[发明专利]一种低温高韧性硅氧烷共聚MC尼龙的聚合制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用阴离子聚合法制备低温高韧性硅氧烷共聚MC尼龙的合成方法，属于材料科学技术领域。

背景技术

单体浇铸尼龙（简称MC尼龙）是60年代初应用己内酰胺的阴离子聚合技术制备的工程塑料，它在合成机理上完全不同于水解尼龙，它是以阴离子聚合为特征的链式聚合反应。该反应可以借助活化剂降低反应的活化能，因而聚合温度较低(160-190℃)，聚合收率高，反应速度快，平均分子量、结晶度、密度高，机械强度、刚度、耐磨性能比一般尼龙大，耐化学性能好，吸水性小，尺寸稳定性好。目前，MC尼龙在许多领域中正逐步替代铜、铝、钢铁等金属材料，广泛用于机械、石油化工、纺织、交通、建筑、冶金等行业。

未经改性的MC尼龙在实际应用中存在着低温韧性较差，耐磨性和自润滑性欠佳等缺点，难以承受特殊低温环境及适应高速传动器械的要求，限制了MC尼龙制品的广泛应用。特别随MC尼龙在航空、汽车、电子电气、机械、建筑等行业的广泛应用以及各种器械向小型化、高性能化、高速度等方向的发展，对其韧性、刚性、耐热性、尺寸稳定性、摩擦磨损性等提出了更高要求。因此，研究开发高性能MC尼龙产品具有重要的理论和应用价值。

目前增韧改性MC主要采用韧性聚合物与MC尼龙原位聚合共混的方法（CN201110224729.3; CN201210377152.4；CN96100724.9；CN200810143089.1；CN201110257332.4；CN201010163492.8；CN200810143067.5；CN200610040169.5； CN201110252791.3；CN200610040170.8）得到的产品是MC尼龙和韧性聚合物的共混物，由于共混物间没有化学键的作用，二者的结合力有限，此外分散也较困难，导致增韧效果不够好，同时对材料的强度有较大的负面影响。CN201110025345.9采用十二内酰胺单体与己内酰胺共聚的方式克服了以上方法的不足，但得到的材料低温性能仍然有待提高。CN201010565545.9采用聚苯乙烯-g-浇铸尼龙6接枝共聚的方法制备增韧尼龙，但苯乙烯本身的韧性欠佳，此外材料的低温韧性也有待提高。

发明内容

本发明的目的是针对现有MC尼龙材料的不足而提供一种新型低温高韧性硅氧烷共聚MC尼龙的合成技术，通过该方法制备的材料比传统MC尼龙有更好的韧性、耐低温性和阻燃性能。

本发明的目的是由以下技术措施实现的，其中所述原料份数除特殊说明外，均为重量份数。

   一种低温高韧性硅氧烷共聚MC尼龙的聚合制备方法，包括以下步骤：

第一步：将分子量为214-10000多羟基聚硅氧烷与多官能异氰酸酯加热并搅拌，升温至50-150℃，反应0.5-6小时生成聚硅氧烷大分子活化剂Si-NCO；

第二步：将己内酰胺加热至70-120℃，使物料熔化，注入两个反应釜，加热至110-150℃，真空脱水5-30分钟，当真空度为10-15毫米汞柱后，在其中一个反应釜中加入催化剂和填料、颜料、加工助剂，其中催化剂与己内酰胺的单体的重量比为0.1:100-1:100，填料、颜料、加工助剂与己内酰胺的单体的重量比为0.00001:100-100:100，继续真空脱水10-40分钟，真空度保持10-15毫米汞柱；在另一个反应釜中加入与催化剂摩尔比为0.1-3的活化剂Si-NCO，搅拌均匀；

第三步：将两个反应釜的物料迅速混合均匀后浇铸到已预热至150-180℃的模具中保温30分钟-1小时后冷却，即得低温高韧性硅氧烷共聚MC尼龙。

所述多羟基聚硅氧烷的分子结构为线性或支链型。

所述多官能异氰酸酯的异氰酸酯官能团数目为2~4。

所述催化剂为金属钠、金属钾、金属锂、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、各类有机金属化合物中的一种或几种。

所述填料为：惰性无机填料：滑石粉、碳酸钙、二氧化硅、二氧化钛、硅酸盐、玻璃纤维、玻璃微珠、三氧化四铁、稀土矿粉末中的一种或多种。

所述填料为：石墨、炭黑、碳纤维、碳纳米管、富勒烯、碳纤维、石墨烯、聚合物粉末或纤维中的一种或多种。

所述填料为：金属微粒子。

上述填料表面可以经过有机化反应也可以不进行有机化处理。加工助剂可为润滑剂、抗氧剂。