[发明专利]一种原位增强增韧MC尼龙6复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位增强增韧MC尼龙6复合材料及其制备方法，属于聚合物合成及加工领域。

背景技术

单体浇铸尼龙（简称MC尼龙）是应用己内酰胺阴离子聚合技术发展起来的新型工程塑料，其分子量高，结晶度高，密度大，因而机械强度、刚度、耐磨性能比一般尼龙优异，耐化学性能好，吸水性小，尺寸稳定性好，并可采用在热模具中将聚合及成型合而为一的本体聚合方式，特别适于大型尼龙成型制品，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。但未经改性的MC尼龙在实际应用中存在着强度模量较低，低温韧性较差等缺点，限制了MC尼龙制品的广泛应用。

人们已开展大量工作对MC尼龙进行增韧改性研究。中国专利CN200610040172.7，公开了一种热塑性聚氨酯(TPU)/尼龙6复合材料的原位缩聚的制备方法，所制备的复合材料冲击韧性得到了较大改善。张玉梅等，塑料，2009，38(1)，描述了超高分子量聚乙烯（UHMWPE）粉末增韧MC尼龙6的研究，结果表明复合材料的冲击强度得到了较大的提高。杨柳青等，高分子通报，2005, (2),  81-87，提出了分子筛增强增韧MC尼龙6一系列的模型及机理，但其增韧程度有限。程晓春等，淮阴工学院学报，2006，15(5)，对己内酰胺与十二内酰胺阴离子共聚制备改性MC尼龙6进行了研究，发现当十二内酰胺含量较高时，尼龙的韧性增加显著，但是强度降低明显。以上改性方法中，通常在形成抗冲击强度和低温韧性优良的MC尼龙共混物时，伴随着力学强度和刚性的降低和损失。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种原位增强增韧MC尼龙6复合材料及其制备方法，其特点是选用增强作用显著的玻璃纤维以及多支化聚醚-多异氰酸酯预聚体通过原位聚合制备增强增韧MC尼龙6，获得刚韧平衡、综合性能优异的MC尼龙6复合材料。

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

原位增强增韧MC尼龙6复合材料的起始原料配方组分为：

己内酰胺　                               100 份

玻璃纤维                                10~30份

碱催化剂                                  0.01~1份

多异氰酸酯                               0.1~1份

端氨基聚醚                               1~5份

其中，玻璃纤维直径为10-15um，长度为100-1000um；

碱催化剂为金属钠、金属钾、氢氧化钠、己内酰胺钠、甲醇钠中的任一种；

多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、三苯甲烷三异氰酸酯（TTI）中的任一种；

端氨基聚醚为端氨基聚氧化丙烯醚（分子量：2000~5000 g/mol）、端氨基聚氧化乙烯醚（分子量：500~3000 g/mol）中的任一种。

聚醚-多异氰酸酯预聚体的制备

取0.1~1份的多异氰酸酯放入三口烧瓶中，取1~5份端氨基聚醚于恒压漏斗中，于室温缓慢滴加端氨基聚醚，反应20-40分钟，获得聚醚-多异氰酸酯预聚体；

原位增强增韧MC尼龙6复合材料的制备

将100份己内酰胺在90℃~120℃使之完全融化，加入10-30份玻璃纤维，升温至125℃~150℃，减压蒸馏除去水分；然后将0.01-1份碱催化剂加入反应釜内，再次进行真空蒸馏除水，升温至135-160℃，卸除真空，并迅速加入1~5份聚醚-多异氰酸酯预聚体，搅拌均匀，迅速注入已预热至160-200℃的模具中，聚合反应20-90分钟，自然冷却后脱模。

原位增强增韧MC尼龙6复合材料的性能

将20份玻璃纤维与MC尼龙6复合制备的MC尼龙6复合材料，其拉伸强度相对于原MC尼龙6提高50%，冲击强度提高20%，保持了很好的刚韧平衡。

本发明具有如下优点