本發(fā)明屬于尼龍復(fù)合材料制備，具體涉及一種耐高溫尼龍復(fù)合材料及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

1、耐高溫尼龍復(fù)合材料作為一種重要的工程材料，因其出色的耐高溫性能、高強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性等特點(diǎn)，在航空航天、汽車(chē)制造、電子電氣以及石油化工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這種復(fù)合材料通常以尼龍為基體，通過(guò)添加玻璃纖維、碳纖維、礦物質(zhì)等增強(qiáng)材料，并通過(guò)特殊工藝處理制備得到。

2、專(zhuān)利cn203246147u公開(kāi)耐高溫尼龍復(fù)合材料，所述尼龍層與耐高溫層之間還設(shè)置有粘合劑層，所述耐高溫尼龍復(fù)合材料的直徑為5-15μm，新型結(jié)構(gòu)的尼龍，通過(guò)多種層狀結(jié)構(gòu)的設(shè)置，使最終的尼龍產(chǎn)品將高阻燃性、高強(qiáng)度和高熔點(diǎn)集于一身。但是通過(guò)該方法制備得到的尼龍材料的耐高溫性能和防腐蝕性能仍有提高的空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種耐高溫尼龍復(fù)合材料及其生產(chǎn)工藝，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中尼龍材料的耐高溫性能和防腐蝕性能不佳的技術(shù)問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種耐高溫尼龍復(fù)合材料，由以下重量份的成分組成：35-48份尼龍樹(shù)脂，7-12份耐熱劑，3-8份改性防腐蝕劑，1-3份硬脂酸鈣，1-3份阻燃劑，2-10份玻璃纖維，其中，耐熱劑由2,4-二硝基苯酚、水合肼、對(duì)硝基苯甲酸、三乙胺、多聚磷酸和2,2’-雙(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐制備得到，改性防腐蝕劑由氟橡膠、芐基三乙基氯化銨、氫化鋁鋰和異佛爾酮二異氰酸酯制備得到。

4、作為優(yōu)選，所述耐熱劑的制備方法，包括以下步驟：

5、q1：向裝有無(wú)水乙醇的容器中加入2,4-二硝基苯酚和鈀碳，氮?dú)夥諊?，升溫，滴加水合肼，反?yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，趁熱過(guò)濾，冷卻，調(diào)節(jié)ph，繼續(xù)降溫，有晶體析出，過(guò)濾，洗滌，重結(jié)晶，過(guò)濾，真空干燥，得到棕黃色晶體；

6、q2：將對(duì)硝基苯甲酸、氯化亞砜和n,n’-二甲基甲酰胺加入至容器中，室溫反應(yīng)后，升溫反應(yīng)，隨后繼續(xù)升溫反應(yīng)，減壓蒸餾，得到淡黃色物質(zhì)，將棕黃色晶體、n-甲基吡咯烷酮和三乙胺加入至容器中，降溫，緩慢滴加含有淡黃色物質(zhì)的n-甲基吡咯烷酮混合溶液，控制滴加時(shí)間，滴加結(jié)束后，繼續(xù)反應(yīng)，隨后升溫?cái)嚢璺磻?yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，降溫，加入多聚磷酸，升溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，降溫，加入蒸餾水，有固體析出，過(guò)濾，洗滌，加入至蒸餾水中，調(diào)節(jié)ph，過(guò)濾，洗滌，重結(jié)晶，得到灰色固體；

7、q3：氮?dú)夥諊?，將灰色固體、鈀碳和無(wú)水乙醇加入至容器中，升溫后緩慢滴加水合肼，保溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，趁熱過(guò)濾，冷卻，析出晶體，過(guò)濾，洗滌，重結(jié)晶，過(guò)濾，真空干燥，得到白色固體；

8、q4：氮?dú)夥諊?，將白色固體、2,2’-雙(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐和間甲酚加入至容器中，加熱攪拌后，升溫?cái)嚢?，加入異喹啉，繼續(xù)升溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，倒入至乙醇中攪拌，過(guò)濾，粉碎，洗滌，真空干燥，得到耐熱劑。

