专利名称：热塑性聚氨酯/mc尼龙6复合材料的阴离子原位制备方法
技术领域：
本发明涉及采用阴离子原位聚合法制备热塑性聚氨酯(TPU)/MC尼龙6复合材料，属于材料科学技术领域。
背景技术：
MC尼龙6是尼龙材料中的一种，其制备方法是在常压下将熔融的己内酰胺减压脱水，并加入强碱性物质作催化剂进一步脱水后，与活化剂(如异氰酸酯)等助剂混合一起，直接注入到预热一定温度的模具中，物料在模具中进行快速聚合反应，凝固成固体坯料。MC尼龙具有优异的机械性能和耐磨、耐溶剂、耐油等优点，广泛应用于机械零件、纺织、石油化工、国防工业等领域。近年来，高分子材料的主要发展方向是越来越高性能化，MC尼龙与其他工程塑料相比，存在着抗冲击性能差，特别是在干燥状态下，MC尼龙铸件比较脆，这大大限制了MC尼龙的应用范围。
发明内容
本发明的目的在于提供一种热塑性聚氨酯/MC尼龙6复合材料的阴离子原位制备方法，通过该法制备的复合材料在保持原有MC尼龙优良性能的基础上，大幅度提高了其抗冲击性能。
本发明的技术方案是这样的，热塑性聚氨酯/MC尼龙6复合材料的阴离子原位制备方法，通过下列步骤实现第一步，将己内酰胺单体在反应容器中加热至100-120℃，使物料熔化，真空脱水，真空度为10-1-10-3Pa，加入催化剂，继续真空脱水，其中，催化剂与己内酰胺单体的重量比为0.1-2∶100；第二步，解除真空，按照热塑性聚氨酯弹性体与己内酰胺单体的重量比为0-20∶100的比例加入热塑性聚氨酯弹性体，升温至150℃-170℃，磁力搅拌，使热塑性聚氨酯弹性体在己内酰胺熔体中充分溶解直至均匀分散，制得均匀分散的热塑性聚氨酯弹性体/己内酰胺熔体，真空脱水，真空度为10-1-10-3Pa；第三步，按照活化剂与己内酰胺单体的重量比为0-1.0∶100的比例在热塑性聚氨酯弹性体/己内酰胺熔体中加入活化剂，迅速混合均匀后浇铸到已预热至150-180℃的模具中，保温30min-1h后冷却，即得本发明的热塑性聚氨酯(TPU)/MC尼龙6复合材料。
上述热塑性聚氨酯弹性体为一种或多种热塑性聚氨酯弹性体类材料的混合体。
上述热塑性聚氨酯弹性体类材料包括聚醚型和聚酯型，其硬段为各种异氰酸酯(HDI/MDI/NDI)，软段为各类聚合物多元醇。
上述催化剂为金属钠、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。
上述活化剂为各种异氰酸酯、乙酰基己内酰胺、碳酸酯、羧酸酯中的一种。
采用橡胶增韧MC尼龙是提高其韧性的有效方法，本发明用具有优异抗冲击性能的热塑性聚氨酯弹性体增韧MC尼龙，极大的改善了MC尼龙的抗冲击性，有望扩展MC尼龙的应用范围。本发明中加入的活化剂可有效提高反应速度，使聚合反应在短时间内完成。通过本法制备的复合材料的拉伸强度为65-80MPa，弯曲弹性模量600-1500MPa，缺口冲击强度10-20KJ/m2，耐热分解温度比纯MC提高了20-50℃。
具体实施例方式
下面实施例是对本发明的进一步说明，而非限制本发明的范围。
本发明热塑性聚氨酯/MC尼龙6复合材料的阴离子原位制备方法，通过下列步骤实现第一步，将100重量份的己内酰胺置于反应容器中加热至110℃，真空脱水30min，真空为10-1-10-3Pa，加入0.40重量份催化剂氢氧化钠，继续真空脱水30min。
第二步，打开阀门，解除真空，加入3重量份的热塑性聚氨酯弹性体(牌号Bayer公司聚醚型85s)，升温至150℃，磁力搅拌，使热塑性聚氨酯弹性体在己内酰胺熔体中充分溶解直至均匀分散，真空脱水30min，真空度为10-1-10-3Pa。
