[发明专利]一种尼龙复合增强材料及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于新材料领域，具体涉及一种尼龙复合增强材料及其制备方法，该尼龙复合增强材料是一种梯次级配填充空隙而充实的增强尼龙，能够代替常温钢材及金属。

背景技术

传统的常用常温钢材等金属材料，自来于矿石，需经高温冶炼，资源日益枯竭，大量进口，不可再生，临持续发展的瓶颈。高耗能、高碳排、高污染的生产方式，使生态和生活环境、日益恶化，如雾霾在持续加重，正在构成国人生存危机，严重危害着国人的安康和生命、生活质量。且金属材料易腐蚀损耗、防护成本高、锈蚀减寿命等，有诸多劣势和缺点。

目前，可代替小量金属的尼龙材料，主要是纳米增强尼龙、玻纤增强尼龙。其中蓖麻尼龙11，由蓖麻油加工制造，源于荒滩种植的蓖麻，具有年年可再生、可回收再生、极耐蚀、重量轻、易制造等优点。尼龙11，是已知最强韧.耐磨.耐蚀的高分子尼龙材料。用玻璃纤维强化后，已广泛用于军用枪械，大幅减轻了重量。但不足之处在于，该材料强度尚低，冲击韧性较低，收缩率较差，断裂源较多等缺陷；不能代替重要钢制零件，不能大量代替常温钢材和金属。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：

1、传统钢材等金属材料的种种不足。本发明用梯次级配增强尼龙新材料来代替钢铁及其它金属常温结构材料。彻底实现无需碳素高温还原铁素，无需石灰石造渣耗能，无需烧钢坯轧钢耗能，比钢节能七成，完美代替传统常温金属材料之目的。以此来突破钢铁材料的瓶颈,解决矿产、能源、环境污染、生态危机等一系列负面问题。

2、现有的可替代金属材料的尼龙复合增强材料的强度、冲击韧性等性能不佳。本发明的尼龙复合增强材料的各项性能均与金属材料相当。

本发明的目的是利用常规可得的材料硅等，与可再生的蓖麻尼龙（尼龙11）相结合制备复合材料，代替常用常温金属。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种尼龙复合增强材料，其包括如下成分：

尼龙11，

直径13μm的玄武岩纤维，其重量为尼龙11重量的20～40％；

直径6μm的玻璃纤维，其重量为玄武岩纤维重量的20～40％；

直径2μm的玻璃纤维，其重量为所述直径6μm的玻璃纤维重量的20～40％；

粒径为400~600nm的亚纳米材料，其重量为所述直径2μm的玻璃纤维重量的20～40％；

纳米材料，其重量为所述亚纳米材料重量的20～40％；

其中，所述亚纳米材料为亚纳米硅，所述纳米材料为纳米硅；或者，所述亚纳米材料为亚纳米氢氧化镁，所述纳米材料为纳米氢氧化镁(选择亚纳米氢氧化镁和纳米氢氧化镁可以提高材料的阻燃性)；所述亚纳米材料为亚纳米碳，所述纳米材料为纳米碳，(选择亚纳米碳和纳米碳可以提高材料的润滑性)。

优选地,上述的尼龙复合增强材料，包括如下成分：

尼龙11，

直径13μm的玄武岩纤维，其重量为尼龙11重量的27～33％；

直径6μm的玻璃纤维，其重量为玄武岩纤维重量的27～33％；

直径2μm的玻璃纤维，其重量为所述直径6μm的玻璃纤维重量的27～33％；

粒径为400~600nm的亚纳米材料，其重量为所述直径2μm的玻璃纤维重量的27～33％；

纳米材料，其重量为所述亚纳米材料重量的27～33％。

优选地，所述纳米材料的粒径不大于60nm。

本发明还提供上述的尼龙复合增强材料的制备方法，包括如下步骤：

1）按照配比将各成分混合均匀；

2）将步骤1）的混合物加温加压混炼。温度280℃-300℃，压力30-40MPa；

3）将步骤2）得到的混炼物，加温加压拉丝。温度280℃-300℃，压力25-30MPa；

4）分割造粒。

本发明另提供一种尼龙复合增强材料，其包括如下成分：

尼龙11，

直径13μm的玄武岩纤维，其重量为尼龙11重量的20～40％；

直径6μm的玻璃纤维，其重量为玄武岩纤维重量的20～40％；

直径2μm的玻璃纤维，其重量为所述直径6μm的玻璃纤维重量的20～40％；

芳纶粉，其重量为所述直径2μm的玻璃纤维重量的20～40％。

上述的尼龙复合增强材料的制备方法，包括如下步骤：

1）按照配比将各成分混合均匀；

2）将步骤1）的混合物加温加压混炼。温度280℃-300℃，压力30-40MPa；