9、以上過(guò)程中，耐熱劑的合成反應(yīng)式如下：

10、

11、棕黃色晶體經(jīng)質(zhì)譜分析結(jié)果為：m/z:154.04(100.0％),155.04(6.7％)；淡黃色物質(zhì)經(jīng)質(zhì)譜分析結(jié)果為：m/z:184.99(100.0％),186.99(32.9％),185.99(8.1％),187.99(2.5％)；灰色固體經(jīng)質(zhì)譜分析結(jié)果為：m/z:285.04(100.0％),286.04(15.4％),287.04(1.2％),287.05(1.0％)；白色固體經(jīng)質(zhì)譜分析結(jié)果為：m/z:225.09(100.0％),226.09(15.2％)。

12、作為優(yōu)選，所述q1中，無(wú)水乙醇、2,4-二硝基苯酚、鈀碳和水合肼的用量比為(200-300)ml：(90-135)g：(2.7-3.6)g：(78-117)g，升溫至70-75℃，反應(yīng)時(shí)間為4-5h，冷卻至28-32℃，用0.5mol/l的鹽酸調(diào)節(jié)ph＝6-8，繼續(xù)降溫至0-10℃，用蒸餾水進(jìn)行重結(jié)晶；所述q2中，對(duì)硝基苯甲酸、氯化亞砜和n,n’-二甲基甲酰胺的用量比為(60-72)g：(70-72.8)g：(0.1-0.2)ml，室溫反應(yīng)時(shí)間為1-2h，升溫反應(yīng)溫度為40-45℃，反應(yīng)時(shí)間為2-3h，繼續(xù)升溫反應(yīng)溫度為60-65℃，時(shí)間為2-4h，棕黃色晶體、三乙胺、淡黃色物質(zhì)和多聚磷酸的用量比為(60-63.6)g：(40-62)g：(42-54)g：(120-180)g，降溫至0-5℃，滴加時(shí)間為1-2h，繼續(xù)反應(yīng)時(shí)間為1-2h，升溫?cái)嚢璺磻?yīng)溫度為95-105℃，反應(yīng)時(shí)間為2-3h，降溫至88-92℃，升溫反應(yīng)溫度為130-150℃，反應(yīng)時(shí)間為4-6h，降溫至80-83℃，用10wt％的碳酸鈉溶液調(diào)節(jié)ph＝9-10，用四氫呋喃進(jìn)行重結(jié)晶。

13、作為優(yōu)選，所述q3中，灰色固體、鈀碳、無(wú)水乙醇和水合肼的用量比為(70-72.6)g：(2-3.2)g：(200-220)ml：(90-97.4)g，升溫溫度為80-85℃，保溫反應(yīng)時(shí)間為2-3h，冷卻至0-10℃。

14、作為優(yōu)選，所述q4中，白色固體、2,2’-雙(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐、間甲酚和異喹啉的用量比為(30-45)g：(62-85)g：(200-250)ml：(0.82-0.94)g，加熱攪拌溫度為80-85℃，時(shí)間為2-3h，升溫?cái)嚢铚囟葹?45-155℃，攪拌時(shí)間為4-6h，繼續(xù)升溫反應(yīng)溫度為200-210℃，反應(yīng)時(shí)間為4-6h，真空干燥溫度為90-110℃，時(shí)間為10-12h。

15、作為優(yōu)選，所述改性防腐蝕劑的制備方法，包括以下步驟：

16、s1：將氟橡膠加入至裝有丙酮的容器中，室溫?cái)嚢璺磻?yīng)后，低溫環(huán)境下緩慢加入芐基三乙基氯化銨、氫氧化鉀和過(guò)氧化氫，攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，靜置，酸化，洗滌，旋蒸，干燥，得到淡黃色物質(zhì)，將氫化鋁鋰加入至淡黃色物質(zhì)中，隨后加入四氫呋喃，攪拌反應(yīng)后，水浴加熱反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，冷卻，加入鹽酸，快速攪拌，靜置，抽濾，洗滌，旋蒸，干燥，得到棕紅色物質(zhì)；

17、s2：氬氣氛圍下，將異佛爾酮二異氰酸酯加入至容器中，然后加入乙酸乙酯，攪拌溶解后，加入棕紅色物質(zhì)和二月桂酸二丁基錫，加熱攪拌反應(yīng)，得到改性防腐蝕劑。

