專利名稱：一種超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及聚合物科學技術領域，尤其涉及一種超高分子量聚乙烯/鑄型尼 龍復合材料的制備方法。
背景技術：
MC尼龍，也稱澆鑄尼龍。澆鑄尼龍是在陰離子催化劑及活化劑存在下， 己內酰胺單體直接澆鑄于模具中聚合成型制得的。由于其生產工藝過程短，工 藝簡單，且鑄型尼龍制件拉伸強度高、彈性模量大、耐磨自潤滑,在取代有色金 屬銅、錫及合金鋼用于制作機械部件方面取得了顯著的效果，被廣泛應用于機 械、紡織、石化及國防工業等領域作為耐磨、減摩材料。但普通MC尼龍存在 韌性較差，抗沖擊強度較低，易于脆性破壞等缺點；在高負荷條件下使用的零 件，其耐磨性，以及自潤滑性欠佳，磨損率較大，而在高沖擊性能的場合，MC 尼龍制品的使用也常常受到限制。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種成本低， 工藝方法簡單的超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制備方法。
本發明的目的可以通過以下技術方案來實現 一種超高分子量聚乙烯/鑄型 尼龍復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一裝有強力攪拌反應釜中，加入80-98 Wt% 的超高分子量聚乙烯，再加入1-15 wt %的界面劑、0.1-5 wt %的馬來酸酑、0.1-5 wt%的引發劑，在80-10(℃、 150-200轉/分的轉速下，邊攪拌邊反應1.5-2小時;
b:環氧樹脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入5-15 wty。的環氧樹脂， 待分散均勻后，再加入0.5-3 wt%的固化劑，緩慢升溫至IO(TC并在此溫度下保溫2小時，然后降至室溫，過濾，將濾餅抽真空，然后置于烘箱內在100-110℃下干燥24小時，再粉碎，得到脫水后的環氧樹脂包覆好的改性超高分子量
聚乙烯；
(2) 己內酰胺單休放入容器內加熱至12(TC左右，使物料熔化，容器抽真 空脫水，真空度為750mmHg;
(3) 加入一定量的催化劑及環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯，使催 化劑的加入量占單體的0.05-0.20 wt^，環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯的 加入量占單體的2-8wt%，加熱至13(TC左右，抽真空反應，真空度為750mmHg;
(4) 加入一定量的活化劑，使活化劑的加入量占單體的0.10-0.50wt%， 待體系發粘后澆鑄到已預熱至160-17(TC的模具中，聚合15分鐘，冷卻后脫模， 即可得到具有增韌、高耐磨超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料。
所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量是150萬-500萬。
所述的界面劑包括甲苯、二甲苯、四氫萘或十氫萘。
所述的引發劑包括偶氮二異丁腈(AIBN)、過氧化二異丙苯(DCP)、或 過氧化苯甲酰(BPO)。
所述的固化劑包括過氧化苯甲酰(BPO)。 所述的催化劑包括氫氧化納(NaOH)。
所述的活化劑包括甲苯二異氰酸酯(TDI) 、 二苯甲垸二異氰酸酯(MDI)、 六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、三苯甲烷三異氰酸酯(JQ-1膠)。
與現有技術相比，本發明的特點是，本發明先環氧樹脂包覆改性后的超高 分子量聚乙烯；然后將己內酰胺單體放入容器內加熱使物料熔化，容器抽真空 脫水；再加入一定量的催化劑和環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯，加 熱抽真空反應；最后加入一定量的活化劑，待體系發粘后澆鑄到模具中聚合， 冷卻后脫模，得到一種不僅具有鑄型尼龍的良好性能特點，而且具有較鑄型尼 龍更高的沖擊強度、耐磨性等性能的復合材料，而且該方法成本低，工藝方法 簡單，從而能滿足承受更高沖擊載荷的應用及耐磨場合的需要。
具體實施例方式
以下結合具體實施例來說明本發明所涉及的方法和工藝，
實施例1
按下述步驟制備超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料
(1) 環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一裝有強力攪拌反應釜中，加入粘均分子 量為500萬的超高分子量聚乙烯，加入量占總重量的85wt%，再加入8wt%界 面劑、5wt%馬來酸酐、2wt%引發劑，在100℃ 、 150轉/分的轉速下，邊攪拌 邊反應1.5小時；
b:環氧樹脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入10wt%環氧樹脂，待分
散均勻后，再加入lwt%固化劑，緩慢升溫至100℃ 并在此溫度下保溫2小時， 然后降至室溫，過濾，將濾餅抽真空，然后置于烘箱內在110℃ 下干燥24小時， 再粉碎，得到脫水后的環氧樹脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己內酰胺單體放入容器內加熱至120℃ 左右，使物料熔化，容器抽真 空脫水，真空度為750mmHg。
(3) 加入催化劑NaOH及環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯，NaOH 的加入量占單體的0.15wt%，環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯加入量占單 體的3wt%,加熱至130℃ 左右，抽真空反應，真空度為750mmHg。
(4) 加入活化劑，加入量占單體的0.25 wt%，待體系發粘后澆鑄到已預 熱至17(TC的模具中，聚合15分鐘，冷卻后脫模，即可得到具有增韌、高耐磨 超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料。
實施例2
按下述步驟制備超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料
(1)環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯-
a:超高分子量聚乙烯的改性在一裝有強力攪拌反應釜中，加入粘均分子
