专利名称：玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种空心玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材及其制备方法，属材料科学领域。
背景技术：
铸型尼龙是一种性能优良的工程塑料，它具有聚合温度低、工艺简单、结晶度高、分子量大、力学性能优良、减震消音、耐油脂、耐化学腐蚀等特点，在某些场合可代替铜、铝、钢等金属材料。但未经改性的铸型尼龙在实际应用中存在着弯曲强度、抗冲击强度和抗压强度偏低、耐磨性和自润滑性欠佳，磨损率较大、尺寸稳定性不高等缺点，限制了铸型尼龙制品的广泛应用。
因此，发明一种克服铸型尼龙的上述缺陷的改性方法，改善铸型尼龙机械、物理及力学性能，扩大其应用范围是很必要的。
发明内容
本发明的目的是克服铸型尼龙存在种种缺欠，提供了一种玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材及其制备方法。
本发明的上述目的是这样实现的一种玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材，其各组分己内酰胺∶玻璃微珠∶分散剂∶主抗氧剂∶辅助抗氧剂∶稳定剂∶催化剂∶助催化剂的质量比例关系为1∶0.2∶(0.001～0.01)∶(0.002～0.005)∶(0.002～0.005)∶(0.002～0.005)∶(0.002～0.003)∶(0.002～0.003)。
所说的玻璃微珠为中空微粒，壳内含有氮气和二氧化碳等惰性气体，粒度为200～400目。
一种用于玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材的制备方法，以己内酰胺为基本原料，以玻璃微珠为增强耐磨材料，加入甲醇钠催化剂和甲苯二异氰酸酯(TDI)助催化剂，采用模压烧结成型方法制得增强铸型尼龙板材，具体工艺如下1)按上述的玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材质量配比配置所需的各组分，并对玻璃微珠进行表面改性处理；2)将己内酰胺和改性后的空心玻璃微珠加入到反应器中，加热熔融，当温度达到100℃左右时，开启真空泵减压，真空度应达到约1.01MPa，在120～130℃下脱水10～15min，溶液处于沸腾状态，关闭真空泵，停止抽真空；3)打开反应器盖，加入规定配比的催化剂甲醇纳，继续加热使反应器内温度保持130～140℃，并开启真空泵抽真空，真空度应达到约1.01MPa，混合物沸腾，持续20分钟左右，反应器内温度达到140～150℃，停止抽真空；4)将分散剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、稳定剂等加入到反应器内，与己内酰胺、空心玻璃微珠和甲醇钠混合搅拌，并继续按上述方法抽气、减压、除水，持续20分钟，反应器内温度达到150～155℃，真空度达到约1.01MPa，混合物沸腾，持续20分钟左右，关闭真空泵，停止抽真空；5)打开反应器盖，在常压下将助催化剂甲苯二异氰酸酯立即加入反应器内，迅速搅拌均匀，并立即浇注到事先已加热到170～180℃的模具中，合模加压至0.5～40MPa、加热至190～230℃，保持温度聚合25～30分钟，停止加热浇注炉，待温度随炉冷却至60℃以下时，脱模。
所说的对玻璃微珠表面改性处理工艺是用硅烷偶联剂KH550与乙醇溶剂按体积比1∶40混合制成改性剂，玻璃微珠、硅烷偶联剂和乙醇溶剂的配比为100g∶1mL∶40mL，先将规定量的玻璃微珠加入高速混合机中，然后将规定配比的改性剂分2～3次缓慢加入混合机中，使其与玻璃微珠高速混合30分钟以上，停机放料，在120℃的烘干炉中干燥1小时，备用。
本发明所提供的铸型尼龙板材具有良好的机械物理性能和力学性能(见下表)，具有较高的抗冲击强度和抗压强度，良好的自润滑性能和耐磨性，良好的耐热性和尺寸稳定性，并具有良好的机械加工性能，大大地扩大了其应用范围，可以更广泛地应用于机械领域，广泛地代替铁、钢等金属板材。
具体实施例方式
实施例1(1)将20g空心玻璃微珠进行表面改性。处理时，玻璃微珠∶硅烷偶联剂∶乙醇溶剂(95％)的配比为100g∶1mL∶40mL，先将规定量的玻璃微珠加入高速混合机中，然后将规定配比的改性剂分2～3次缓慢加入混合机中，使其与玻璃微珠高速混合30分钟以上，停机放料，在120℃的烘干炉中干燥1小时，备用。