18、以上過(guò)程中，以氟橡膠為原料，通過(guò)裂解羧基-羥基化工藝合成棕紅色物質(zhì)，然后將棕紅色物質(zhì)與異佛二酮二異氰酸酯在二月桂酸二丁基錫作為催化劑的條件下，反應(yīng)，制備得到改性防腐蝕劑。

19、作為優(yōu)選，所述s1中，氟橡膠、丙酮、芐基三乙基氯化銨、氫氧化鉀和過(guò)氧化氫的用量比為(30-50)g：(20-50)ml：(5-8)g：(10-15)ml：(8-12)ml，低溫環(huán)境溫度為8-10℃，攪拌反應(yīng)時(shí)間為4-6h，氫化鋁鋰、淡黃色物質(zhì)和四氫呋喃的用量比為(20-28)g：(5-8)g：(20-24)ml，水浴加熱反應(yīng)溫度為80-85℃，反應(yīng)時(shí)間為5-7h，快速攪拌時(shí)間為10-12min。

20、作為優(yōu)選，所述s2中，異佛爾酮二異氰酸酯、乙酸乙酯、棕紅色物質(zhì)和二月桂酸二丁基錫的用量比為(28-35)g：(45-60)ml：(22-35)g：(0.8-1.2)g，加熱攪拌反應(yīng)溫度為80-85℃，反應(yīng)時(shí)間為2-3h。

21、作為優(yōu)選，所述的一種耐高溫尼龍復(fù)合材料的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

22、步驟一：將尼龍樹(shù)脂、耐熱劑、改性防腐蝕劑、硬脂酸鈣、阻燃劑和玻璃纖維進(jìn)行干燥處理，然后加入至高速混合機(jī)中，充分混合后，得到混合原料；

23、步驟二：將混合原料加入至雙螺桿擠出機(jī)中，熔融擠出，冷卻，得到耐高溫尼龍復(fù)合材料。

24、綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

25、1.本發(fā)明首先以2,4-二硝基苯酚、水合肼、對(duì)硝基苯甲酸、三乙胺、多聚磷酸和2,2’-雙(3,4-二羧酸)六氟丙烷二酐為原料，制備得到耐熱劑，隨后以氟橡膠、芐基三乙基氯化銨、氫化鋁鋰和異佛爾酮二異氰酸酯為原料，制備得到改性防腐蝕劑，將耐熱劑和改性防腐蝕劑添加至尼龍復(fù)合材料中，可以有效提高材料的耐高溫性能和耐腐蝕性能。

26、2.本發(fā)明將制備得到的耐熱劑添加至尼龍復(fù)合材料中，可以有效提高材料的耐熱性和力學(xué)性能，耐熱劑中含有的噁唑環(huán)是一種具有剛性結(jié)構(gòu)的雜環(huán)，將其引入至含有聚酰亞胺結(jié)構(gòu)中的耐熱劑分子中，會(huì)增加整個(gè)分子的剛性，使其在受熱時(shí)更難以發(fā)生形變，從而提高耐熱劑的耐熱性能，噁唑環(huán)中的雜原子可以與氫原子形成氫鍵，進(jìn)而增強(qiáng)聚酰亞胺分子間的結(jié)合力，提高力學(xué)性能和耐熱性能，引入噁唑環(huán)后，噁唑環(huán)的剛性結(jié)構(gòu)增加了分子的內(nèi)旋轉(zhuǎn)障礙，使得分子鏈在受熱時(shí)難以運(yùn)動(dòng)，提高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，將其添加至尼龍復(fù)合材料中，可以有效提高其耐熱性和力學(xué)性能。

27、3.本發(fā)明將制備得到的改性防腐蝕劑添加至尼龍復(fù)合材料中，可以有效提高材料的耐腐蝕性能，改性防腐蝕劑中的聚氨酯鏈段與尼龍復(fù)合材料之間具有良好的相容性和粘附性，將其加入至尼龍復(fù)合材料中，可以在材料表面及內(nèi)部形成一層致密的保護(hù)層，保護(hù)層的存在可以有效地阻擋腐蝕性介質(zhì)與尼龍復(fù)合材料的直接接觸，從而減緩或阻止腐蝕過(guò)程的發(fā)生，同時(shí)，改性防腐蝕劑中含有的氟元素具有強(qiáng)電負(fù)性，有很強(qiáng)的化學(xué)惰性，可以顯著提高材料的耐化學(xué)腐蝕性能。