本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种游艇艉管轴承用改性聚酰胺66材料及其制备方法。
背景技术：
聚酰胺66(简称pa66)，又称尼龙66，是一种半透明或不透明乳白色结晶性聚合物，具有优异的力学性能、较好的冲击韧性、良好的抗反复折叠疲劳性能、出色的耐磨特性、较好的耐海水腐蚀性能以及出色的成型加工特性，广泛应用于汽车零部件、家用电器、航空航天、船舶建造等领域。
游艇艉管轴承用于支撑艉轴，减少艉轴震动，一般采用橡胶或者高分子材料制成。由于艉管轴承用于支撑艉轴，需要与艉轴紧密配合，因此要求具有较低的体积膨胀率和摩擦系数。由于pa66存在体积膨胀率较大、长期光照造成表面开裂、易吸水、耐酸性能力较差等缺点，pa66用作艉管轴承材料仍存在一定的障碍。因此，需要对pa66进行改性，使其适用于游艇艉管轴承。
技术实现要素：
针对上述技术问题，本发明的一个目的是提供一种改性聚酰胺66材料，另一个目的是提供一种制备该改性聚酰胺66材料的方法。本发明的改性聚酰胺66材料具有较低的体积膨胀率和较低的摩擦系数，耐阳光照射而不开裂，适合用作游艇艉管轴承的材料。
因此，在一个方面，本发明提供一种游艇艉管轴承用改性聚酰胺66材料，该改性聚酰胺66材料按重量百分含量计，包括如下组分：
其
其中该增强材料由玻璃微珠和扁平玻璃纤维组成，该玻璃微珠和该扁平玻璃纤维的重量比为(1-2):(1-4)。
进一步地，该pa66树脂的熔点为245-252℃；该pa6树脂的熔点为215-220℃。
进一步地，该玻璃微球的直径为10-20μm；该扁平玻璃纤维的横向尺寸为15-25μm，纵向尺寸为10-15mm。优选地，该玻璃微珠和该扁平玻璃纤维为无碱玻璃材料。
进一步地，该耐候剂由紫外稳定剂和光稳定剂组成，该紫外稳定剂和该光稳定剂的重量比为(1-2):(1-3)。更进一步地，该紫外稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂，例如优选地，该苯并三唑类紫外线吸收剂为巴斯夫紫外稳定剂uv326、uv328、uv329中至少一种。更进一步地，该光稳定剂为受阻胺类光稳定剂，例如优选地，该受阻胺类光稳定剂为巴斯夫光稳定剂4050h、5050h中至少一种。
进一步地，该相容剂为乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。例如优选地，该乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯为日本住友化学公司igetabondtm反应性乙烯共聚物，其包括bf-2c、bf-e、bf-2b、bf-7b、bf-7l、bf-7m品种，优选bf-7l品种。
进一步地，该抗氧剂为酚类抗氧剂、亚磷酸酯类抗氧剂和含硫抗氧剂的复配物，该酚类抗氧剂、该亚磷酸酯类抗氧剂和该含硫抗氧剂的重量比为(1-1.7):(1-2.2):(1-3)。优选地，该含硫抗氧剂的熔点为186-191℃。具体地，该酚类抗氧剂为酚类抗氧剂1010、该亚磷酸酯类抗氧剂为亚磷酸酯类抗氧剂168，该含硫抗氧剂为含硫抗氧剂316s。
进一步地，该润滑剂为硅氧烷聚合物。例如优选地，该硅氧烷聚合物为德国瓦克公司的瓦克r401/50硅橡胶。
在第二方面，本发明提供一种制备第一方面的游艇艉管轴承用改性聚酰胺66材料的方法，该包括如下步骤：
(1)按组分比例，将pa66树脂和pa6树脂干燥至恒重，备用；并将玻璃微珠和扁平玻璃纤维干燥至恒重，备用；
(2)按组分比例，将干燥好的pa66树脂和pa6树脂与相容剂、耐候剂、抗氧剂置于混合机中，在温度62±3℃、转速1000±50rpm下高速混合5-10min，然后将混合机的温度降低至38±2℃，加入润滑剂，在转速500±50rpm下低速混合5-8min，得到预混物；
(3)将步骤(2)所得的预混物经主喂料斗加入双螺杆挤出机中，并按组分比例将干燥好的增强材料经侧喂料斗加入双螺杆挤出机中，通过熔融挤出、冷却、切粒，得到所述游艇艉管轴承用改性聚酰胺66材料。
进一步地，该双螺杆挤出机的操作参数为，一区温度190-198℃、二区温度237-249℃、三区温度251-254℃、四区温度252-260℃、五区温度260-262℃、六区温度261-265℃、挤出模口温度255-258℃，螺杆转速520-540rpm，主喂料转速62-67rpm，侧喂料转速22-28rpm，挤出模口压力为4-7mpa。
本发明的有益效果：
