一种耐磨增强尼龙材料及其制备方法与流程

1.本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种耐磨增强尼龙材料及其制备方法。


背景技术：

2.聚酰胺俗称尼龙(nylon)，是分子主链上含有重复酰胺基团-[nhco]-的热塑性树脂的总称。尼龙主链中有强极性的酰胺基，酰胺基间的氢键使分子间的结合力增强，易使结构发生结晶化，所以机械强度高，具有良好的耐油、耐磨性能，广泛用于摩擦磨损领域。尼龙作为耐磨材料使用，需要添加相应的耐磨助剂，常用的耐磨助剂主要有石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯(ptfe)、硅油以及玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、部分矿物晶须及矿物填料等，其中最常使用的还是石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯和硅油。
[0003]
专利文献cn101182388a公开了一种高耐磨高刚性增强尼龙66复合材料及其制备方法，由以下重量份原料组成：尼龙66100份、成核剂0.1～15份、耐磨剂5～30份、热稳定剂和加工助剂0.5～3份、玻璃纤维15～105份。该文献的耐磨剂为聚四氟乙烯粉末和石墨，可使尼龙66复合材料达到最大静摩擦系数0.11，最大动摩擦系数0.07。专利文献cn102757639a公开了一种高强高耐磨尼龙及制备方法，通过添加纳米金刚石粉和高含量玻璃纤维做高强高耐磨尼龙材料，提高了材料的强度，增加了材料的耐磨性。专利文献cn115160777a公开了一种尺寸稳定的超耐磨疏水尼龙复合材料及制备方法，包括：尼龙12 81％-93％，聚四氟乙烯0-10％，硅油0.1％-1.5％，超高分子量聚乙烯0-10％，相容剂0-2％，抗氧剂0.1％-0.4％。专利文献cn113292845a公开了一种高光耐磨尼龙及其制备方法，包括：尼龙60-80份、聚四氟乙烯3-5份、接枝改性的超高分子量聚乙烯3-5份、手性二氧化钛纤维10-18份、介孔二氧化硅小球2-5份、六钛酸钾晶须1-3份和助剂3-8份。上述文献添加的减磨组分各有优缺点，在添加有上述减磨组分后，会不可避免的对复合材料的某些性能造成不利影响，例如，聚四氟乙烯是所有耐磨剂中摩擦系数最低，有较好的润滑性及耐磨性，在高负荷应用中是最佳的耐磨添加剂，但是聚四氟乙烯没有补强性能，添加后会造成材料的物理力学性能下降，从而影响材料的应用。而玻璃纤维材料的磨损率比较大，涉水性差，高温摩擦系数不稳定。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的是提供一种耐磨增强尼龙材料及其制备方法，具有良好耐磨效果，并兼具良好的耐高温、尺寸稳定性高、冲击强度高等特点。
[0005]
本发明是通过以下技术方案是：
[0006]
本发明的一种耐磨增强尼龙材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：尼龙42～67份，表面活化超高分子量聚乙烯4～10份，短玻纤20～30份，硫酸镁晶须5～10份，相容剂2～5份，助剂2～3份；
[0007]
所述尼龙为pa6、pa66或其混合物，相对粘度为2.5～2.9，优选相对粘度为2.7；
[0008]
所述表面活化超高分子量聚乙烯为低温等离子表面活化及化学接枝共同改性的超高分子量聚乙烯微粉，数均分子量≥100万；
[0009]
所述短玻纤为无捻短切玻纤，单丝直径为10～15μm，长度3～4.5mm；
[0010]
所述硫酸镁晶须的平均直径为0.4～10μm，长径比20～40；
