一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料及其制备方法，利用机氟粉末和有机硅对环氧树脂进行改性，降低树脂的吸水率提高尼龙6的韧性和阻燃性，又通过阴离子聚合在环氧树脂表面接枝端氨基增强改性树脂与尼龙6复合材料基体的相容性；通过纳米磷酸钙在尼龙6界面形成保护层降低摩擦损失，提高尼龙6的摩擦性；利用聚氨酯包裹的改性玄武岩降低尼龙6的吸水率，增强尼龙6复合材料的力学性能；通过改性纤维、改性磷酸钙、改性树脂和抗静电剂、防老化剂的协同作用，进一步增强了尼龙6的阻燃性、力学性能、耐摩擦性，大大降低了尼龙6复合材料的吸水率，实验原理简单，操作方便，具有非常好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料及其制备方法
本专利技术涉及高分子复合材料
，具体是一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料及其制备方法。
技术介绍
尼龙6质量轻、性质稳定，容易加工成型，耐酸耐碱，被广泛应用于工程塑料、纤维、薄膜等领域；但是尼龙6也存在一些问题，例如，尼龙6分子连段中含有极性极强的酰胺基团，该酰胺基团极易与水分子发生反应形成氢键，导致尼龙产品存在吸水性大、尺寸稳定性低、干态或低温状态下抗冲击性能弱，不耐酸不耐碱等问题，限制了尼龙6在某些领域的发展。随着科技的发展和生活水平的提高，传统的尼龙6材料已经不能满足人们的需要，为了获得性能优异的尼龙6产品，人们开始对尼龙6进行改性；目前主要研究的改性方法主要包括尼龙6的共混改性、填充增强改性、共聚改性和纳米复合改性等；(1)共混改性：将聚氨酯弹性体或其他材料与尼龙6共混来改善其力学性能，降低吸水率，但一些共混体系相界面之间存在相容性较差的问题，导致共混得到的产品性能较差；(2)填充增强改性：在基体中添加玻璃纤维、碳纤维、晶须等填料来改善尼龙6的力学性能、阻燃性能等；(3)共聚改性：将其他官能团或高聚物接枝、嵌段到尼龙6分子链来改善尼龙6的各方面性能；(4)纳米复合改性：将纳米材料与尼龙6通过熔融共混和原位聚合等方式进行复合改性；目前市场上的尼龙6产品主要是添加玻璃纤维和阻燃纤维，很少有特别针对尼龙6吸水性及共混复合材料的研究应用与开发。为了适应时代和经济发展的需要，人们亟需一种吸水率低、耐摩擦性强、力学性能好，抗冲击性能优秀、阻燃性好的尼龙6复合材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料及其制备方法，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料，所述各原料组分如下：以重量份计，尼龙6200-300份、改性树脂120-140份、改性纤维80-100份、改性磷酸锆60-90份、防老化剂40-60份、抗静电剂30-50份。本专利技术通过将有机硅链段接枝到环氧树脂中进行改性，再将改性环氧树脂与尼龙6共混降低尼龙6的吸水性，增加尼龙的柔韧性，添加改性磷酸锆与聚氨酯包覆处理的玄武岩纤维作为增强填料，采用熔融共混法，制得一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料；优选地，所述改性树脂包括各原料组分如下：以重量份计，有机氟粉末30-60份、有机硅90-100份、环氧树脂60-70份、N-氨乙基-3-氨丙基甲基硅氧烷30-60份、甲基四氢邻苯二甲酸酐20-30份、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚10-30份、二乙烯三胺20-40份、丙烯酸甲酯15-25份、甲醇15-25份。本专利技术中使用有机氟、有机硅对环氧树脂进行改性，有机硅中的Si-O-Si键具有较好的热稳定性，热分解形成SiO2覆盖在尼龙复合材料表面形成保护层，阻止热分解的进一步发生，极大提升了尼龙复合材料的阻燃性；有机氟分子能嵌合在环氧树脂的分子链空隙上，反应生成的疏水基团富集在环氧树脂表面，提升了环氧树脂的疏水性，大大降低了尼龙复合材料的吸水率，改善了尼龙复合材料的力学性能。本专利技术利用二乙三胺、丙烯酸甲酯、甲醇、树脂混合料协同作用，部分环氧基开环，端氨基接枝到环氧树脂主链上，形成互穿网格结构，环氧树脂上剩余的环氧基与尼龙6中的氨基反应，形成较强的相互作用，大大改善了尼龙6复合材料的力学性能；尼龙6和改性树脂中都含有端氨基，所以端氨基的接枝改性也大大改善了改性树脂与尼龙6的相容性。优选地，所述改性磷酸锆包括各原料组分如下：以重量份计氧氯化锆60-80份、四丁基氢氧化铵10-30份、磷酸5-10份、硅烷偶联剂8-12份。本专利技术利用硅烷偶联剂在纳米磷酸锆外表面接枝氨基，尼龙6分子中的酰胺基与纳米磷酸锆表面的氨基通过氢键相互作用使强度增强；同时层状结构的纳米磷酸锆与尼龙6复合材料基体之间有很大的接触面积，当尼龙6复合材料发生形变时，可作为应力集中点吸收大量能量，使得尼龙6复合材料的强度显著提高。这种结合方式使得纳米磷酸锆在摩擦过程中不会轻易脱离尼龙6复合基体；纳米磷酸锆在摩擦表面形成一层具有良好强度和润滑作用的保护层，降低尼龙6复合材料的表面摩擦系数，有效提高了耐磨性能。优选地，所述改性纤维为聚氨酯包覆处理的玄武岩纤维。玄武岩纤维价格便宜，来源丰富，力学性能好，被广泛应用于各个领域，但是未经处理的玄武岩纤维表面呈惰性，与尼龙6复合材料基体的界面结合性较差，水分子能轻易进入纤维基体影响尼龙6复合材料的性能。通过聚氨酯包覆玄武岩纤维来增强玄武岩纤维的表面粗糙度，加强纤维与尼龙6复合材料基体间的粘结力，进而改善尼龙6复合材料力学性能；玄武岩纤维本身吸水率较低，还可以对水分子起到很好的阻隔屏蔽作用，降低尼龙6复合材料的吸水率。优选地，所述有机硅为环氧基苯基甲基聚硅氧烷，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。优选地，所述硅烷偶联剂为KH550、KH570中的一种或多种。优选地，所述抗老化剂为2，4，6-三叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚、四季戊四醇酯、N，N，-1,6-亚己基-双丙酰胺、亚磷酸三酯中的一种或多种。一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料及其制备方法，包括以下步骤：(1)合成改性树脂；(2)合成改性磷酸锆；(3)制备尼龙复合材料。具体包括以下步骤：(1)合成改性树脂：a.制备混合物料：有机氟粉末、环氧树脂水浴加热，搅拌至完全融化，加入甲基四氢邻苯二甲酸酐、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，搅拌1-2h，静置反应20-30min，保持温度不变，继续加入有机硅、N-氨乙基-3-氨丙基甲基硅氧烷，于500-600r/min转速下搅拌20-30min，得树脂混合料；b.制备聚合物料：将丙烯酸甲酯、甲醇混合，加入二乙烯三胺，搅拌混匀，于氮气条件下静置反应3-5h，将温度由室温升高至140-160℃，减压反应3-5h,得聚合物料；c.将树脂混合料、聚合物料混合，于220-250℃条件下熔融，搅拌反应2-4h，降温至125-155℃条件下固化3-5h，得到改性树脂；(2)合成改性磷酸锆：将氧氯化锆置于水中，在0-6℃低温条件下超声分散，加入四丁基氢氧化铵，反应1.5-2.5h，加入磷酸，继续反应1h，离心分离，使用二氧六环洗涤3-5次，将所得物料置于二氧六环溶液中超声分散，升高温度至85-95℃，加入硅烷偶联剂和去离子水反应10-12h，抽滤，并用无水乙醇洗涤3-5次，70-80℃条件下干燥6-8h，得改性磷酸锆；(3)制备尼龙6复合材料：将尼龙6、改性树脂、改性磷酸锆、改性纤维按一定比例混合均匀，于240-260℃条件下熔融，加入防老化剂和抗静电剂，剪切、混炼挤出造粒得到尼龙6复合材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术中使用有机氟、有机硅对环氧树脂进行改性，有机硅热分解形成SiO2覆盖在尼龙复合材料表面形成保护层，提升了尼龙复合材料的阻燃性；有机氟分子填补了环氧树脂的分子链空隙本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料，其特征在于：所述各原料组分如下：以重量份计，尼龙6200-300份、改性树脂120-140份、改性纤维80-100份、改性磷酸锆60-90份、防老化剂40-60份、抗静电剂30-50份。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料，其特征在于：所述各原料组分如下：以重量份计，尼龙6200-300份、改性树脂120-140份、改性纤维80-100份、改性磷酸锆60-90份、防老化剂40-60份、抗静电剂30-50份。


