轨道用玻纤增强尼龙材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种轨道用耐疲劳玻纤增强尼龙材料 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 尼龙材料作为一种优良的工程塑料因其具有优异的拉伸性能、弯曲性能、压缩强 度等力学性能，并且低温性能优良、化学性能稳定、机械性能良好、电绝缘性能优越、比重 小、易加工成型、耐磨性好，广泛的应用于汽车、电子电器、化工、机械仪器仪表、建筑行业 等。
[0003] 但其也存在吸水性大、尺寸稳定性差等缺点，使其应用范围受到了一定的限制。为 改进上述缺点，并更好的满足对使用性能的要求，可以通过纤维增强来得以实现。至今，已 有多种纤维用来增强尼龙材料。中国专利CN104387767A公开了一种陶瓷纤维增强尼龙66复 合物及其制备方法，所得材料具有优异的抗热氧老化性能、良好的力学性能和低翘曲性能， 能够满足汽车发动机罩盖的应用要求；中国专利CN 104672889 A公开了一种碳纤维增强尼 龙复合材料及制备方法，所得材料力学性能优异，耐磨性好；中国专利CN104610717A公开了 一种玻璃纤维增强尼龙66复合材料，所得材料具有弹性模量更高、弯曲模量更高、拉伸强度 更高、弯曲强度更高和缺口冲击强度更高的特点；中国专利CN104231611A公开了一种玻璃 纤维含量可高达70wt. %的玻璃纤维增强尼龙材料，材料具有优异的耐热性变性能、抗拉伸 性能、抗冲击性能以及很高的弯曲强度和模量。
[0004] 但是，在各类纤维增强尼龙复合材料中，玻璃纤维增强尼龙材料由于价格低廉、强 度较高而得到了广泛的研究，并被大量的推广应用。随着玻纤增强尼龙材料应用领域逐渐 扩大，应用环境日渐苛刻，具有不同特性的增强尼龙材料相继问世。中国专利CN104277454A 公开了一种高灼热丝高冲击耐候阻燃增强尼龙6的制备方法，所得材料灼热丝可燃性指数 GWFI 960°C，灼热丝起燃温度GWIT 900°C，拉伸强度120MPa，弯曲强度220MPa，悬臂梁缺口 冲击强度13KJ/m2，阻燃性能1.6mm，UL94V0，耐候性能（500h)，颜色等级3-4级；中国专利 CN104861649A公开了一种高湿度高压力环境下的耐高温尼龙材料及其制备方法，所得材料 在高湿度高压力环境下的耐温性明显优于无碱玻璃纤维增强尼龙66,其优良的加工性能及 机械性能极大的扩展了尼龙在使用环境十分苛刻的医学仪器、电子电器及汽车发动机等高 端领域的应用；中国专利CN104629347A公开了一种耐金属老化增强尼龙材料及其制备方 法，所得材料具有显著的抗铜害效果以及较高的强度；中国专利CN104387766A公开了一种 耐低温高透明的玻纤增强PA66复合物，所得材料在不加入增韧剂的情况下，其拉伸屈服强 度、弯曲强度、IZ0D缺口冲击强度等物理性能均能够达到甚至超过添加有增韧剂时的各项 性能，并且透明度好，能够满足当今世界人们对于塑料制品外观的需求；中国专利 CN104774459A公开了一种高冲击环保无卤阻燃增强尼龙材料及其制备方法，所得材料的成 本低廉、抗电弧能力强、颜色可控且注塑成型时产品质量稳定可靠。
[0005] 但是玻纤增强尼龙材料用作结构件时，如用于轨道扣件系统塑料件时，作为结构 件，其耐疲劳性与其使用寿命以及使用的安全性密切相关。但目前关于耐疲劳玻纤增强尼 龙材料的研究和开发相对较少，公开的资料显示主要有3种方法：中国专利CN103408927A通 过将玻璃纤维与聚酰亚胺纤维先进行混纺，经过硅烷偶联剂表面处理后用于增强尼龙材 料，得到了一种强度大、稳定性好、耐疲劳强度高的复合纤维增强尼龙材料；中国专利 CN102093705A公开了一种以PA6或者PA66为基体树脂，添加适宜的抗氧剂、润滑剂、成核剂 制备高耐疲劳增强尼龙材料，主要应用于汽车发动机周边零件；中国专利CN104004354A采 用一种新型的注塑成型方法，通过精细的控制注塑成型过程对长玻纤增强尼龙材料进行成 型，所得产品的耐疲劳力提高，延长了产品的使用寿命。
