺，具有優(yōu)異的物理機械性能，同時具有高強度、耐磨和耐化 學腐蝕性等優(yōu)點，因而廣泛應用于汽車制造、電子電氣、機械設備、航天航空等領域。但尼龍 存在低溫和干態(tài)沖擊性能差、缺口沖擊強度低等缺點。而且隨著工業(yè)的發(fā)展，對尼龍部件的 耐磨損性能要求也越來越高。目前，改善尼龍耐磨損摩擦性能的方法主要有添加聚四氟乙 烯、聚乙烯、超高分子兩的聚乙烯等自身摩擦系數(shù)低的高分子材料進行改性，或添加硅油、 礦物油、有機脂等潤滑油、或添加碳纖維、芳胺纖維、二硫化鑰、石墨等有機/無機纖維或粉 狀潤滑材料等方式。
[0004] 這些方法雖然在一定程度上改善了尼龍的摩擦磨損性能，但往往存在著性能比 差、材料物理強度低、材料加工性能差等一系列缺點。而目前的耐磨損尼龍板材耐磨性能提 高，同時要求材料具有高強度、高剛性、良好的尺寸穩(wěn)定性、優(yōu)良的韌性和良好的加工性等 綜合性能。
[0005] 采用先進的納米改性技術可以制備得到綜合性能優(yōu)異的新型改性塑料。用納米材 料改性塑料是新近發(fā)展的一項技術，采用納米改性可以改善材料的耐磨擦性能、力學性能、 熱學性能、阻燃性能以及阻隔性能等。與傳統(tǒng)的塑料改性方法相比，納米材料不僅能全面改 善塑料的綜合性能，還能賦予其獨特的性能，為塑料改性提供了先進、有效的途徑。但是，現(xiàn) 有技術中報道的諸多納米改性技術均需要對納米粒子進行特殊的改性處理才能有效改善 尼龍材料的性能，操作較為復雜，且存在著納米材料在改性基體中分散性能差的問題，也會 影響材料的改性效果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為此，本發(fā)明所要解決的技術問題在于現(xiàn)有技術中采用納米技術改性尼龍材料操 作復雜且效果不理想的問題，進而提供一種具有高強度、高剛性、良好的尺寸穩(wěn)定性及優(yōu)良 的韌性的納米改性尼龍材料。
[0007] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所述的納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：尼 龍基體100重量份、納米碳化硅2-6重量份、納米氮化硅3-7重量份、納米二氧化硅4-10重 量份、胺丙基三乙氧基硅烷〇. 3-1重量份、酚醛樹脂5-15重量份、以及常溫下為液態(tài)的可揮 發(fā)溶劑1-10體積份；所述重量份于體積份為g/mL的關系。
[0008] 優(yōu)選的，所述的納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：尼龍基體100重量份、 納米碳化硅3-5重量份、納米氮化硅4-6重量份、納米二氧化硅6-9重量份、胺丙基三乙氧 基硅烷0. 5-0. 8重量份、酚醛樹脂7-12重量份、以及常溫下為液態(tài)的揮發(fā)溶劑3-8體積份。
[0009] 最優(yōu)的，所述的納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：尼龍基體100重量份、 納米碳化硅4重量份、納米氮化硅5重量份、納米二氧化硅7重量份、胺丙基三乙氧基硅烷 0. 6重量份、酚醛樹脂10重量份、以及常溫下為液態(tài)的可揮發(fā)溶劑5體積份。
[0010] 所述尼龍基體由重量比為1-3 :2-4 :4-6的尼龍6、尼龍12及尼龍66組成。
[0011] 優(yōu)選的，所述尼龍6、尼龍12及尼龍66的重量比為2 :3 :5。
[0012] 所述常溫下為液態(tài)的揮發(fā)溶劑選自烴類。
[0013] 本發(fā)明還公開了一種制備上述納米改性尼龍材料的方法，包括如下步驟：
[0014] (1)按照選定的重量份數(shù)取所述納米碳化硅、納米氮化硅、納米二氧化硅混勻，力口 入至選定體積份的揮發(fā)溶劑中，混勻備用；
[0015] (2)按照選定的重量份數(shù)取所述尼龍基體、胺丙基三乙氧基硅烷、酚醛樹脂及混 勻，并加熱至40-50°C反應l_2h ;隨后以梯度升溫的方式升溫至100-120°C，并繼續(xù)反應 2-3h ；
[0016] (3)將步驟（2)反應后的混合物冷卻至室溫后，加入至步驟（1)中混勻的溶劑中混 勻，并將混勻物料加入雙螺桿擠出機中，在200-220°C下經(jīng)過擠出、冷卻、造粒，即得。
[0017] 所述步驟（2)中，所述梯度升溫方式是指以15-20°c /梯度的方式進行升溫，并在 啟動升溫程序的最初2-3min內(nèi)完成升溫，并維持該溫度下持續(xù)反應1-1. 5小時。
