一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及高分子材料耐磨改性领域，尤其是涉及一种高耐磨自润滑聚对苯二甲 酸乙二醇酯材料的制备方法与应用。
【背景技术】
[0002] 聚对苯二甲酸乙二醇醋（PET)为线性饱和热塑性聚酯，是热塑性聚酯中最主要的 品种，俗称涤纶树脂。它是对苯二甲酸与乙二醇的缩聚物，与PBT-起统称为热塑性聚酯， 或饱和聚酯。PET分子结构规整，分子间作用力较强，分子链具有柔顺性，易结晶，具有较高 的结晶度和取向度。
[0003] 近年来，因为PET具有机械强度、刚度、硬度高、滑动性能和耐磨强度好，电气绝缘 性好，非常好的耐蠕变性能、低而稳定的磨擦系数优异的耐磨性（与尼龙相比更佳）、非常 好的尺寸稳定性（优于POM)、生理惰性（适于与食品接触）。耐气候性、抗化学药品稳定性 好，吸水率低，耐弱酸和有机溶剂，但不耐热水浸泡，不耐碱等优异的特性。广泛用于纺织、 造纸、食品机械、运输、码头、医疗、煤矿、化工等行业。轴承、向导食品加工机器头，活塞，螺 丝钉卷等食品的治具，零部件，精密机器的轴承，电绝缘材料等，在国民经济、国防工业以及 高新技术产业中有着广泛的应用。
[0004] 尽管PET具有优良的耐热性、抗蠕变性、耐摩擦与磨损性、电绝缘性及耐化学药品 性，且在较宽的温度范围内能够保持优良的物理性能和力学性能，但其结晶速率小、成型加 工困难且周期长、注塑模温高、冲击性能差等缺点严重限制其应用领域的扩展。为改善PET 的不足，通常采用与其他树脂共混、共聚法或添加成核剂、促进剂等助剂的方法来实现。
[0005] 目前用于做耐磨塑料的主要有PA、POM、PTFE、PPS、UHMWPE等，主要用于制作齿轮、 轴承、泵壳等，要求具有耐磨，尺寸稳定、耐高低温、耐化学性能、性价比高等要求，而上述的 常用耐磨塑料都存着不同的缺陷，不能很好的同时满足这些要求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸 乙二醇酯材料的制备方法。本发明制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯材料性价比高，具有磨损 寿命长、在不同条件下均能保持较高的尺寸稳定和较低的线膨胀系数、耐化学性能优异、能 在高低温下长期稳定使用、高性价比、具有自润滑性的新型耐磨聚对苯二甲酸乙二醇酯材 料，能广泛应用于制作各种环境下使用的齿轮、轴承、泵壳等。
[0007] 为达到上述目的，本发明采用了下述技术方案：
[0008] -种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，其原料按重量百分比计包含如下组 分：
[0009] 聚对苯二甲酸乙二醇酯70-90% ;
[0010] 复合耐磨改性剂5-15% ;
[0011] 复合弹性体增韧剂3-8 % ;
[0012] 硅油 0.3-1 %;
[0013] 偶联剂 0.3-1 %;
[0014] 复合成核剂0.5-2 %;
[0015] 抗氧剂 0.2-1 %;
[0016] 润滑剂 0.5-1. 5%。
[0017] 优选的，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0. 67-0. 8dl/g。
[0018] 优选的，所述复合耐磨改性剂选自二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯、纳米二氧化硅中 的两种或多种。
[0019] 优选的，所述复合弹性体增韧剂选自马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯（密度 为0. 918~0. 935g/cm3)、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯（比如阿克玛的 AX8900)、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯（比如杜邦的PTW)中的两种或多种。
[0020] 优选的，所述硅油为选自二甲基硅油、氨基改性硅油、醇羟基改性硅油中的一种或 多种。
[0021 ] 优选的，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、为氣基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的 一种或多种。
[0022] 优选的，所述复合成核剂由成核剂和结晶促进剂组成，所述成核剂选自滑石粉、蒙 脱土、碳酸氢钠、苯甲酸钠、NAV101、Surl yn8920中的两种或多种，结晶促进剂为丁醇无规聚 醚、聚乙二醇缩水甘油醚中的一种或者多种。
[0023] 优选的，所述抗氧剂为酚类抗氧剂1010和磷酸酯类抗氧剂168按照重量比为1:2 复配而成。
[0024] 优选的，所述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、PETS、PE蜡或者硅酮粉中的一种或几 种。
[0025] 本发明还提供所述高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯的制备方法，包括如下步 骤：
[0026] (1)准备原材料：按权利要求1准确称取各组分的用量；
[0027] (2)原材料处理及混合：将聚对苯二甲酸乙二醇酯烘干，控制水分在0. 05%以下； 然后将其和偶联剂、硅油加入高速混料机中搅拌，加入复合耐磨改性剂、抗氧剂、复合成核 剂、复合弹性体增韧剂、润滑剂混合，使各组分充分搅拌分散均匀；
[0028] (3)熔融挤出：将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，双螺杆挤出机为75机型，长 径比为40:1 ;在熔融挤出的同时，熔融挤出温度在240-280°C之间，螺杆转速为200-1000r/ min ；
[0029] (4)造粒及后处理：对挤出的物料进行冷却、风干、切粒、包装即可得到成品。
[0030] 本发明提供的高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯能广泛应用于制作各种环境 下使用的齿轮、轴承、泵壳等。
[0031] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0032] 1、本发明制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯材料不仅耐磨且自润滑，而且各项性能优 异。