量為500萬的超高分子量聚乙烯，加入量占總重量的85 wt%，再加入10wt%界 面劑、3wt%馬來酸酐、2wt%引發劑，在100℃ 、 200轉/分的轉速下，邊攪拌邊 反應1.5小時；
b:環氧樹脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入15wt%環氧樹脂，待分
散均勻后，再加入1.5wt%固化劑，緩慢升溫至100℃ 并在此溫度下保溫2小時， 然后降至室溫，過濾，將濾餅抽真空，然后置于烘箱內在110℃ 下干燥24小時，再粉碎，得到脫水后的環氧樹脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己內酰胺單體放入容器內加熱至12(TC左右，使物料熔化，容器抽真
空脫水，真空度為750mmHg。
(3) 加入催化劑及環氧樹脂包覆后的超髙分子量聚乙烯，NaOH加入量 占單體的0.20wt%,環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯加入量占單體的3wt %，加熱至13(TC左右，抽真空反應，真空度為750mmHg。
(4) 加入活化劑，加入量占單體的0.25wt%，待體系發粘后澆鑄到已預 熱至17(TC的模具中，聚合15分鐘，冷卻后脫模，即可得到具有增韌、高耐磨 超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料。
實施例3
按下述步驟制備超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料
(1) 環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一裝有強力攪拌反應釜中，加入粘均分子
量為400萬的超高分子量聚乙烯，加入量占總重量的80wtM，再加入10wt。/o界 面劑、5wt。/。馬來酸酐、5wtW引發劑，在10(TC、 200轉/分的轉速下，邊攪拌 邊反應1.5小時；
b:環氧樹脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入10 Wto/。環氧樹脂，待分
散均勻后，再加入1.5 wty。固化劑，緩慢升溫至100'C并在此溫度下保溫2小時， 然后降至室溫，過濾，將濾餅抽真空，然后置于烘箱內在11(TC下干燥24小時， 再粉碎，得到脫水后的環氧樹脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己內酰胺單體放入容器內加熱至12(TC左右，使物料熔化，容器抽真 空脫水，真空度為750mmHg。
(3) 加入催化劑及環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯，NaOH加入量 占單體的0.15wt%，環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯加入量占單體的3 wt %，加熱至130。C左右，抽真空反應，真空度為750mmHg。
(4) 加入活化劑，加入量占單體的0.35wt%，待體系發粘后澆鑄到已預 熱至17(TC的模具中，聚合15分鐘，冷卻后脫模，即可得到具有增韌、高耐磨 超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料。
實施例4按下述步驟制備超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料
(1)環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一裝有強力攪拌反應釜中，加入350萬超 高分子量聚乙烯，加入量占總重量的90 wt%，再加入8wt。/。界面劑、1.5 、vt% 馬來酸酐、0.5 wty。引發劑，在IO(TC、 200轉/分的轉速下，邊攪拌邊反應1.5 小時；
b:環氧樹脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入10wt。/。環氧樹脂，待分 散均勻后，再加入1 Wtn/n固化劑，緩慢升溫至100。C并在此溫度下保溫2小時，
然后降至室溫，過濾，將濾餅抽真空，然后置于烘箱內在110。C下干燥24小時，
再粉碎，得到脫水后的環氧樹脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己內酰胺單體放入容器內加熱至12(TC左右，使物料熔化，容器抽真 空脫水，真空度為750mmHg。
(3) 加入催化劑及環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯，NaOH加入量占 單體的0.10wt% ，環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯加入量占單體的5 wt %， 加熱至13(TC左右，抽真空反應，真空度為750mmHg。
(4) 加入活化劑，加入量占單體的0.35wt%，待體系發粘后澆鑄到已預 熱至17(TC的模具中，聚合15分鐘，冷卻后脫模，即可得到具有增韌、高耐磨 超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料。
實施例5
按下述步驟制備超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料
(1)環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一裝有強力攪拌反應釜中，加入150萬超
高分子量聚乙烯，加入量占總重量的98 wt%，再加入l wt。/。界面劑、0.5 wt% 馬來酸酐、0.5 wt。/。引發劑，在IO(TC、 200轉/分的轉速下，邊攪拌邊反應1.5 小時；
b:環氧樹脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入5wt。/。環氧樹脂，待分散 均勻后，再加入0.5wt。/。固化劑，緩慢升溫至10(TC并在此溫度下保溫2小時， 然后降至室溫，過濾，將濾餅抽真空，然后置于烘箱內在110。C下干燥24小時， 再粉碎，得到脫水后的環氧樹脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己內酰胺單體放入容器內加熱至120℃左右，使物料熔化，容器抽真空脫水，真空度為750mmHg。
