固體潤(rùn)滑陰離子反應(yīng)尼龍及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種固體潤(rùn)滑陰離子反應(yīng)尼龍及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 陰離子反應(yīng)尼龍（鑄型尼龍、反應(yīng)注射尼龍與反應(yīng)擠出尼龍的總稱）由于采用陰 離子聚合的方法，反應(yīng)速度非?？欤鵚簡(jiǎn)稱快速聚合尼龍。運(yùn)類尼龍是一種性能優(yōu)良的工 程塑料，與普通尼龍6相比，其具有分子量較高、結(jié)晶度高、力學(xué)性能、自潤(rùn)滑性能好且成型 制品的尺寸不受限制等特點(diǎn)。因此，陰離子反應(yīng)尼龍?jiān)诘V山、冶金、機(jī)械、輕工、化工、紡織、 造紙、視頻等領(lǐng)域具有普遍應(yīng)用。
[0003] 目前，陰離子反應(yīng)尼龍廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械作為耐磨件，但是隨之技術(shù)的不斷發(fā) 展，單純的陰離子反應(yīng)尼龍已經(jīng)不能滿足要求。然而，陰離子反應(yīng)尼龍的諸多性能，例如力 學(xué)性能、加工性能、摩擦性能W及烙點(diǎn)、結(jié)晶度等，往往不能同時(shí)提高，甚至常常產(chǎn)生此消彼 長(zhǎng)的效果，因而不利于陰離子反應(yīng)尼龍綜合性能的提高。若采用添加多種改性劑或者通過 多個(gè)改性步驟來生產(chǎn)陰離子反應(yīng)尼龍，則需要提高材料成本和設(shè)備成本，增加生產(chǎn)工藝的 復(fù)雜性。因此，開發(fā)能夠W簡(jiǎn)單的原料、條件和簡(jiǎn)化的步驟來生產(chǎn)的性能平衡性良好的陰離 子反應(yīng)尼龍具有明顯的工業(yè)生產(chǎn)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種性能平衡性良好的陰離子反應(yīng)尼龍，其W簡(jiǎn)單的物料 配方通過簡(jiǎn)單的步驟制備得到，并且通過加入適當(dāng)?shù)墓腆w潤(rùn)滑劑，使其不僅具有優(yōu)越的摩 擦性能，同時(shí)還能保持優(yōu)良的力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)陰離子反應(yīng)尼龍性能的平衡改進(jìn)。
[0005] 本發(fā)明的目的還在于提供上述陰離子反應(yīng)尼龍的制備方法，其簡(jiǎn)便易行。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明，提供了一種固體潤(rùn)滑陰離子反應(yīng)尼龍，其由包括反應(yīng)尼龍合成單體 和固體潤(rùn)滑劑的組合物經(jīng)過聚合反應(yīng)制備得到；其中，在所述組合物中，所述反應(yīng)尼龍合成 單體的含量為92-98重量％，所述固體潤(rùn)滑劑的含量為2-8重量％。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，所述反應(yīng)尼龍合成單體為本領(lǐng)域中常用于制備陰離子反應(yīng)尼龍的單 體，如己內(nèi)酷胺和/或十二內(nèi)酷胺。
[0008] 在陰離子反應(yīng)尼龍的制備過程加入潤(rùn)滑劑能夠降低產(chǎn)品的摩擦系數(shù)，提高其耐磨 性。在本領(lǐng)域中，潤(rùn)滑劑主要有固體潤(rùn)滑劑和液體潤(rùn)滑劑。固體潤(rùn)滑劑的減摩機(jī)理是：固體 潤(rùn)滑劑在陰離子反應(yīng)尼龍表面形成轉(zhuǎn)移膜，從而減小摩擦力。液體潤(rùn)滑劑的減摩機(jī)理是：油 滴被均勻、穩(wěn)定地分布在尼龍?bào)w內(nèi)，好像被"凍結(jié)"一樣不會(huì)自行析出，只有處于表層的油滴 可滲出到表面起潤(rùn)滑作用。
[0009] 在本發(fā)明中，選用固體潤(rùn)滑劑作為添加劑，W提高陰離子反應(yīng)尼龍的耐磨性，并且 不會(huì)大幅影響其力學(xué)性能等。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明，固體潤(rùn)滑劑可W選自石墨、二硫化鋼、聚四氣乙締、娃灰石、稀上、碳 纖維和油脂中的至少一種，優(yōu)選為二硫化鋼和/或聚四氣乙締。