[0006] 关于现有的提高耐疲劳性能的方法中：中国专利CN103408927A所采用的方法中聚 酰亚胺价格较贵，且与玻璃纤维进行混纺、后经过硅烷偶联剂改性处理使得生产过程复杂、 繁琐；中国专利CN102093705A的基体树脂仅限于PA6或者PA66,且主要用于汽车发动机周边 零件；中国专利CN104004354A适用于长玻纤增强尼龙材料且存在剥离风险、对设备的要求 较高且需要对现有设备进行改进。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明的目的在于提出一种轨道用玻纤增强尼龙材料及其制备方法， 以提高其耐疲劳性能，同时还能拓展基体树脂的范围，简化制备过程。
[0008]基于上述目的，本发明提供的轨道用玻纤增强尼龙材料由以下重量份数的原料制 得： 共聚尼龙树脂 52~67份； 玻璃纤维 3:0~35份； 増韧剂 ：2~8份； 増塑剂 1~5份；
[0009] 粘结剂 0.1~0.5份； 热稳定剂 0.1~0.6份； 抗氧化剂 0.1~1份； 润滑剂 0.1~1份；
[0010]其中，所述共聚尼龙树脂由内酰胺类单体、二羧酸类单体、二元胺类单体共聚而 成;所述玻璃纤维选自无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维、耐碱玻璃纤维、高强玻 璃纤维中的至少一种。
[0011] 在本发明的一些实施例中，所述共聚尼龙树脂选自牌号为CM6040、CM6041、CM6241M中的至少一种，所述玻璃纤维为短切无碱玻璃纤维，直径为8~15微米。
[0012] 在本发明的一些实施例中，所述增韧剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝 聚乙稀、马来酸酐接枝Ρ0Ε、马来酸酐接枝三元乙丙橡胶中的至少一种。
[0013] 在本发明的一些实施例中，所述增塑剂为N，N-乙基苯磺酰胺，N，N-丁基苯磺酰胺， 己二醇，甘油，偏苯三甲酸三辛酯中的至少一种。
[0014] 在本发明的一些实施例中，所述粘结剂为活性超支化多元醇CYD-PR232，CYD- PR121中的至少一种。
[0015]在本发明的一些实施例中，所述热稳定剂为由醋酸铜、碘化钾、硬脂酸锌组成的混 合物，所述醋酸铜、碘化钾、硬脂酸锌的质量比为4~6:1~3:1。
[0016]在本发明的一些实施例中，所述抗氧化剂选自N，N-1，6-己二基二(3，5-二（1，1-二 甲基乙基)-4-羟基苯丙酰，四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇，三(2,4_二 叔丁基苯基)亚磷酸酯中的至少一种。
[0017] 在本发明的一些实施例中，所述润滑剂选自聚四氟乙烯、硅酮粉/硅油、二硫化钼、 马来酸酐接枝聚乙烯蜡、硬脂酸锌中的至少一种。
[0018]本发明还提供一种制备上述轨道用玻纤增强尼龙材料的方法，包括以下步骤：
[0019] 将共聚尼龙树脂、增韧剂、增容剂、热稳定剂、抗氧化剂、润滑剂混合均匀；
[0020] 将混合物料加入到双螺杆挤出机，在熔融挤出的同时将玻璃纤维从双螺杆挤出机 侧喂料加入；
[0021] 将挤出的物料经过冷却、风干、切粒，制备得到轨道用玻纤增强尼龙材料。
[0022]在本发明的一些实施例中，所述双螺杆挤出机的加工条件为：一区温度为240~ 250°C，二区温度为255~265°C，三区温度为255~265°C，四区温度为255~265°C，五区温度 为255~265°C，六区温度为235~245°C，七区温度为225~235°C，八区温度为225~235°C， 机头温度为245~255°C;所述双螺杆挤出机的主机转速为300~400转/分钟。
[0023]从上面所述可以看出，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0024]