材料的制备方法不同于传统的使用碾磨碳纤维的 方法。传统的碾磨碳纤维对纤维结构破坏严重，许多碳纤维被磨成了粉末状，因而对工程塑 料的增强效果减弱；另外，碾磨碳纤维一般都未经过很好的表面处理，因此与工程塑料的结 合力也不是很好。本发明使用商业可获得的经过很好表面处理的连续碳纤维，在加工过程 中通过调整螺杆模块组合尽量减少碳纤维的结构破坏，因而制得了拉伸强度、弯曲强度和 模量等力学性能较好的所述热塑性树脂摩擦材料。
[0030] 本发明【具体实施方式】中采用的原料和干燥条件如下： 尼龙66树脂：EPR27,特征粘度2. 67,河南神马工程塑料有限公司，使用前在90°C真空 干燥8小时； 铜粉-1 :粒度200目，纯度大于99%，上海九佳粉体材料有限公司； 铜粉-2 :粒度大于10000目，纯度大于99. 5%，苏州长湖纳米科技有限公司； 聚四氟乙烯树脂，粒径2-6微米，日本大金工业公司； 抗氧剂1010,上海汽巴高桥化学有限公司。
[0031] 碳纤维（CF):日本东丽工业公司。
[0032] 材料性能测试： 树脂和碳纤维含量分析：耐磨复合材料试样用甲酸溶解，然后用玻砂漏斗过滤，洗涤， 干燥即可得到可溶物质量百分含量和不可溶物质量百分含量，可溶物质量百分含量即为尼 龙树脂含量，不可溶物质为聚四氟乙烯树脂和铜粉、碳纤维的混合物；（聚四氟乙烯树脂+ 铜粉）含量可根据尼龙树脂/(聚四氟乙烯树脂和铜粉）的加料比例计算得到；碳纤维含量 为不溶物质量百分含量减去(聚四氟乙烯树脂+铜粉）含量得到。
[0033] 拉伸强度：按ASTM D638标准测试，拉伸速率50mm/min。
[0034] 弯曲强度和弯曲模量：按ASTM D790标准测试，速率I. 3mm/min。
[0035] Izod缺口冲击强度：按ASTM D256标准测试，3. 2mm厚试样，使用IJ摆锤。
[0036] Izod无缺口冲击强度：按ASTM D256标准测试，使用5. 5J摆锤。
[0037] 热变形温度：按ASTM D648标准测试，I. 82MPa负荷，试样尺寸127x12. 7x6. 4mm。
[0038] 摩擦系数：按GB3960-1983标准测试，施加20千克力，45#钢对磨环。
[0039] 磨损：按GB3960-1983标准测试，施加20千克力，45#钢对磨环，时间2小时。 [0040] 采用本发明的技术方案后，本发明碳所述热塑性树脂摩擦材料可采用注塑工艺成 型，成型周期短，Izod无缺口冲击强度高达1162J/m，摩擦系数在0. 35、. 50之间，磨损在 3~6mg，取得了较好的技术效果，是一种新型的摩擦材料。
[0041]
【具体实施方式】
[0042] 【实施例1】 双螺杆挤出机(德国LEISTRITZ公司，MICRO 27型)料筒温度从加料口至口模分别设定 为 250 ?、260 ?、270 ?、280 ?、285 ?、290 ?、290 °C ?、290 ?、290 ?、285 ?，在粒料失重加 料器中装入干燥的尼龙66树脂，在粉料失重加料器内装入聚四氟乙烯树脂/铜粉-1/抗氧 剂1010质量比为100:100:0. 5的均匀混合物。当料筒实际温度达到设定温度后开启双螺 杆使其转速达到160转/分钟，然后开启粒料树脂失重加料器和粉料树脂失重加料器，使粒 料树脂加料速度为2. 4kg/h，粉料树脂加料速度为0. 60kg/h，四股12K连续碳纤维从第四段 开口引入双螺杆挤出机料筒，树脂和碳纤维混合后挤出成条状，经水冷切粒即得到热塑性 树脂摩擦材料。
[0043] 将上述热塑性树脂摩擦材料在鼓风烘箱于90°C干燥8小时后用注塑机(德国BOY 公司55M型）在285°C注塑成标准测试样条。每个测试样条注塑完成后立即放入玻璃干燥 器中（防止吸水)，然后在测试环境放置24小时后测试各项性能，结果如表1。
[0044] 【实施例2】 双螺杆挤出机各段料筒温度设定同实施例1，在粒料失重加料器中装入干燥的尼龙 66树脂，在粉料树脂失重加料器内装入聚四氟乙烯树脂/铜粉-1/抗氧剂1010质量比为 50:100:0. 5的均匀混合物。当料筒实际温度达到设定温度后开启双螺杆使其转速达到170 转/分钟，使粒料树脂的加料速度为5. 6kg/h，粉料树脂的加料速度为2. 4kg/h，8股12K连 续碳纤维从第四段开口引入双螺杆挤出机料筒，树脂和碳纤维混合后挤出成条状，经水冷 切粒即得到热塑性树脂摩擦材料。复合材料经注塑制样后测试的性能如表1。
[0045] 【实施例3】 双螺杆挤出机各段料筒温度设定同实施例1，在粒料失重加料器中装入干燥的尼龙 66树脂，在粉料树脂失重加料器内装入聚四氟乙烯树脂/铜粉-2/抗氧剂1010质量比为 100:100:0.5的均匀混合物。当料筒实际温度达到设定温度后开启双螺杆使其转速达到 160转/分钟，使粒料树脂的加料速度为3. 2kg/h，粉料树脂的加料速度为0. 8kg/h，四股 12K连续碳纤维从第四段开口引入双螺杆挤出机料筒，树脂和碳纤维混合后挤出成条状，经 水冷切粒即得到热塑性树脂摩擦材料。复合材料经注塑制样后测试的性能如表1。