[0011]
所述相容剂为马来酸酐接枝sebs(sebs-g-mah)，接枝率1％～2％；
[0012]
所述加工助剂包括但不限于抗氧剂、抗紫外线吸收剂、润滑剂中的一种或两种以上。
[0013]
本发明所述的耐磨增强尼龙材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述尼龙、表面活化超高分子量聚乙烯、相容剂和加工助剂加入高速混合机中搅拌混合均匀，得到混合料；将混合料加入到同向双螺杆挤出机主喂料口进料，所述短切玻纤和硫酸镁晶须从侧喂料口进料，熔融共混后挤出，冷却，切粒，即得所述耐磨增强尼龙材料；
[0014]
双螺杆挤出机各区温度如下：一区温度150～230℃，二区温度180～265℃，三区温度190～275℃，四区温度200～280℃，五区温度200～280℃，六区温度200～280℃，机头温度240～265℃；真空开启，控制螺杆转速250～350r/min。
[0015]
与现有技术相比，本发明的优势在于：
[0016]
本发明采用表面活化超高分子量聚乙烯作为耐磨剂，不仅具有优异的自润滑性，而且拥有更高的极性和表面能，可与尼龙有更好的相容性，可以更明显地降低尼龙的摩擦系数，解决尼龙的粘滑问题；玻璃纤维和硫酸镁晶须的共混增强剂、与sebs-g-mah相容剂，可以提高力学性能，同时具有耐高温、尺寸稳定性高、冲击强度高等特点；制备方法工艺简单、投资少、能耗低、效率高，具有显著的经济和社会效益。
具体实施方式
[0017]
下面通过具体的实施方式对本发明做进一步的说明，所述实施例仅用于说明本发明而不是对本发明的限制。
[0018]
本实施例以及对比例中具体所采用的相关市售或供货商提供的原料。
[0019]
尼龙66epr27：平顶山神马工程塑料有限责任公司，相对粘度为2.7；表面活化超高分子量聚乙烯att-upe 050：南京腾逸新材料科技有限公司，d5053um，分子量500-800万；玻纤esc10-03-568h/a：中国巨石股份有限公司，直径10um，长度3mm；硫酸镁晶须ws-1s2：营口康如科技有限公长径比20；sebs-g-mah：fg1901，美国科腾公司，接枝率为1.5％；助剂为抗氧剂1098：德国巴斯夫，抗氧剂168：北京极易化工有限公司，润滑剂ebs：日本花王。
[0020]
实施例1
[0021]
一种耐磨增强尼龙材料，包括下述重量份的原料：尼龙66 68份、表面活化超高分子量聚乙烯4份、短玻纤20份、硫酸镁晶须5份、相容剂sebs-g-mah 2份以及抗氧剂10980.3份、抗氧剂1680.2份、润滑剂ebs0.5份；列于表1。
[0022]
具体制备方法包括下述步骤：
[0023]
将尼龙、表面活化超高分子量聚乙烯、相容剂和加工助剂加入高速混合机中搅拌混合20min至均匀，得到混合料；将混合料加入到同向双螺杆挤出机主喂料口进料，所述短玻纤和硫酸镁晶须从侧喂料口进料，双螺杆挤出机各区温度如下：一区温度180℃，二区温度200℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度230℃，六区温度240℃，机头温度245
℃；控制螺杆转速300r/min，开启真空，熔融共混挤出，冷却，切粒，即得所述耐磨增强尼龙材料。
[0024]
表1实施例1～4和对比例1～3的原料组成
[0025][0026]
实施例2
[0027]
一种耐磨增强尼龙材料，包括下述重量份的原料：尼龙66 60份、表面活化超高分子量聚乙烯6份、玻璃纤维25份、硫酸镁晶须5份、相容剂3份以及抗氧剂10980.3份、抗氧剂1680.2份、润滑剂ebs 0.5份；列于表1。
[0028]
具体制备方法包括下述步骤：
[0029]