(2)将100g己内酰胺和改性后的空心玻璃微珠加入到反应器中，加热熔融，当温度达到100℃左右时，开启真空泵减压，真空度应达到约1.01MPa，在120～130℃下脱水10～15分钟，溶液处于沸腾状态，关闭真空泵，停止抽真空。
(3)打开反应器盖，加入0.25g催化剂甲醇钠，继续加热使反应器内温度维持130～140℃，并开启真空泵抽真空，真空度应达到约1.01MPa，混合物沸腾，持续20分钟左右，反应器内温度达到140～150℃，关闭真空泵，停止抽真空。
(4)将分散剂0.5g、主抗氧剂0.35g、辅助抗氧剂0.35g、稳定剂0.35g，加入到反应器内，与己内酰胺、空心玻璃微珠和甲醇钠混合搅拌，并继续按上述方法抽气、减压、除水，持续20分钟，反应器内温度达到150～155℃，真空度达到约1.01MPa，混合物沸腾，持续20分钟左右，关闭真空泵，停止抽真空。
(5)打开反应器盖，在常压下将助催化剂甲苯二异氰酸酯0.25g立即加入反应器内，迅速搅拌均匀，并立即浇注到事先已加热到170～180℃的模具中，合模加压(压力0.5～40MPa)、加热(190～230℃)，保持温度聚合25～30分钟，停止加热浇注炉，待温度随炉冷却至60℃以下时，脱模制得改性铸型尼龙。
实施例2(1)将20g空心玻璃微珠进行表面改性。处理时，玻璃微珠∶硅烷偶联剂∶乙醇溶剂(95％)的配比为100g∶1mL∶40mL，先将规定量的玻璃微珠加入高速混合机中，然后将规定配比的改性剂分2～3次缓慢加入混合机中，使其与玻璃微珠高速混合30分钟以上，停机放料，在120℃的烘干炉中干燥1小时，备用。
(2)将100g己内酰胺和改性后的空心玻璃微珠加入到反应器中，加热熔融，当温度达到100℃左右时，开启真空泵减压，真空度应达到约1.01MPa，在120～130℃下脱水10～15分钟，溶液处于沸腾状态，关闭真空泵，停止抽真空。
(3)打开反应器盖，加入0.2g催化剂甲醇钠，继续加热使反应器内温度维持130～140℃，并开启真空泵抽真空，真空度应达到约1.01MPa，混合物沸腾，持续20分钟左右，反应器内温度达到140～150℃，关闭真空泵，停止抽真空。
(4)将分散剂0.1g、主抗氧剂0.2g、辅助抗氧剂0.2g、稳定剂0.2g，加入到反应器内，与己内酰胺、空心玻璃微珠和甲醇钠混合搅拌，并继续按上述方法抽气、减压、除水，持续20分钟，反应器内温度达到150～155℃，真空度达到1.01MPa，混合物沸腾，持续20分钟左右，关闭真空泵，停止抽真空。
(5)打开反应器盖，在常压下将助催化剂甲苯二异氰酸酯0.2g立即加入反应器内，迅速搅拌均匀，并立即浇注到事先已加热到170～180℃的模具中，合模加压(压力0.5～40MPa)、加热(190～230℃)，保持温度聚合25～30分钟，停止加热浇注炉，待温度随炉冷却至60℃以下时，脱模制得改性铸型尼龙。
实施例3(1)将20g空心玻璃微珠进行表面改性。处理时，玻璃微珠∶硅烷偶联剂∶乙醇溶剂(95％)的配比为100g∶1mL∶40mL，先将规定量的玻璃微珠加入高速混合机中，然后将规定配比的改性剂分2～3次缓慢加入混合机中，使其与玻璃微珠高速混合30分钟以上，停机放料，在120℃的烘干炉中干燥1小时，备用。
(2)将100g己内酰胺和改性后的空心玻璃微珠加入到反应器中，加热熔融，当温度达到100℃左右时，开启真空泵减压，真空度应达到约1.01MPa，在120～130℃下脱水10～15分钟，溶液处于沸腾状态，关闭真空泵，停止抽真空。
(3)打开反应器盖，加入0.3g催化剂甲醇钠，继续加热使反应器内温度维持130～140℃，并开启真空泵抽真空，真空度应达到约1.01MPa，混合物沸腾，持续20分钟左右，反应器内温度达到140～150℃，关闭真空泵，停止抽真空。
(4)将分散剂1g、主抗氧剂0.5g、辅助抗氧剂0.5g、稳定剂0.5g，加入到反应器内，与己内酰胺、空心玻璃微珠和甲醇钠混合搅拌，并继续按上述方法抽气、减压、除水，持续20分钟，反应器内温度达到150～155℃，真空度达到约1.01MPa，混合物沸腾，持续20分钟左右，关闭真空泵，停止抽真空。
(5)打开反应器盖，在常压下将助催化剂甲苯二异氰酸酯0.3g立即加入反应器内，迅速搅拌均匀，并立即浇注到事先已加热到170～180℃的模具中，合模加压(压力0.5～40MPa)、加热(190～230℃)，保持温度聚合25～30分钟，停止加热浇注炉，待温度随炉冷却至60℃以下时，脱模制得改性铸型尼龙。
