一、澆鑄尼龍簡(jiǎn)介
尼龍材料以其強(qiáng)度高、硬度大、韌性好，低蠕變耐磨耗及化學(xué)穩(wěn)定性好而著稱，澆鑄尼龍制品作為工程塑料之一，除具有普通尼龍材料的特點(diǎn)外，由于其分子量大、結(jié)晶度高，機(jī)械強(qiáng)度比一般尼龍高1.5倍，能直接鑄造成型幾十公斤乃至上百公斤大型機(jī)件，在冶金、化工．特別是當(dāng)代機(jī)械裝備制造產(chǎn)業(yè)，應(yīng)用前景十分廣闊。
澆鑄尼龍?jiān)跈C(jī)械方面作為減振耐磨材料代替有色金屬及合金鋼，自潤(rùn)滑性使其不傷對(duì)磨件，減少磨耗，從而延長(zhǎng)零件使用壽命，降低成本，并且降低了機(jī)械振動(dòng)，磨擦噪音。在不宜加潤(rùn)滑油的傳動(dòng)磨耗領(lǐng)域（如醫(yī)療、衛(wèi)生、食品行業(yè)等）更是表現(xiàn)出不可代替的價(jià)值。一個(gè)400公斤尼龍制品，它的實(shí)際體積相當(dāng)于2.7噸鋼或3噸青銅，采用MC尼龍零部件，不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備輕量化，提高了機(jī)械效率，而且一般使用壽命可提高4-5倍。
我國(guó)自七十年代開(kāi)發(fā)引進(jìn)MC尼龍。但由于技術(shù)、成本、原料供應(yīng)等原因，至今MC尼龍制品一直沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)，且產(chǎn)品質(zhì)量一直沒(méi)有較大的突破。而國(guó)內(nèi)MC尼龍生產(chǎn)中使用的催化劑體系一直沒(méi)有大的改進(jìn)，絕大多數(shù)廠家仍然是沿用NaOH+TDI體系。德國(guó)布呂格曼公司作為全球?qū)I(yè)的尼龍?zhí)砑觿┥a(chǎn)商，推出新一代澆鑄尼龍專用催化劑及增韌改性劑，將為您解決現(xiàn)在生產(chǎn)上的問(wèn)題及大幅度提高產(chǎn)品性能提供了極為有力的支持。
澆鑄尼龍與尼龍6的物性比較
性能 |
單位 |
尼龍6 |
MC尼龍 |
比重 |
g/cm3 |
1.14 |
1.14~1.16 |
吸水率 |
% |
1.6~2 |
0.9 |
熱變形溫度 |
0c |
45~50 |
120 |
熔點(diǎn) |
0c |
215 |
225 |
線脹系數(shù) |
10－5 / 0c |
8.3 |
4～7 |
抗拉強(qiáng)度 |
MPa |
74～78 |
75～110 |
抗拉彈性模量 |
MPa |
26000 |
40000 |
抗壓強(qiáng)度 |
MPa |
84 |
100～140 |
抗彎強(qiáng)度 |
k MPa |
100 |
140～170 |
抗彎彈性模量 |
MPa |
24000～26000 |
42000 |
沖擊強(qiáng)度（無(wú)缺口） |
KJ/m2或kg/ cm2 |
3.1(缺口） |
>500 |
伸長(zhǎng)率 |
% |
150~200 |
20~30 |
硬度 |
(D、R、HB) |
R114 |
R110~120 |
摩擦系數(shù) |
|
0.39 |
0.09～0.3 |
體積電阻 |
Ωcm |
1014~15 |
6×1012 |
表面電阻 |
Ω |
9.7×1014 |
9.7×1014 |
介電常數(shù) |
60赫 |
4.1 |
3.5~6.5 |
擊穿電壓 |
KV/mm |
22 |
>15 |
二、傳統(tǒng)澆鑄尼龍的制備工藝
以NaOH/TDI體系為例
1、配方
己內(nèi)酰胺：NaOH：TDI =1：0.002：0.003
2、澆鑄生產(chǎn)工藝（以真空脫水法為例）
①、將己內(nèi)酰胺單體加熱熔融，加入0.2%的催化劑NaOH，攪勻，升溫抽真空，在110℃下保持15—20分鐘，水分含量需降至300ppm以下。
②、停止抽真空脫水后，加入0.3%的助催化劑TDI，攪勻后迅速澆鑄到模具中。通過(guò)烘箱使模溫保持在160℃-170℃，約15-20分鐘，聚合反應(yīng)完畢。
③、脫模后的制品經(jīng)水煮或油浴等熱處理和切削、打磨等機(jī)械加工，最終成為可供使用的產(chǎn)品。
根據(jù)制品的設(shè)計(jì)要求，可適當(dāng)調(diào)整催化劑和助催化劑的添加量。當(dāng)生產(chǎn)改性澆鑄尼龍需加入耐磨、增強(qiáng)、增韌組分時(shí)，需要加大催化劑和助催化劑的用量，以降低以上組分的阻聚影響。
三、新型澆鑄尼龍制備工藝-BRUGGOLEN®C10/C20P
1、C10/C20P體系的配方