本发明的改性聚酰胺66材料以pa66树脂为主要原料，以pa6树脂为辅助原料，pa66树脂可以赋予本发明该材料优异的力学特性、耐磨特性、耐海水腐蚀特性、成型加工特性等性能，pa6树脂可以进一步提高本发明该材料的成型加工特性并降低成本。
本发明的改性聚酰胺66材料的创新之处在于加入了玻璃微球和扁平玻璃纤维，能明显降低本发明该材料的体积膨胀率和摩擦系数。同时，本发明该材料还加入了由紫外稳定剂和光稳定剂复配组成的耐候剂，可耐阳光照射而不开裂。这些方面使得本发明的改性聚酰胺66材料非常适合用作游艇艉管轴承的材料。
玻璃微球和扁平玻璃纤维尺寸微小，能良好地分散在由pa66树脂和pa6树脂及其他添加剂构成的预混物中，因此可便利地通过过熔融挤出工艺制备出本发明的改性聚酰胺66材料。
具体实施方式
下面通过示例性的实施例对本发明作进一步详细说明。这些实施例旨在对本发明作举例说明，并不意在以任何方式限制本发明。
实施例1
将540g熔点为245℃的pa66树脂、130g熔点为220℃的pa6树脂在鼓风干燥箱中84℃烘烤干燥2.5h，使得前后两次称量结果＜100mg，备用。将125g玻璃微珠、125g扁平玻璃纤维在鼓风干燥箱中80℃烘烤干燥2h，使得前后两次称量结果＜100mg，备用。
将干燥好的pa66树脂和pa6树脂与50gbf-7l(日本住友化学公司)、2.5g紫外稳定剂uv326(德国巴斯夫公司)、7.5g光稳定剂4050h(德国巴斯夫公司)、2g酚类抗氧剂1010、2g亚磷酸酯类抗氧剂168和6g含硫抗氧剂316s置于高速混合机(张家港市佳诺机械有限公司，shr型)中，在温度62℃、转速1000rpm下高速混合5min。然后将高速混合机的温度降低至38℃，待温度恒定时，调至低速模式，加入13g瓦克r401/50硅橡胶(德国瓦克公司)，在转速500rpm下低速混合5min，得到预混物。
将所得的预混物经同向双螺杆挤出机(科倍隆(南京)机械有限公司，zsk32)的主喂料斗加入到该挤出机中，然后将干燥好的玻璃微珠和扁平玻璃纤维经侧喂料斗加入到该挤出机中，进行熔融挤出。该挤出机的具体参数为，一区温度190-198℃、二区温度237-249℃、三区温度251-254℃、四区温度252-260℃、五区温度260-262℃、六区温度261-265℃、模口温度255-258℃，螺杆转速520-540rpm，主喂料转速62-67rpm，侧喂料转速22-28rpm，模口压力为4-7mpa。挤出后，通过水槽冷却、风冷冷却、切粒机切粒，得到改性聚酰胺66材料。
实施例2
将610g熔点为248℃的pa66树脂、100g熔点为218℃的pa6树脂在鼓风干燥箱中84℃烘烤干燥2.5h，使得前后两次称量结果＜100mg，备用。将50g玻璃微珠、150g扁平玻璃纤维在鼓风干燥箱中80℃烘烤干燥2h，使得前后两次称量结果＜100mg，备用。
将干燥好的pa66树脂和pa6树脂与30gbf-7l(日本住友化学公司)、6.7g紫外稳定剂uv326(德国巴斯夫公司)、13.3g光稳定剂4050h(德国巴斯夫公司)、3.2g酚类抗氧剂1010、4.15g亚磷酸酯类抗氧剂168和5.65g含硫抗氧剂316s置于高速混合机(张家港市佳诺机械有限公司，shr型)中，在温度62℃、转速1000rpm下高速混合8min。然后将高速混合机的温度降低至38℃，待温度恒定时，调至低速模式，加入27g瓦克r401/50硅橡胶(德国瓦克公司)，在转速500rpm下低速混合6min，得到预混物。
将所得的预混物经同向双螺杆挤出机(科倍隆(南京)机械有限公司，zsk32)的主喂料斗加入到该挤出机中，然后将干燥好的玻璃微珠和扁平玻璃纤维经侧喂料斗加入到该挤出机中，进行熔融挤出。该挤出机的具体参数为，一区温度190-198℃、二区温度237-249℃、三区温度251-254℃、四区温度252-260℃、五区温度260-262℃、六区温度261-265℃、模口温度255-258℃，螺杆转速520-540rpm，主喂料转速62-67rpm，侧喂料转速22-28rpm，模口压力为4-7mpa。挤出后，通过水槽冷却、风冷冷却、切粒机切粒，得到改性聚酰胺66材料。
实施例3
将580g熔点为250℃的pa66树脂、100g熔点为215℃的pa6树脂在鼓风干燥箱中84℃烘烤干燥2.5h，使得前后两次称量结果＜100mg，备用。将140g玻璃微珠、70g扁平玻璃纤维在鼓风干燥箱中80℃烘烤干燥2h，使得前后两次称量结果＜100mg，备用。