本发明所提供的铸型尼龙板材具有良好的机械物理性能和力学性能(见下表)，具有较高的抗冲击强度和抗压强度，良好的自润滑性能和耐磨性，良好的耐热性和尺寸稳定性，并具有良好的机械加工性能，大大地扩大了其应用范围，可以更广泛地应用于机械领域，广泛地代替铁、钢等金属板材。
增强铸型尼龙性能表(尼龙/玻璃微珠(400目)＝100/20)
权利要求
1.一种玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材，其特征在于各组分己内酰胺∶玻璃微珠∶分散剂∶主抗氧剂∶辅助抗氧剂∶稳定剂∶催化剂∶助催化剂的质量比例关系为1∶0.2∶(0.001～0.01)∶(0.002～0.005)∶(0.002～0.005)∶(0.002～0.005)∶(0.002～0.003)∶(0.002～0.003)。
2.根据权利要求1所述的玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材，其特征在于所说的玻璃微珠为中空微粒，壳内含有氮气和二氧化碳等惰性气体，粒度为200～400目。
3.一种用于玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材的制备方法，其特征在于以己内酰胺为基本原料，以玻璃微珠为增强耐磨材料，加入甲醇钠催化剂和甲苯二异氰酸醋(TDI)助催化剂，采用模压烧结成型方法制得增强铸型尼龙板材，具体工艺如下1)按权利要求1的质量配比配置所需的各组分，并对玻璃微珠进行表面改性处理；2)将己内酰胺和改性后的空心玻璃微珠加入到反应器中，加热熔融，当温度达到100℃左右时，开启真空泵减压，真空度应达到约1.01MPa，在120～130℃下脱水10～15min，溶液处于沸腾状态，关闭真空泵，停止抽真空；3)打开反应器盖，加入规定配比的催化剂甲醇钠，继续加热使反应器内温度保持130～140℃，并开启真空泵抽真空，真空度应达到约1.01MPa，混合物沸腾，持续20分钟左右，反应器内温度达到140～150℃，停止抽真空；4)将分散剂、主抗氧剂、辅助抗氧剂、稳定剂等加入到反应器内，与己内酰胺、空心玻璃微珠和甲醇钠混合搅拌，并继续按上述方法抽气、减压、除水，持续20分钟左右，反应器内温度达到150～155℃，真空度达到约1.01MPa，混合物沸腾，持续20分钟左右，关闭真空泵；5)打开反应器盖，在常压下将助催化剂甲苯二异氰酸酯立即加入反应器内，迅速搅拌均匀，并立即浇注到事先已加热到170～180℃的模具中，合模加压至0.5～40MPa、加热至190～230℃，保持温度聚合25～30分钟，停止加热浇注炉，待温度随炉冷却至60℃以下时，脱模。
4.根据权利要求3所述的用于玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材的制备方法，其特征在于所说的对玻璃微珠表面改性处理工艺是用硅烷偶联剂KH550与乙醇溶剂按体积比1∶40混合制成改性剂，玻璃微珠、硅烷偶联剂和乙醇溶剂的配比为100g∶1mL∶40mL，先将规定量的玻璃微珠加入高速混合机中，然后将规定配比的改性剂分2～3次缓慢加入混合机中，使其与玻璃微珠高速混合30分钟以上，停机放料，在120℃的烘干炉中干燥1小时，备用。
全文摘要
本发明涉及玻璃微珠填充改性铸型尼龙板材及其制备方法，属材料科学领域。本发明以己内酰胺为基本原料，以空心玻璃微珠为增强耐磨材料，以硬脂酸盐为分散剂，并加入主抗氧剂、辅助抗氧剂、稳定剂、甲醇钠催化剂和甲苯二异氰酸酯助催化剂，采用模压烧结成型法制得增强铸型尼龙板材。该板材的各组分的质量配比为己内酰胺100g、玻璃微珠20g、分散剂硬脂酸盐0.1～1g、主抗氧剂(1010)0.2～0.5g、辅助抗氧剂(DSTP)0.2～0.5g，稳定剂0.2～0.5g、催化剂甲醇钠0.2.～0.3g、助催化剂甲苯二异氰酸酯0.2～0.3g。这种增强铸型尼龙板材具有良好的综合机械性能、物理性能和力学性能。
文档编号C08G69/00GK101081927SQ20071005584
公开日2007年12月5日 申请日期2007年7月5日 优先权日2007年7月5日
发明者刘玉梅, 孙丽宁, 苏建, 姜晓莱, 魏传峰, 潘洪达, 戴建国, 何凤江, 卢凤英, 顾雷 申请人:吉林大学