第三步，解除真空，加入0.65重量份的活化剂2.4-二甲苯二异氰酸酯，迅速混合均匀后浇铸到已预热至150-180℃的模具中，保温1h后自然冷却，即得热塑性聚氨酯(TPU)/MC尼龙6复合材料。
通过本实施例方法制得的复合材料经电子显微镜观测，TPU以纤维状均匀分散在尼龙的基体中，其性能如下拉伸强度70MPa，弯曲弹性模量1000Mpa，缺口冲击强度15KJ/m2，热分解5％的温度比MC尼龙提高30℃。
权利要求
1.热塑性聚氨酯/MC尼龙6复合材料的阴离子原位聚合方法，其特征在于通过下列步骤实现第一步，将己内酰胺单体在反应容器中加热至100-120℃，使物料熔化，真空脱水，真空度为10-1-10-3Pa，加入催化剂，继续真空脱水，其中，催化剂与己内酰胺单体的重量比为0.1-2∶100；第二步，解除真空，按照热塑性聚氨酯弹性体与己内酰胺单体的重量比为0-20∶100的比例加入热塑性聚氨酯弹性体，升温至150℃-170℃，磁力搅拌，使热塑性聚氨酯弹性体在己内酰胺熔体中充分溶解直至均匀分散，制得均匀分散的热塑性聚氨酯弹性体/己内酰胺熔体，真空脱水，真空度为10-1-10-3Pa；第三步，将第二步所得的热塑性聚氨酯弹性体/己内酰胺熔体浇铸到已预热至150-180℃的模具中，保温30min-1h后冷却，即得本发明的热塑性聚氨酯/MC尼龙6复合材料。
2.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯/MC尼龙6复合材料的阴离子原位聚合方法，其特征在于在上述第三步中按照活化剂与己内酰胺单体的重量比为0-1.0∶100的比例在热塑性聚氨酯弹性体/己内酰胺熔体中加入活化剂，迅速混合均匀后再进行浇铸。
3.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯/MC尼龙6复合材料的阴离子原位聚合方法，其特征在于上述热塑性聚氨酯弹性体为一种或多种热塑性聚氨酯弹性体类材料的混合体。
4.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯/MC尼龙6复合材料的阴离子原位聚合方法，其特征在于上述热塑性聚氨酯弹性体类材料包括聚醚型和聚酯型，其硬段为各种异氰酸酯，软段为各类聚合物多元醇。
5.根据权利要求1所述的热塑性聚氨酯/MC尼龙6复合材料的阴离子原位聚合方法，其特征在于上述催化剂为金属钠、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。
6.根据权利要求2所述的热塑性聚氨酯/MC尼龙6复合材料的阴离子原位聚合方法，其特征在于上述活化剂为各种异氰酸酯、乙酰基己内酰胺、碳酸酯、羧酸酯中的一种。
全文摘要
本发明公开了一种热塑性聚氨酯(TPU)/MC尼龙6复合材料的阴离子原位制备方法。其原料包括己内酰胺、TPU、催化剂、活化剂等，首先将己内酰胺单体加热熔化，真空脱水，加入催化剂，继续真空脱水，后加入TPU原料，磁力搅拌，使TPU在己内酰胺熔体中充分溶解直至其均匀分散，加入活化剂，迅速混合均匀后浇铸到预热的模具中，脱模，即得TPU/MC尼龙6复合材料。用本发明制备的复合材料，在其拉伸强度和弯曲强度基本不变的基础上，冲击韧性与耐热性得到大幅度的改善。
文档编号C08L77/02GK1844193SQ200610040170
公开日2006年10月11日 申请日期2006年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者林志勇, 钱浩, 洪国莹 申请人:华侨大学