[0011] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，固體潤(rùn)滑劑為W重量計(jì)的二硫化鋼比聚四氣乙締為 1:50-9:1，并優(yōu)選1:25-2:1的混合固體潤(rùn)滑劑。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在所述組合物中，所述反應(yīng)尼龍合成單體的含量為 94-98重量％，優(yōu)選95-97重量％。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在所述組合物中，所述固體潤(rùn)滑劑的含量為2-6重 量％，優(yōu)選為3-5重量％，最優(yōu)選4重量％。如前文所述，在陰離子反應(yīng)尼龍的改性中，某 一方面性能的改進(jìn)往往導(dǎo)致其他性能的下降，甚至得不償失。運(yùn)是本領(lǐng)域中常常面臨的一 個(gè)難點(diǎn)，而解決該難點(diǎn)的思路通常是通過增加各種相應(yīng)添加劑來抵消某個(gè)方面的性能的下 降，或者通過多個(gè)加工步驟對(duì)中間體或產(chǎn)品進(jìn)行改性，從而耗費(fèi)較多的人力物力。然而在本 發(fā)明中，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過選擇合適的添加劑及其合適的用量，能夠使產(chǎn)品的各方面性能 得到很好地平衡。具體地，在本發(fā)明中，只要選擇適宜的固體潤(rùn)滑劑，并將其用量控制得當(dāng)， 則在改進(jìn)陰離子反應(yīng)尼龍的摩擦性能的同時(shí)，不需要其他添加劑或者改性步驟，也能使力 學(xué)性能等其他關(guān)鍵性能保持在良好的或者可接受的水平。
[0014]在一些實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的陰離子反應(yīng)尼龍通過由反應(yīng)尼龍合成單體和固 體潤(rùn)滑劑組成的組合物通過聚合反應(yīng)制備得到。目P，反應(yīng)原料僅包括反應(yīng)尼龍合成單體和 固體潤(rùn)滑劑，而不需要添加其他改性劑進(jìn)行反應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明，在運(yùn)種情況下也能夠獲得具 有良好的性能平衡性（如摩擦性能和力學(xué)性能的良好平衡性）的陰離子反應(yīng)尼龍。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種根據(jù)本發(fā)明提供的如上所述的陰離子反應(yīng)尼龍的制備 方法，包括將反應(yīng)尼龍合成單體和固體潤(rùn)滑劑加入反應(yīng)蓋中形成組合物，并加入催化劑和 活化劑，加熱脫水，然后將反應(yīng)器中的物流混勻，倒入預(yù)熱的模具中聚合成型，取出冷卻。
[0016]在一個(gè)【具體實(shí)施方式】中，將反應(yīng)尼龍合成單體分兩部分（優(yōu)選1:1)分別裝入反應(yīng) 蓋A和B中，向反應(yīng)蓋A中加入固體潤(rùn)滑劑，反應(yīng)蓋A和B分別抽真空脫水；然后向反應(yīng)蓋 A添加催化劑，向反應(yīng)器B添加活化劑，反應(yīng)器A和B繼續(xù)抽真空脫水；將反應(yīng)蓋A和B中 的物料混合均勻，倒入預(yù)熱的模具中成型。
[0017]根據(jù)本發(fā)明提供的方法，抽真空脫水的溫度為110-14(TC，優(yōu)選為130-140°C;抽真 空脫水的時(shí)間為5-30min。
[0018]根據(jù)本發(fā)明提供的方法，模具預(yù)熱溫度為140-180°C，優(yōu)選160-170°C;在模具中的 成型時(shí)間為5-30min。
[0019]在本發(fā)明中，優(yōu)選抽真空脫水，真空度<0.1 MPa。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明提供的方法制備的陰離子反應(yīng)尼龍，從模具中取出冷卻后，可W根據(jù) 需要進(jìn)行進(jìn)一步加工，如加工成各種需要的試樣。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的方法，所述催化劑可W選自氨氧化鋼、氨氧化鐘、甲醇鋼、乙醇鋼、己 內(nèi)酷胺鹽和格氏試劑中的至少一種，優(yōu)選氨氧化鋼和/或氨氧化鐘。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，所述活化劑可W選自異氯酸醋、橫酸醋、簇酸醋和酷基內(nèi)酷胺中的至 少一種。所述活化劑的作用為增加反應(yīng)物反應(yīng)活性和催化劑催化活性使得聚合反應(yīng)更加完 全。
[0023]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過使用適宜的潤(rùn)滑劑，尤其使用特定含量的固體潤(rùn)滑劑與 尼龍單體一起反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了W簡(jiǎn)單而恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物配方制備得到具有明顯改進(jìn)的耐磨性， 同時(shí)具備良好的力學(xué)性能，合適的結(jié)晶度和烙點(diǎn)的陰離子反應(yīng)尼龍。本發(fā)明具有顯著的工 藝生產(chǎn)價(jià)值和意義。
【附圖說明】
[0024] 圖1顯示了實(shí)施例1-4和對(duì)比例1的固體潤(rùn)滑陰離子反應(yīng)尼龍的DSC曲線；
[0025] 圖2顯示了實(shí)施例1-4和對(duì)比例1的潤(rùn)滑劑含量對(duì)材料摩擦性能的影響；