[0046] 【实施例4】 双螺杆挤出机各段料筒温度设定同实施例1，在粒料失重加料器中装入干燥的尼龙66 树脂，在粉料树脂失重加料器内装入聚四氟乙烯树脂/铜粉-2/抗氧剂1010质量比为 100:100:0.5的均匀混合物。当料筒实际温度达到设定温度后开启双螺杆使其转速达到 160转/分钟，使粒料树脂的加料速度为3. 2kg/h，粉料树脂的加料速度为0. 8kg/h，五股 12K碳纤维从第四段开口引入双螺杆挤出机料筒，树脂和碳纤维混合后挤出成条状，经水冷 切粒即得到热塑性树脂摩擦材料。复合材料经注塑制样后测试的性能如如表1。
[0047]【对比例1】 双螺杆挤出机各段料筒温度设定同实施例1，在粒料失重加料器中装入干燥的尼龙66 树脂，在粉料树脂失重加料器内装入聚四氟乙烯树脂/抗氧剂1010质量比为100:0. 5的均 匀混合物。在料筒实际温度达到设定温度后开启双螺杆使其转速达到160转/分钟，使粒 料树脂的加料速度为2. 55kg/h，粉料树脂的加料速度为0. 45kg/h，四股12K连续碳纤维从 第四段开口引入双螺杆挤出机料筒，树脂和碳纤维混合后挤出成条状，经水冷切粒即得到 所述热塑性树脂摩擦材料。复合材料经注塑制样后测试的性能如如表1。
[0048] 从实施例和对比例组合物的性能测试数据可看出，本发明采用在碳纤维增强耐磨 尼龙66中加入金属铜粉制得了一种具有较高摩擦系数（0. 35~0. 5)和较低磨损的热塑性树 脂摩擦材料，这种热塑性树脂摩擦材也具有优异的力学性能。之所以有如此好的效果，我们 认为是因为本发明的方法使复合材料中碳纤维保持了较高的长径比，金属铜粉的加入不但 提高了复合材料的摩擦系数和硬度，而且提高了复合材料的耐热性和使用寿命。
[0049] 表1.改性碳纤维增强尼龙66树脂组合物的性质
【主权项】
1. 热塑性树脂摩擦材料，以重量份数计包括以下组分： A. 45?70份尼龙66树脂； B. 1?20份金属铜粉； C. 5?15份聚四氟乙烯（PTFE)树脂； D. ΚΓ40份碳纤维； E. 0. 01?5份助剂。
2. 根据权利要求1所述热塑性树脂摩擦材料，其特征在于所述尼龙66树脂的相对粘度 为 2. 4?3. 2。
3. 根据权利要求1所述热塑性树脂摩擦材料，其特征在于所述金属铜粉的目数大于 100 目。
4. 根据权利要求1所述热塑性树脂摩擦材料，其特征在于所述聚四氟乙烯树脂的粒径 为2?20微米。
5. 根据权利要求1所述热塑性树脂摩擦材料，其特征在于所述碳纤维采用连续长纤 维。
6. 根据权利要求1所述热塑性树脂摩擦材料，其特征在于所述助剂为热稳定剂、抗氧 剂或相容剂中的至少一种。
7. 根据权利要求1所述热塑性树脂摩擦材料，其特征在于所述66树脂以重量份数计用 量为50?65份。
8. 根据权利要求1所述热塑性树脂摩擦材料，其特征在于所述金属铜粉以重量份数计 用量为2~15份。
9. 根据权利要求1所述热塑性树脂摩擦材料，其特征在于所述聚四氟乙烯树脂以重量 份数计其用量为5~10份。
10. 权利要求1中所述热塑性树脂摩擦材料的制备方法，包括以下过程： i )尼龙66树脂在8(Tl00°C真空干燥8?12小时； ii) 尼龙66树脂、金属铜粉、聚四氟乙烯树脂和所述助剂按重量比例加入双螺杆挤出机 中混合，双螺杆挤出机料筒温度为25(T300°C ; iii) 连续长度碳纤维从双螺杆挤出机中部开口引入树脂体系中，碳纤维在双螺杆挤出 机中被剪切破碎，和树脂一起挤出，然后切粒得到所述热塑性树脂摩擦材料。
【专利摘要】本发明涉及一种热塑性树脂摩擦材料及其制备方法，主要解决现有技术采用热固性树脂为基体树脂加碳纤维、钢纤维、填料、固化剂等的方案存在的加工周期长，无缺口抗冲击强度低的缺点。本发明的热塑性树脂摩擦材料组合物，以重量份数计包括以下组分：A.45~70份尼龙66树脂；B.1~20份金属铜粉；C.5~15份聚四氟乙烯（PTFE）树脂；D.10~40份碳纤维；E.0.01~5份助剂的技术方案，较好地解决了该技术问题，可用于热塑性树脂摩擦材料的工业生产中。
【IPC分类】C08K3-08, C09K3-14, B29C47-92, C08L77-06, B29B9-06, C08K13-04, C08K7-06, C08L27-18
【公开号】CN104559924
【申请号】CN201310514216
【发明人】傅荣政, 姚斌, 王芳
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月28日