己內(nèi)酰胺：C10：C20P =1：0.015～0.030：0.015～0.030
出于經(jīng)濟(jì)成本等因素的考慮，使用NaOH/C20P體系也可使聚合反應(yīng)的分子量有較大幅度的提高，只是因?yàn)镹aOH依舊會(huì)使制品顏色發(fā)黃。
2、因C10、C20P的常溫外觀都為白色小薄片，為了保證熔融混合均勻，C10、C20P應(yīng)當(dāng)分別熔于單獨(dú)的儲(chǔ)罐中。
3、C10/C20P體系澆鑄生產(chǎn)工藝
①、將己內(nèi)酰胺分成兩份各50%，分別放入A、B兩個(gè)反應(yīng)釜。接著按比例將C10、C20P分別放入A、B兩個(gè)反應(yīng)釜，考慮增韌改性時(shí)，增韌劑C540應(yīng)與C10同放于A反應(yīng)釜。
②、將A、B兩個(gè)反應(yīng)釜升溫至110-140℃左右，真空脫水15-20分鐘。
③、在混合容器中快速將A、B兩釜中的物料混合，并加入預(yù)熱165-170℃左右的模具中進(jìn)行聚合。
④、保溫15-20分鐘后脫模取出制品，聚合反應(yīng)完成。
⑤、脫模后的制品經(jīng)水煮或油浴等熱處理和切削、打磨等機(jī)械加工，最終成為可供使用的產(chǎn)品。
澆鑄生產(chǎn)流程圖：
4、催化劑的加入將會(huì)有一段誘導(dǎo)活化時(shí)間，隨后聚合反應(yīng)迅速進(jìn)行，分子量快速上升，見(jiàn)下圖：
四、BRUGGOLEN®C10/C20P體系的經(jīng)濟(jì)價(jià)值
BRUGGOLEN®C10 用作己內(nèi)酰胺陰離子聚合反應(yīng)的催化劑，連同助催化劑C20P組成的催化劑體系，使?jié)茶T尼龍制品能夠在較短的生產(chǎn)周期（不到10分鐘即可脫模），較低的澆鑄溫度（熔融溫度110-140℃，模溫130-170℃）取得穩(wěn)定優(yōu)秀的品質(zhì)效果。
使用BRUGGOLEN®C10/C20P體系有如下優(yōu)點(diǎn)：
得益于BRUGGOLEN®C系列極小的含水量和高效的催化活性，聚合反應(yīng)充分進(jìn)行，分子量可達(dá)8W，分布較窄。由此得到了綜合機(jī)械性能非常優(yōu)秀的澆鑄制品。
模具保溫時(shí)間可節(jié)約三分之一以上，10分鐘即可得到均勻的澆鑄制品，生產(chǎn)效率大為提高。
由于BRUGGOLEN®C系列極小的含水量和高效的催化活性，不必因?yàn)樽杈圩饔枚褂酶邷剡M(jìn)行澆鑄聚合。
適宜的澆鑄溫度使得氣泡得到減少。另外極低的含水量同樣大幅度減少氣泡和縮孔，應(yīng)力問(wèn)題也得以解決。
BRUGGOLEN®C系列較低的含水量使得在較短的抽真空時(shí)間里達(dá)到300ppm以下，提高了生產(chǎn)效率。
相較于NaOH/TDI體系，制品色澤好，C10極大的改善了制品發(fā)黃的弊端，且C20P用在淺色制品上可以使著色更加均勻。
符合環(huán)保使用要求，毒性低，氣味輕，腐蝕性小。
五、澆鑄尼龍?jiān)鲰g改性劑-————BRUGGOLEN®C540
由于澆鑄尼龍自身特點(diǎn)及現(xiàn)有生產(chǎn)工藝所限，各生產(chǎn)廠家不同程度的存在制品易開(kāi)裂變形，實(shí)際使用中發(fā)脆斷裂等現(xiàn)象。BRUGGOLEN®C540作為一種專門針對(duì)澆鑄尼龍開(kāi)發(fā)的增韌劑，取代六磷銨和十二內(nèi)酰胺等傳統(tǒng)增韌劑。根據(jù)不同的產(chǎn)品定位設(shè)計(jì)，調(diào)整C540的添加量，可滿足不同領(lǐng)域的使用要求。具體數(shù)據(jù)如下：
經(jīng)過(guò)增韌的澆鑄尼龍的性能 |
BRUGGOLEN®C540的添加量 |
性能項(xiàng)目 |
單位 |
測(cè)試標(biāo)準(zhǔn) |
10% |
15% |
20% |
25% |
密度 |
g/cm3 |
ISO1183 |
1.13 |
1.13 |
1.12 |
1.11 |
拉伸強(qiáng)度 |
N/mm2 |
ISO 527 |
53 |
41 |
31 |
23 |
抗沖擊強(qiáng)度（23℃） |
kJ/m2 |
ISO 180 |
14 |
43 |
60 |
72 |
抗沖擊強(qiáng)度（-40℃） |
kJ/m2 |
ISO 180 |
8 |
10 |
24 |
32 |
球壓硬度 |
N/mm2 |
ISO2039
Part1 |
120 |
85 |
62 |
55 |
硬度 |
Shore D |
ISO 868 |
80 |
78 |
75 |
60 |
|
澆鑄尼龍新型添加劑》產(chǎn)品應(yīng)用