專利名稱：一種納米改性尼龍復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于采用納米改性劑改性高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米改性尼龍復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
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裝，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、耐磨性等優(yōu)勢。因此，目前“以塑代剛”的趨勢在很多行業(yè)都顯現(xiàn)出來。尼龍(PA)具有高強度、耐磨、耐油和耐化學(xué)腐蝕性等優(yōu)點，因而廣泛應(yīng)用于汽車制造、電子電氣、機械設(shè)備、航空航天等領(lǐng)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的要求也越來越高。目前， 改善尼龍耐磨損擦性能的方法主要有添加聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等自身摩擦系數(shù)較低的高分子材料，添加硅油、礦物油、有機脂等潤滑油，或添加碳纖維、芳胺纖維、二硫化鉬、石墨等有機/無機纖維或粉體狀潤滑材料等。這些方法雖然在一定程度上改善了尼龍的摩擦磨損性能，但往往存在著性能價格比差、材料物性強度低、材料加工性能差等一系列缺點。而目前的耐磨損尼龍板材不僅要求耐磨性提高，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的綜合性能。采用先進的納米改性技術(shù)可以制備得到綜合性能優(yōu)異的新型改性塑料。納米材料是指平均粒徑在納米量級(I-IOOnm)范圍內(nèi)固體材料的總稱。用納米材料改性塑料是近幾年發(fā)展的一項新技術(shù)，納米改性劑可以改善塑料的耐摩擦性能、力學(xué)性能、熱學(xué)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，目前存在的納米改性尼龍復(fù)合材料，主要是通過將普通無機納米粒子(如納米二氧化硅、粘土納米等)對尼龍進行改性，其缺點是普通無機納米材料在改性基體中的分散性不好，易發(fā)生團聚，影響改性的效果；此外，普通無機納米材料一般只能增加尼龍材料的剛性，對于尼龍韌性的提高作用不大；從制備方法來說，采用普通無機納米材料制備尼龍復(fù)合材料，需要對其進行表面化學(xué)改性，操作繁雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨性能好、強度高和韌性高的納米改性尼龍復(fù)合材料。本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種上述納米改性尼龍復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于它由以下重量配比的原料制得尼龍合金70 85%，納米改性劑廣10%，增韌劑5 20%，其它助劑廣10% ； 所述納米改性劑為多面體低聚倍半硅氧烷(Polyhedral Oligomeric Silsexquioxane,簡稱P0SS)；所述其它助劑為增溶劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和加工助劑。POSS是一種近年來在國際上受到廣泛關(guān)注并逐漸進行應(yīng)用的聚合物增強材料。 POSS是以Si-O為骨架連接而成的環(huán)狀納米級籠形分子，其結(jié)構(gòu)主要具備如下兩個特點 (1)包含有Si和0組成的無機骨架結(jié)構(gòu)，賦予POSS良好的剛性和穩(wěn)定性；(2)外部連接烷烴取代基或活性反應(yīng)基團，有機基團能夠改善POSS與聚合物之間的相容性，反應(yīng)性基團可以實現(xiàn)POSS與聚合物之間的化學(xué)鍵合作用。POSS可以作為添加劑通過物理混合或化學(xué)交聯(lián)作用與通用聚合物基體相結(jié)合，從而提高聚合物基體的性能。POSS與有機聚合物復(fù)合時可以形成有機-無機雜化的納米增強聚合物，顯著提高聚合物的耐磨性、耐熱性、抗氧化性、 表面硬度和力學(xué)性能等。由于POSS單體在混合過程中是可溶性的，所以可以形成真正意義上分子級水平上分散的聚合物，這對于提高聚合物的綜合性能具有十分重要的意義。進一步，發(fā)明人經(jīng)過一系列試驗研究及總結(jié)，采用本發(fā)明各組分及其相應(yīng)比例配合使用，從而充分地利用POSS的剛性、穩(wěn)定性和相容性等特點與尼龍基體很好地結(jié)合起來，所得POSS改性尼龍具有耐磨、高強度、高韌性等綜合性能優(yōu)異的特點，滿足機械、電子、醫(yī)療設(shè)備、鐵路、汽車、體育器材等領(lǐng)域耐磨損板材的要求。本發(fā)明多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)優(yōu)選為三硅醇異丁基倍半硅氧烷 (TriSilanolIsobutyl-POSS)、三硅醇苯基倍半硅氧烷(TriSilanolPheny-POSS)或甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷(Methacryl-POSS)。三硅醇異丁基倍半硅氧 g(l，3，5，7，9，ll，14-!feptaisobutyltricyclo [7.3.3. 1(5，11)] h印tasiloxane-endo-3, 7，14-triol，簡稱 TriSilanolIsobutyl POSS) 產(chǎn)品號S01450,分子式C28H66O12Si7,分子量791. 42，結(jié)構(gòu)如下