[0018] 本發(fā)明還公開了一種根據(jù)上述方法制備得到的納米改性尼龍材料。
[0019] 本發(fā)明的上述技術方案相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：
[0020] 1、本發(fā)明所述納米改性尼龍材料，利用精心篩選的納米粒子相互配合，對所述尼 龍材料進行改性，并輔以酚醛樹脂及等材料的配合了，所制備得到的尼龍材料無論是拉伸 強度、壓縮強度、缺口沖劑強度、熱變形溫度、或是摩擦系數(shù)、導熱率及吸水率均明顯優(yōu)于現(xiàn) 有產(chǎn)品，具有極好的應用性能；
[0021] 2、本發(fā)明所述材料，利用將所述納米粒子分散于可揮發(fā)溶劑中，并利用其揮發(fā)性 能，使得納米粒子極好的分散于所述尼龍材料中，進一步增強了改性的效果；
[0022] 3、本發(fā)明所述制備方法，利用梯度升溫的形式，進一步提升了原材料的改性性能， 所制得產(chǎn)品性能優(yōu)越。

【具體實施方式】
[0023] 實施例1
[0024] 本實施例所述納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：
[0025] 尼龍基體100kg、納米碳化娃2kg、納米氮化娃7kg、納米二氧化娃4kg、胺丙基三乙 氧基硅烷lkg、酚醛樹脂5kg、以及常溫下為液態(tài)的可揮發(fā)溶劑1L。
[0026] 本實施例所述制備納米改性尼龍材料的方法，包括如下步驟：
[0027] (1)按照選定的重量取所述納米碳化硅、納米氮化硅、納米二氧化硅混勻，加入至 選定體積的揮發(fā)溶劑中，混勻備用；
[0028] (2)按照選定的重量份數(shù)取所述尼龍基體、胺丙基三乙氧基硅烷、酚醛樹脂及混 勻，并加熱至40°C反應l_2h;隨后以15°C的溫差為一個梯度進行梯度升溫程序，具體為在 2-3min將溫度升高15°C，并維持該溫度下持續(xù)反應1-1. 5小時；以此類推，直至體系升溫至 100°C，并繼續(xù)反應2-3h ;
[0029] (3)將步驟（2)反應后的混合物冷卻至室溫后，加入至步驟（1)中混勻的溶劑中混 勻，并將混勻物料加入雙螺桿擠出機中，在200_220°C下經(jīng)過擠出、冷卻、造粒，即得。
[0030] 實施例2
[0031] 本實施例所述納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：
[0032] 尼龍基體100kg、納米碳化娃6kg、納米氮化娃3kg、納米二氧化娃10kg、胺丙基三 乙氧基硅烷〇. 3kg、酚醛樹脂15kg以及常溫下為液態(tài)的可揮發(fā)溶劑10L。
[0033] 本實施例所述制備納米改性尼龍材料的方法，包括如下步驟：
[0034] (1)按照選定的重量取所述納米碳化硅、納米氮化硅、納米二氧化硅混勻，加入至 選定體積的揮發(fā)溶劑中，混勻備用；
[0035] (2)按照選定的重量份數(shù)取所述尼龍基體、胺丙基三乙氧基硅烷、酚醛樹脂及混 勻，并加熱至40°C反應2h;隨后以20°C的溫差為一個梯度進行梯度升溫程序，具體為在 2-3min將溫度升高20°C，并維持該溫度下持續(xù)反應1小時；以此類推，直至體系升溫至 120°C，并繼續(xù)反應3h ;
[0036] (3)將步驟（2)反應后的混合物冷卻至室溫后，加入至步驟（1)中混勻的溶劑中混 勻，并將混勻物料加入雙螺桿擠出機中，在200-220°C下經(jīng)過擠出、冷卻、造粒，即得。
[0037] 實施例3
[0038] 本實施例所述的納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：
[0039] 尼龍基體100kg、納米碳化娃3kg、納米氮化娃6kg、納米二氧化娃6kg、胺丙基三乙 氧基硅烷0. 8kg、酚醛樹脂7kg以及常溫下為液態(tài)的揮發(fā)溶劑3L。
[0040] 本實施例所述制備納米改性尼龍材料的方法，包括如下步驟：
[0041] (1)按照選定的重量取所述納米碳化硅、納米氮化硅、納米二氧化硅混勻，加入至 選定體積的揮發(fā)溶劑中，混勻備用；
[0042] (2)按照選定的重量份數(shù)取所述尼龍基體、胺丙基三乙氧基硅烷、酚醛樹脂及混 勻，并加熱至50°C反應lh;隨后以15°C的溫差為一個梯度進行梯度升溫程序，具體為在 2-3min將溫度升高15°C，并維持該溫度下持續(xù)反應1小時；以此類推，直至體系升溫至 110°C，并繼續(xù)反應2-3h ;