将尼龙、表面活化超高分子量聚乙烯、相容剂和加工助剂加入高速混合机中搅拌混合20min至均匀，得到混合料；将混合料加入到同向双螺杆挤出机主喂料口进料，所述玻纤和硫酸镁晶须从侧喂料口进料，一区温度200℃，二区温度210℃，三区温度220℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度245℃，机头温度255℃；控制螺杆转速350r/min，开启真空，熔融共混挤出，冷却，切粒，即得所述耐磨增强尼龙材料。
[0030]
实施例3
[0031]
一种耐磨增强尼龙材料，包括下述重量份的原料：尼龙66 58份、表面活化超高分子量聚乙烯8份、玻璃纤维25份、硫酸镁晶须5份、相容剂3份以及抗氧剂10980.3份、抗氧剂1680.2份、润滑剂ebs 0.5份；列于表1。
[0032]
具体制备方法包括下述步骤：
[0033]
将尼龙、表面活化超高分子量聚乙烯、相容剂和加工助剂加入高速混合机中搅拌混合20min至均匀，得到混合料；将混合料加入到同向双螺杆挤出机主喂料口进料，所述玻纤和硫酸镁晶须从侧喂料口进料，一区温度190℃，二区温度210℃，三区温度215℃，四区温度240℃，五区温度230℃，六区温度245℃，机头温度250℃；控制螺杆转速350r/min，开启真空，熔融共混挤出，冷却，切粒，即得所述耐磨增强尼龙材料。
[0034]
实施例4
[0035]
一种耐磨增强尼龙材料，包括下述重量份的原料：尼龙66 43份、表面活化超高分子量聚乙烯10份、玻璃纤维30份、硫酸镁晶须10份、相容剂5份以及抗氧剂10980.6份、抗氧剂1680.4份、润滑剂ebs 1份；列于表1。
[0036]
具体制备方法包括下述步骤：
[0037]
将尼龙、表面活化超高分子量聚乙烯、相容剂和加工助剂加入高速混合机中搅拌混合20min至均匀，得到混合料；将混合料加入到同向双螺杆挤出机主喂料口进料，所述玻纤和硫酸镁晶须从侧喂料口进料，一区温度210℃，二区温度210℃，三区温度220℃，四区温度230℃，五区温度240℃，六区温度245℃，机头温度265℃；控制螺杆转速350r/min，开启真空，熔融共混挤出，冷却，切粒，即得所述耐磨增强尼龙材料。
[0038]
对比例1
[0039]
对比例1为实施例1的对比例，包括下述重量份的原料：尼龙66 79份、玻璃纤维20份以及抗氧剂10980.3份、抗氧剂1680.2份、润滑剂ebs0.5份；具体制备方法同实施例1。
[0040]
对比例2
[0041]
对比例2为实施例2的对比例，包括下述重量份的原料：尼龙66 66份、玻璃纤维25份、硫酸镁晶须5份、相容剂3份以及抗氧剂10980.3份、抗氧剂1680.2份、润滑剂ebs 0.5份；具体制备方法同实施例2。
[0042]
对比例3
[0043]
对比例3为实施例4的对比例，包括下述重量份的原料：尼龙66 53份、表面活化超高分子量聚乙烯10份、玻璃纤维30份、相容剂5份以及以及抗氧剂10980.6份、抗氧剂680.4份、润滑剂ebs 1份；具体制备方法同实施例4。
[0044]
将上述实施例1～4以及对比例1～3制得的耐磨增强尼龙材料，按照iso标准测试其拉伸强度、弯曲模量、缺口冲击强度、翘曲度、摩擦系数、磨损量，检测结果列于表1。
[0045]
表2实施例1～4和对比例1～3的测试结果
[0046][0047][0048]
由表1可以看出，与对比例1相比，实施例1添加表面活化超高分子量聚乙烯、硫酸镁晶须和相容剂，材料具有良好的力学性能，提高了耐磨性能，降低了翘曲度。与对比例2相比，实施例2～3添加表面活化超高分子量聚乙烯，耐磨性能明显改善，添加8份时摩擦系数和磨损量最低。和对比例3对比，实施例4的硫酸镁晶须对翘曲度有明显改善。