O(CH3)3
\\一"OH
OH
C(CH3)3 ρ, π/
！ \
h ,
\i / 6 Si---^.J,
C(CH1)3 ^ 、-
O(CH3)3
三硅醇苯基倍半硅氧燒(1，3，5，7，9，11，14-H印taphenyltricyclo [7. 3. 3. 1 (5，110)] h印tasiloxane-endo-3, 7，14-trio，簡稱 TriSilanolPhenyl P0SS)產(chǎn)品號 S01458，分子式C42H38O12Si7,分子量931. 34，結(jié)構(gòu)如下
權(quán)利要求
1.一種納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于它由以下重量配比的原料制得尼龍合金70 85%，納米改性劑廣10%，增韌劑5 20%，其它助劑廣10% ；所述納米改性劑為多面體低聚倍半硅氧烷；所述其它助劑為增溶劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和加工助劑。
2.如權(quán)利要求1所述的納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述多面體低聚倍半硅氧烷為三硅醇異丁基倍半硅氧烷、三硅醇苯基倍半硅氧烷或甲基丙烯酰氧基倍半硅氧烷。
3.如權(quán)利要求1或2所述的納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述尼龍合金為兩種或兩種以上尼龍的共混物。
4.如權(quán)利要求3所述的納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述尼龍合金為尼龍6 和尼龍11共混合金；或，尼龍66和尼龍11共混合金；或，尼龍6和尼龍12共混合金；或， 尼龍66和尼龍12共混合金；或，尼龍6和尼龍1010共混合金；或，尼龍66和尼龍1010共混合金；或，尼龍6與尼龍66共混合金。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述增韌劑為熱塑性彈性體接枝馬來酸酐、聚乙烯接枝馬來酸酐或三元乙丙橡膠接枝馬來酸酐。
6.如權(quán)利要求4或5所述的納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述尼龍合金中，尼龍11占含有尼龍11的尼龍合金總重量的1(Γ40%，尼龍12占含有尼龍12的尼龍合金總重量的10 40%，尼龍1010占含有尼龍1010的尼龍合金總重量的10 40%，尼龍6占尼龍6與尼龍66共混合金總重量的10 40%。
7.如權(quán)利要求1-6任一所述的納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于所述增韌劑與所述納米改性劑的重量比為4 1和/或所述增韌劑和所述納米改性劑重量之和占原料總重量的 15%。
8.如權(quán)利要求7所述的納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于以占原料總重量百分含量計，所述尼龍合金為75 85%，所述納米改性劑為2. 5 5%，所述增韌劑為10 20%。
9.如權(quán)利要求8所述的納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于以占原料總重量百分含量計，所述尼龍合金為80%，所述納米改性劑為3%，所述增韌劑為12%。
10.如權(quán)利要求1-9任一所述的納米改性尼龍復(fù)合材料的制備方法，其特征在于將所述重量配比的各原料充分?jǐn)嚢杈鶆虻门浠炝希賹⑴浠炝霞尤氲诫p螺桿擠出機中，在 210j90°C下經(jīng)過擠出、冷卻、造粒，即得產(chǎn)品。
全文摘要
一種納米改性尼龍復(fù)合材料，其特征在于它由以下重量配比的原料制得尼龍合金70~85%，納米改性劑1~10%，增韌劑5~20%，其它助劑1~10%；所述納米改性劑為多面體低聚倍半硅氧烷；所述其它助劑為增溶劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑和加工助劑。本發(fā)明納米改性尼龍復(fù)合材料具有性價比高，耐磨、高強度、高韌性，以及高剛性、較好的尺寸穩(wěn)定性和加工性等優(yōu)點，滿足了機械、電子、醫(yī)療設(shè)備、鐵路、汽車、體育器材等領(lǐng)域耐磨損板材的要求。本發(fā)明納米改性尼龍復(fù)合材料制備工藝簡單易操作，適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號C08K5/549GK102382452SQ201010607169
公開日2012年3月21日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者劉玉榮, 唐英, 宋仲容, 張進, 涂銘旌 申請人:重慶文理學(xué)院