[0033] 对聚对苯二甲酸乙二醇酯通过复合耐磨改性剂、复合成核剂、硅油等一起改性，成 功的制备了耐磨且自润滑性的新型聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，其不仅机械性能优异、力 学性能佳，而且性价比高、尺寸非常稳定、磨耗低（磨损寿命长）、耐化学性能优异，能在各 种环境下尤其是高低温下保持很高的尺寸稳定和较低的线膨胀系数并长期使用，并应用于 齿轮、轴承、泵壳等。同时，本发明制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯采用了复合耐磨改性剂和 润滑剂具有具有良好的自润滑效果。
【具体实施方式】
[0034] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表达的范围。
[0035] 实施例1
[0036] 实施例1按表1的配方进行备料；将干燥好的聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET)树脂 和硅烷偶联剂以及硅油先加入高速混料机中搅拌lmin、然后再加入复合耐磨改性剂、抗氧 剂、复合成核剂、复合增韧剂、润滑剂在高速混料机中混合2min，使各组分充分搅拌分散均 匀，从加料口加入双螺杆挤出机，挤出机熔融挤出温度设定在240-280°C范围内，真空度一 般在0. 08Pa，主机转速为500r/min，挤出物料经冷却、风干、切粒、干燥后，即可得到高耐磨 自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，配方1-3相应制备的产品相应标记为对苯二甲酸乙二醇酯 (1)、对苯二甲酸乙二醇酯（2)、对苯二甲酸乙二醇酯（3)。
[0037] 实施例1配方1-3如下表所示：
[0038]
【主权项】
1. 一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于，其原料按重量百分比计包 含如下组分： 聚对苯二甲酸乙二醇酯70-90% ; 复合耐磨改性剂5-15% ; 复合弹性体增韧剂3-8% ; 硅油 0. 3-1 % ; 偶联剂0.3-1% ; 复合成核剂〇. 5-2% ; 抗氧剂0.2-1% ; 润滑剂0.5-1. 5%。
2. 根据权利要求1所述的一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于，所 述聚对苯二甲酸乙二醇酯的特性粘度为0. 67-0. 8dl/g。
3. 根据权利要求1所述的一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于，所 述复合耐磨改性剂选自二硫化钼、石墨、聚四氟乙烯、纳米二氧化硅中的两种或多种。
4. 根据权利要求1所述的一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于，所 述复合弹性体增韧剂选自马来酸酐接枝线性低密度聚乙烯、乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯 酸缩水甘油酯、乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯中的两种或多种。
5. 根据权利要求1所述的一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于，所 述硅油为选自二甲基硅油、氨基改性硅油、醇羟基改性硅油中的一种或多种。
6. 根据权利要求1所述的一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于，所 述偶联剂选自硅烷偶联剂、为氣基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂中的一种或多种。
7. 根据权利要求1所述的一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于，所 述复合成核剂由成核剂和结晶促进剂组成，所述成核剂选自滑石粉、蒙脱土、碳酸氢钠、苯 甲酸钠、NAV101、Surlyn8920中的两种或多种，结晶促进剂为丁醇无规聚醚、聚乙二醇缩水 甘油醚中的一种或者多种。
8. 根据权利要求1所述的一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于，所 述抗氧剂为酚类抗氧剂1010和磷酸酯类抗氧剂168按照重量比为1:2复配而成。
9. 根据权利要求1所述的一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯，其特征在于，所 述润滑剂为乙烯基双硬脂酰胺、PETS、PE蜡或者硅酮粉中的一种或几种。
10. -种制备权利要求1所述的高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯的方法，其特征 在于，包括如下步骤： (1) 准备原材料：按权利要求1准确称取各组分的用量； (2) 原材料处理及混合：将聚对苯二甲酸乙二醇酯烘干，控制水分在0.05%以下；然后 将其和偶联剂、硅油加入高速混料机中搅拌，加入复合耐磨改性剂、抗氧剂、复合成核剂、复 合弹性体增韧剂、润滑剂混合，使各组分充分搅拌分散均匀； (3) 熔融挤出：将混合好的物料加入双螺杆挤出机中，在熔融挤出的同时，熔融挤出温 度在240-280°C之间，螺杆转速为200-1000r/min; (4) 造粒及后处理：对挤出的物料进行冷却、风干、切粒、包装即可得到成品。
【专利摘要】本发明公开了一种高耐磨自润滑聚对苯二甲酸乙二醇酯及其制备方法，其原料按重量百分比计包含如下组分：聚对苯二甲酸乙二醇酯70-90％；复合耐磨改性剂5-15％；复合弹性体增韧剂3-8％；硅油0.3-1％；偶联剂0.3-1％；复合成核剂0.5-2％；抗氧剂0.2-1％；润滑剂0.5-1.5％。本发明制备的聚对苯二甲酸乙二醇酯材料性价比高，具有磨损寿命长、在不同条件下均能保持较高的尺寸稳定和较低的线膨胀系数、耐化学性能优异、能在高低温下长期稳定使用、高性价比、具有自润滑性的新型耐磨聚对苯二甲酸乙二醇酯材料，能广泛应用于制作各种环境下使用的齿轮、轴承、泵壳等。
【IPC分类】C08L83-08, C08K3-30, C08L51-06, C08L27-18, C08L23-08, C08L83-06, C08L83-04, C08K3-04, C08K3-36, C08K13-02, C08L67-02
【公开号】CN104788917
【申请号】CN201510190321
【发明人】阳瑞, 董宏宇, 郑崇深, 符宏孟
【申请人】广东顺德顺炎新材料有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月21日