(3) 加入催化劑及環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯，NaOH加入量占 單體的0.18wt% ，環氧樹脂包覆后的超髙分子量聚乙烯加入量占單體的2 wt %， 加熱至130℃左右，抽真空反應，真空度為750mmHg。
(4) 加入活化劑，加入量占單體的0.42wt%，待體系發粘后澆鑄到已預 熱至170℃的模具中，聚合15分鐘，冷卻后脫模，即可得到具有增韌、高耐磨 超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料。
實施例6
按下述步驟制備超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料
(1) 環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯
a:超高分子量聚乙烯的改性在一裝有強力攪拌反應釜中，加入150萬超 高分子量聚乙烯，加入量占總重量的84.8 wt%,再加入15 wt%界面劑、0.1 wt% 馬來酸酐、0.1 wt%引發劑，在100℃、 200轉/分的轉速下，邊攪拌邊反應1.5 小時；
b:環氧樹脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入15wt%環氧樹脂，待分
散均勻后，再加入3wtM固化劑，緩慢升溫至100℃并在此溫度下保溫2小時， 然后降至室溫，過濾，將濾餅抽真空，然后置于烘箱內在110℃下干燥24小時， 再粉碎，得到脫水后的環氧樹脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯。
(2) 己內酰胺單體放入容器內加熱至120℃左右，使物料熔化，容器抽真 空脫水，真空度為750mmHg。
(3) 加入催化劑及環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯，NaOH加入量占 單體的0.16wt% ，環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯加入量占單體的8 wt %， 加熱至130℃左右，抽真空反應，真空度為750mmHg。
(4) 加入活化劑，加入量占單體的0.44wt%，待體系發粘后澆鑄到已預 熱至170℃的模具中，聚合15分鐘，冷卻后脫模，即可得到具有增韌、高耐磨 超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料。
權利要求
1.一種超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯a超高分子量聚乙烯的改性在一裝有強力攪拌反應釜中，加入80-98wt％的超高分子量聚乙烯，再加入1-15wt％的界面劑、0.1-5wt％的馬來酸酐、0.1-5wt％的引發劑，在80-100℃、150-200轉/分的轉速下，邊攪拌邊反應1.5-2小時；b環氧樹脂包覆改性的超高分子量聚乙烯加入5-15wt％的環氧樹脂，待分散均勻后，再加入0.5-3wt％的固化劑，緩慢升溫至100℃并在此溫度下保溫2小時，然后降至室溫，過濾，將濾餅抽真空，然后置于烘箱內在100-110℃下干燥24小時，再粉碎，得到脫水后的環氧樹脂包覆好的改性超高分子量聚乙烯；(2)己內酰胺單體放入容器內加熱至120℃左右，使物料熔化，容器抽真空脫水，真空度為750mmHg；(3)加入一定量的催化劑及環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯，使催化劑的加入量占單體的0.05-0.20wt％，環氧樹脂包覆后的超高分子量聚乙烯的加入量占單體的2-8wt％，加熱至130℃左右，抽真空反應，真空度為750mmHg；(4)加入一定量的活化劑，使活化劑的加入量占單體的0.10-0.50wt％，待體系發粘后澆鑄到已預熱至160-170℃的模具中，聚合15分鐘，冷卻后脫模，即可得到具有增韌、高耐磨超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料。
2. 根據權利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制備方法，其特征在于，所述的超高分子量聚乙烯的粘均分子量是150萬-500萬。
3. 根據權利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制備方法，其特征在于，所述的界面劑包括甲苯、二甲苯、四氫萘或十氫萘。
4. 根據權利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制備方法，其特征在于，所述的引發劑包括偶氮二異丁腈(AIBN)、過氧化二異 丙苯(DCP)、或過氧化苯甲酰(BPO)。
5. 根據權利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制備方法，其特征在于，所述的固化劑包括過氧化苯甲酰(BPO)。
6. 根據權利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制 備方法，其特征在于，所述的催化劑包括氫氧化納(NaOH)。
7. 根據權利要求1所述的一種超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制 備方法，其特征在于，所述的活化劑包括甲苯二異氰酸酯(TDI) 、 二苯甲垸 二異氰酸酯(MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、三苯甲垸三異氰酸酯(JQ-1 膠)。
全文摘要
本發明涉及一種超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制備方法，該方法包括以下各步驟先環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯；然后將己內酰胺單體放入容器內加熱使物料熔化，容器抽真空脫水；再加入一定量的催化劑和環氧樹脂包覆改性后的超高分子量聚乙烯，加熱抽真空反應；最后加入一定量的活化劑，待體系發粘后澆鑄到模具中聚合，冷卻后脫模，即可得到具有增韌、高耐磨超高分子量聚乙烯/鑄型尼龍復合材料的制品。與現有技術相比，本發明具有成本低，工藝方法簡單，從而能滿足承受更高沖擊載荷的應用及耐磨場合的需要等特點。
文檔編號C08L23/26GK101173076SQ200610117789
公開日2008年5月7日 申請日期2006年10月31日 優先權日2006年10月31日
發明者吳向陽, 赟 孟, 煒 張, 張玉梅, 尉 洪 申請人:上海化工研究院天地科技發展有限公司;上海化工研究院