[0026] 圖3顯示了實(shí)施例1-4和對(duì)比例1的載荷對(duì)固體潤(rùn)滑尼龍摩擦系數(shù)的影響；
[0027] 圖4顯示了實(shí)施例1-4和對(duì)比例1的固體潤(rùn)滑劑含量對(duì)反應(yīng)尼龍摩擦系數(shù)的影 響。
[0028] 在上述附圖中，標(biāo)記"含量0%"指代對(duì)比例1 含量2%"指代實(shí)施例1 含量 4% "指代實(shí)施例2 含量6% "指代實(shí)施例3 含量8% "指代實(shí)施例4。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步解釋，但應(yīng)理解，本發(fā)明的范圍并不限于 運(yùn)些具體實(shí)施例。
[0030] 部分反應(yīng)原料： 陽(yáng)的1 ] 己內(nèi)酷胺：優(yōu)級(jí)品，岳陽(yáng)石化； 陽(yáng)03引化0H:催化劑，分析純，天津試劑廠；
[0033] C20P:活化劑，德國(guó)布呂格曼化工有限公司。
[0034] 性能測(cè)試：
[0035] 拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率按GB/T1040-2008測(cè)試，室溫，拉伸速率為50mm/min;
[0036] 彎曲強(qiáng)度按GB/T9341-2008測(cè)試，速率為2mm/min;
[0037] 沖擊強(qiáng)度按GB/T1043. 1-2006 測(cè)試； 陽(yáng)0測(cè)壓縮強(qiáng)度（25%應(yīng)變）按68/11041-2008測(cè)試；
[0039] 面接觸摩擦系數(shù)、磨損量按運(yùn)裝貨車158號(hào)文件執(zhí)行；
[0040] 線接觸摩擦系數(shù)、磨痕寬度、磨損量按照GB/T3960執(zhí)行。 陽(yáng)〇W 實(shí)施例1
[0042] 將49重量份的己內(nèi)酷胺和2重量份的固體潤(rùn)滑劑（自制固體潤(rùn)滑劑：二硫化鋼與 聚四氣乙締混合物重量比為1:20)加入A反應(yīng)蓋，將49重量份的己內(nèi)酷胺加入B反應(yīng)蓋， A、B兩蓋同時(shí)加熱，待己內(nèi)酷胺烙融時(shí)，抽真空脫水（真空度0.lMPa)，10min后停止抽真空。
[0043] 向A蓋加入催化劑化0H，向B蓋加入活化劑C20P，A、B兩蓋同時(shí)抽真空脫水，溫度 控制在135±5°C，15min之后停止抽真空。 W44] 將A、B兩蓋中的物料混勻，倒入已預(yù)熱至165°C的模具中，10分鐘后脫模。冷卻至 室溫，加工成試樣。 W45] 對(duì)試樣的性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表1-3W及圖1-4。
[0046] 實(shí)施例2
[0047] 將48重量份的己內(nèi)酷胺和4重量份的固體潤(rùn)滑劑（自制固體潤(rùn)滑劑：二硫化鋼 與聚四氣乙締混合物重量比為1:20)加入A反應(yīng)蓋，將48重量份的己內(nèi)酷胺加入B反應(yīng) 蓋，A、B兩蓋同時(shí)加熱，待己內(nèi)酷胺烙融時(shí)，抽真空脫水（真空度0.IMPa)，lOmin后停止抽 真空。 W48] 向A蓋加入催化劑化OH,向B蓋加入活化劑C20P，A、B兩蓋同時(shí)抽真空脫水，溫度 控制在135±5°C，15min之后停止抽真空。 W例將A、B兩蓋中的物料混勻，倒入已預(yù)熱至165°C的模具中，10分鐘后脫模。冷卻至 室溫，加工成試樣。
[0050] 對(duì)試樣的性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表1-3W及圖1-4。 陽(yáng)0川實(shí)施例3
[0052] 將47重量份的己內(nèi)酷胺和6重量份的固體潤(rùn)滑劑（自制固體潤(rùn)滑劑：二硫化鋼 與聚四氣乙締混合物重量比為1:20)加入A反應(yīng)蓋，將47重量份的己內(nèi)酷胺加入B反應(yīng) 蓋，A、B兩蓋同時(shí)加熱，待己內(nèi)酷胺烙融時(shí)，抽真空脫水（真空度0.IMPa)，lOmin后停止抽 真空。
[0053] 向A蓋加入催化劑化0H，向B蓋加入活化劑C20P，A、B兩蓋同時(shí)抽真空脫水，溫度 控制在135±5°C，15min之后停止抽真空。
[0054] 將A、B兩蓋中的物料混勻，倒入已預(yù)熱至165°C的模具中，10分鐘后脫模。冷卻至 室溫，加工成試樣。
[0055] 對(duì)試樣的性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果見表1-3W及圖1-4。
[0056] 實(shí)施例4
[0057] 將46重量份的己內(nèi)酷胺和8重量份的固體潤(rùn)滑劑（自制固體潤(rùn)滑劑：二硫化鋼 與聚四氣乙締混合物重量比為1:20)加入A反應(yīng)蓋，將46重量份的己內(nèi)酷胺加入B反應(yīng) 蓋，A、B兩蓋同時(shí)加熱，待己內(nèi)酷胺烙融時(shí)，抽真空