2.根据权利要求1所述的一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料，其特征在于：所述改性树脂包括各原料组分如下：以重量份计，有机氟粉末30-60份、有机硅90-100份、环氧树脂60-70份、N-氨乙基-3-氨丙基甲基硅氧烷30-60份、甲基四氢邻苯二甲酸酐20-30份、2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚10-30份、二乙烯三胺20-40份、丙烯酸甲酯15-25份、甲醇15-25份。


3.根据权利要求1所述的一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料，其特征在于：改性磷酸锆包括各原料组分如下：以重量份计，氧氯化锆60-80份、四丁基氢氧化铵10-30份、磷酸5-10份、硅烷偶联剂8-12份。


4.根据权利要求1所述的一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料，其特征在于：所述改性纤维为聚氨酯包覆处理的玄武岩纤维。


5.根据权利要求2所述的一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料，其特征在于：所述有机硅为环氧基苯基甲基聚硅氧烷，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。


6.根据权利要求3所述的一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为KH550、KH570中的一种或多种。


7.根据权利要求1所述的一种耐摩擦高韧尼龙6复合材料，其特征在于：所述抗老化剂为2，4，6-三叔丁基苯酚、2,6-二叔丁基对甲酚、四季戊四醇酯、N，N，-1,6-亚己基-双丙酰胺、亚磷酸三酯中的一种或多种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：成丹丹，
申请(专利权)人：成丹丹，
类型：发明
国别省市：江苏;32