将干燥好的pa66树脂和pa6树脂与40gbf-7l(日本住友化学公司)、4g紫外稳定剂uv326(德国巴斯夫公司)、6g光稳定剂4050h(德国巴斯夫公司)、1.7g酚类抗氧剂1010、3.4g亚磷酸酯类抗氧剂168和4.9g含硫抗氧剂316s置于高速混合机(张家港市佳诺机械有限公司，shr型)中，在温度62℃、转速1000rpm下高速混合10min。然后将高速混合机的温度降低至38℃，待温度恒定时，调至低速模式，加入20g瓦克r401/50硅橡胶(德国瓦克公司)，在转速500rpm下低速混合8min，得到预混物。
将所得的预混物经同向双螺杆挤出机(科倍隆(南京)机械有限公司，zsk32)的主喂料斗加入到该挤出机中，然后将干燥好的玻璃微珠和扁平玻璃纤维经侧喂料斗加入到该挤出机中，进行熔融挤出。该挤出机的具体参数为，一区温度190-198℃、二区温度237-249℃、三区温度251-254℃、四区温度252-260℃、五区温度260-262℃、六区温度261-265℃、模口温度255-258℃，螺杆转速520-540rpm，主喂料转速62-67rpm，侧喂料转速22-28rpm，模口压力为4-7mpa。挤出后，通过水槽冷却、风冷冷却、切粒机切粒，得到改性聚酰胺66材料。
对比例1
本对比例与实施例1相似，但不使用紫外稳定剂和光稳定剂，按实施例1的制备方法制备得到改性聚酰胺66材料。
对比例2
本对比例与实施例1相似，但将125g玻璃微珠和125g扁平玻璃纤维用250g玻璃微珠代替，按实施例1的制备方法制备得到改性聚酰胺66材料。
对比例3
本对比例与实施例2相似，但将50g玻璃微珠、150g扁平玻璃纤维用200g扁平玻璃纤维代替，按实施例2的制备方法制备得到改性聚酰胺66材料。
对比例4
本对比例与实施例3相似，但不使用140g玻璃微珠、70g扁平玻璃纤维，按实施例3的制备方法制备得到改性聚酰胺66材料。
试验例
对实施例1-3和对比例1-4所得的改性聚酰胺66材料测试压缩强度和压缩弹性模量、摩擦系数、拉伸强度、体积膨胀率、紫外光老化后的外观质量及压缩强度和压缩弹性模量保留率。测试方法如下：
压缩强度和压缩弹性模量：iso604:2002《塑料压缩性能的测定》；
摩擦系数：iso8295:1995《塑料薄膜和薄板摩擦系数的测定》；
拉伸强度：iso527-2:2012《塑料拉伸性能测定第2部分：模压和挤压塑料试验条件》；
体积膨胀率：iso175:2010《塑料浸入液体化学药品的影响测定的试验方法》；
紫外光老化后的外观质量：iso4892-3:2016《塑料实验室光源暴露试验方法第3部分：荧光紫外灯》，老化时间为672h；
紫外光老化后的压缩强度和压缩弹性模量保留率：iso604:2002《塑料.压缩性能的测定》。
表1：实施例1-3和对比例1-3所得的改性聚酰胺66材料的测试结果
从表1中实施例1-3的改性聚酰胺66材料的压缩强度、压缩弹性模量、摩擦系数、拉伸强度、体积膨胀率、紫外光老化测试数据，对照中国船级社(ccs)的《材料与焊接规范》(2018)，可知实施例1-3的改性聚酰胺66材料满足《材料与焊接规范》(2018)的表2.2.8.5中的性能要求。
从表1中显示的实施例1-3以及对比例1紫外光老化672h后材料外观质量可以看出，由耐紫外稳定剂和光稳定剂复配组成的耐候剂可以有效解决pa66光照开裂的问题。
从表1中的数据可以看出，与对比例2-4相比，实施例1-3中加入了玻璃微球和扁平玻璃纤维，对改性聚酰胺66材料的压缩强度、压缩弹性模量、拉伸强度没有明显影响。在摩擦系数方面，实施例1-3的改性聚酰胺66材料的摩擦系数明显低于对比例2-4，表明玻璃微球和扁平玻璃纤维有助于降低摩擦系数，这对于改性聚酰胺66材料用作游艇艉管轴承的材料是有利的。在体积膨胀率方面，实施例1-3中由于同时加入了玻璃微球和扁平玻璃纤维，其改性聚酰胺66材料的体积膨胀率要低于只加入玻璃微球或只加入扁平玻璃纤维的对比例2或对比例3，大大低于既没有加入玻璃微球也没有加入扁平玻璃纤维的对比例4(其体积膨胀率为3.3％，大于ccs《材料与焊接规范》表2.2.8.5中体积膨胀率≤3％的要求)，这对于改性聚酰胺66材料用作游艇艉管轴承的材料是很有利的。
以上应用了具体实例对本发明进行了阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。本发明所属技术领域的技术人员依据本发明的构思，还可以做出若干简单推演、变形或替换。这些推演、变形或替换方案也落入本发明的权利要求范围内。