[0043] (3)將步驟（2)反應后的混合物冷卻至室溫后，加入至步驟（1)中混勻的溶劑中混 勻，并將混勻物料加入雙螺桿擠出機中，在200-220°C下經(jīng)過擠出、冷卻、造粒，即得。
[0044] 實施例4
[0045] 本實施例所述的納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：
[0046] 尼龍基體100kg、納米碳化娃5kg、納米氮化娃4kg、納米二氧化娃9kg、胺丙基三乙 氧基硅烷0. 5kg、酚醛樹脂12kg以及常溫下為液態(tài)的揮發(fā)溶劑8L。
[0047] 本實施例所述制備納米改性尼龍材料的方法，包括如下步驟：
[0048] (1)按照選定的重量取所述納米碳化硅、納米氮化硅、納米二氧化硅混勻，加入至 選定體積的揮發(fā)溶劑中，混勻備用；
[0049] (2)按照選定的重量份數(shù)取所述尼龍基體、胺丙基三乙氧基硅烷、酚醛樹脂及混 勻，并加熱至50°C反應l-2h ;隨后以20°C的溫差為一個梯度進行梯度升溫程序，具體為 在2-3min將溫度升高20°C，并維持該溫度下持續(xù)反應1小時；以此類推，直至體系升溫至 110°C，并繼續(xù)反應2-3h ;
[0050] (3)將步驟（2)反應后的混合物冷卻至室溫后，加入至步驟（1)中混勻的溶劑中混 勻，并將混勻物料加入雙螺桿擠出機中，在200-220°C下經(jīng)過擠出、冷卻、造粒，即得。
[0051] 實施例5
[0052] 本實施例所述的納米改性尼龍材料，由如下原料制備而成：
[0053] 尼龍基體100kg、納米碳化娃4kg、納米氮化娃5kg、納米二氧化娃7kg、胺丙基三乙 氧基硅烷0. 6kg、酚醛樹脂10kg以及常溫下為液態(tài)的可揮發(fā)溶劑5L。
[0054] 本實施例所述制備納米改性尼龍材料的方法，包括如下步驟：
[0055] (1)按照選定的重量取所述納米碳化硅、納米氮化硅、納米二氧化硅混勻，加入至 選定體積的揮發(fā)溶劑中，混勻備用；
[0056] (2)按照選定的重量份數(shù)取所述尼龍基體、胺丙基三乙氧基硅烷、酚醛樹脂及混 勻，并加熱至45°C反應l_2h;隨后以18°C的溫差為一個梯度進行梯度升溫程序，具體為在 2-3min將溫度升高18°C，并維持該溫度下持續(xù)反應1. 5小時；以此類推，直至體系升溫至 117°C，并繼續(xù)反應2h ;
[0057] (3)將步驟（2)反應后的混合物冷卻至室溫后，加入至步驟（1)中混勻的溶劑中混 勻，并將混勻物料加入雙螺桿擠出機中，在200-220°C下經(jīng)過擠出、冷卻、造粒，即得。
[0058] 效果例
[0059] 對上述實施例1-5制得的改性尼龍材料進行性能指標測試，具體測試數(shù)據(jù)詳見下 表。
[0060]

【權利要求】
1. 一種納米改性尼龍材料，其特征在于，由如下原料制備而成：尼龍基體100重量份、 納米碳化硅2-6重量份、納米氮化硅3-7重量份、納米二氧化硅4-10重量份、酚醛樹脂5-15 重量份、以及常溫下為液態(tài)的可揮發(fā)溶劑1-10體積份； 所述重量份于體積份為g/mL的關系。
2. 根據(jù)權利要求1所述的納米改性尼龍材料，其特征在于，由如下原料制備而成：尼龍 基體100重量份、納米碳化娃3-5重量份、納米氮化娃4-6重量份、納米二氧化娃6-9重量 份、酚醛樹脂7-12重量份、以及常溫下為液態(tài)的揮發(fā)溶劑3-8體積份。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的納米改性尼龍材料，其特征在于，由如下原料制備而成： 尼龍基體100重量份、納米碳化硅4重量份、納米氮化硅5重量份、納米二氧化硅7重量份、 酚醛樹脂10重量份、以及常溫下為液態(tài)的可揮發(fā)溶劑5體積份。
4. 根據(jù)權利要求1-3任一所述的納米改性尼龍材料，其特征在于，所述尼龍基體由重 量比為1-3 :2-4 :4-6的尼龍6、尼龍12及尼龍66組成。
5. 根據(jù)權利要求4所述的納米改性尼龍材料，其特征在于，所述尼龍6、尼龍12及尼龍 66的重量比為2 :3 :5。
6. 根據(jù)權利要求1-5任一所述的納米改性尼龍材料，其特征在于，所述常溫下為液態(tài) 的揮發(fā)溶劑選自烴類。
【文檔編號】C08K3/36GK104086982SQ201410277302
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月20日 優(yōu)先權日:2014年6月20日
【發(fā)明者】林學芹 申請人:林學芹