[发明专利]一种连续纤维增强尼龙与金属复合制备制件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纤维增强尼龙与金属材料复合，制备复合材料制件的方法。该方法使尼龙6单体在金属表面原位聚合，一次成型尼龙6与金属的复合制件。

背景技术

铸型尼龙(MC尼龙)材料，一般是单体己内酰胺，经过真空脱水，加热反应成型制得，具有聚合温度低、工艺简单、结晶度高、分子量大、耐磨耗、自润滑、使用温度范围较宽等特点，是铜、铝等有色金属较为理想的替代材料，但与金属材料相比存在韧性较差、冲击强度偏低的缺点。

解决韧性差的问题的方法主要有三种：第一种是加入增塑剂；第二种是开发研制新的催化剂或选用多官能团助催化剂；第三种是共聚改性，目前常采用嵌段共聚方法改性，即采用一种端基已被活化了的“长链活性剂”，并以此引发己内酰胺的阴离子聚合，最终获得聚酰胺嵌段共聚物。这种嵌段共聚物是由聚酰胺硬链段提供材料的强度、刚度、模量、耐热性、耐磨性等；而由软段提供材料的冲击性、柔韧性和低温性等。

纤维是普遍应用的增强材料，在较好的界面结合的情况下，纤维起到传递应力的作用。填充大量的纤维显著地改变铸型尼龙材料的性能，其机械强度可以接近于一般的金属铸品。制品的硬度增加，耐热性大大提高，膨胀系数减小，吸水率降低，尺寸稳定性得到改善。

目前将纤维增强热塑性树脂粘接于金属基体的研究工作主要集中于热压成型的方法，这种方法是将树脂的粉料或粒料先涂覆于金属基体的表面，在一定的温度下熔融树脂，再施加一定的压力，使其粘结于金属的表面。但是这种成型方法所得复合材料的树脂与纤维的界面粘结性差，操作复杂，能量消耗高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单，方便，纤维和基体的界面结合好的连续纤维增强尼龙与金属复合制备制件的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种连续纤维增强尼龙与金属复合制备制件的方法，其特征在于，该方法包括：在模具底部放入处理过的金属板，在金属板的上方放置与金属板同样面积的纤维，然后密闭模具，并加热至单体反应所需的温度；将真空熔融脱水的己内酰胺液体，在一定温度下，浇入模具中，保温反应5～30分钟，降温脱模，即得产品。

该方法还包括：将真空熔融脱水的己内酰胺液体，加入适量增韧剂，加热到一定的温度使其熔融混合而的得到混合液，在一定温度下，浇入模具中，保温反应5～30分钟，降温脱模，即得产品。

该方法具体包括：

(1)金属板的处理：用喷砂机处理金属表面，喷砂机的喷嘴距离金属板的表面4cm左右，直到得到表面均一的金属板；

(2)反应单体的准备：向反应釜中依次投入己内酰胺、一定量添加剂和NaOH水溶液，启动真空泵，压力低于3mmHg后开始加热，维持整个过程压力低于3mmHg，并在温度高于树脂熔点温度时使熔体回流、溅调，当回流管最上端炽热时停止抽真空，将熔体加热至100℃～200℃；

(3)纤维的准备：将选用好的纤维材料，在80～120℃的通风烘箱烘烤10～60分钟，制备成相应的形状放入模具中，铺放在金属板的上方；

(4)复合材料的成型：向反应釜中加入一定量的甲苯二异氰酸酯，搅拌均匀后，通过高压氮气将反应釜中的熔体注入模具中，保温聚合，冷却脱模后即得制品。

所述的金属板包括碳钢、铁、不锈钢、铝、铜、锌的纯金属或合金。

所述的增韧剂包括尼龙类、聚氨酯类、ABS、聚醚类、带羟基的聚四氢呋喃和带有氨基的液体橡胶。

所述的增韧剂的加入量为尼龙基体的2％～30％重量，优选4％～20％重量。

所述的纤维可用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、植物纤维和凯夫拉等，纤维组合方式可为纤维束，可为纤维布，也可是纤维毡。

所述添加剂包括消泡剂。

与现有技术相比，本发明采用树脂单体在金属基体表面原位聚合的方法制备树脂金属复合制件，纤维(玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉纤维等)均匀分布在基体中，由于浇铸入模具的是粘度很小的单体树脂混熔体，纤维的浸渍效果好，所以纤维和基体的界面结合好，从而起到很好的传递应力作用，对基体增强增韧，二种改性方法的复合作用可以对基体材料的性能有更大的提高，工艺简单，方便。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图1中，1-反应釜  2-模具  3-铁夹  4-进料口  5-排气空  6-加热棒  7-回流冷凝管  8-进气口。

具体实施方式

以下结合具体实施例来说明本发明所涉及的方法和工艺。

实施例1