CN101885910B

CN101885910B - 一种高耐磨pa6复合材料及其制备方法

Info

Publication number: CN101885910B
Application number: CN 200910051033
Authority: CN
Inventors: 郭建鹏; 陈晓东; 杨涛; 孟成铭; 吴小龙
Original assignee: Shanghai Rizhisheng New Technology Development Co Ltd
Current assignee: Shanghai Rizhisheng New Technology Development Co Ltd
Priority date: 2009-05-12
Filing date: 2009-05-12
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2029-05-12
Also published as: CN101885910A

Abstract

本发明涉及一种高耐磨PA6复合材料及其制备方法，该复合材料由以下组分和重量百分比的原料组成：尼龙56-82％，耐磨剂1#2-5％，耐磨剂2#2-5％，玻璃纤维粉5-15％，玻璃微珠5-15％，接枝型增韧改性剂2-8％，成核剂0.1-0.5％，抗氧剂0.1-1％，润滑分散剂0.1-0.5％。与现有技术相比，本发明具有高耐磨、高耐热性、较高的韧性和高流动性等优点。

Description

一种高耐磨PA6复合材料及其制备方法

技术领域

本发明属于尼龙改性技术领域，具体涉及一种高耐磨PA6复合材料及其制备方法，可以广泛用于滚轮运输车轮子，齿轮、油田设备、机械连接件。

背景技术

尼龙(PA)具有较高的机械性能、冲击性能，较高的耐热性，优良的耐磨性，自润滑性，具有良好的加工性、力学均衡性好，在家用电器、汽车工业及工具制造业上有广泛的应用，其应用居五大工程塑料之首。纯尼龙在机械强度方面达不到滚轮运输车轮子，齿轮、机械连接件等产品的要求，而普通的矿物、纤维增强改性在耐磨和韧性方面又达不到该类产品的要求。

提高尼龙耐磨性的传统做法是在尼龙中加入耐磨剂PTFE或二硫化钼同时与矿物复合，但是这种途径所得的材料韧性较差(耐磨剂本身会降低材料的韧性)，流动性较差(不适合注塑大型厚壁产品)。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有高耐磨、高耐热性、较高的韧性和高流动性的高耐磨PA6复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高耐磨PA6复合材料，其特征在于，该复合材料由以下组分和重量百分比的原料组成：尼龙56-82％，耐磨剂1#2-5％，耐磨剂2#2-5％，玻璃纤维粉5-15％，玻璃微珠5-15％，接枝型增韧改性剂2-8％，成核剂0.1-0.5％，抗氧剂0.1-1％，润滑分散剂0.1-0.5％。

所述的尼龙的粘度为2.4。

所述的玻璃微珠为无碱玻璃微珠，所述的玻璃纤维粉为无碱玻璃纤维粉。

所述的玻璃微珠升温表面经1.2％硅烷偶联剂处理，所述的玻璃纤维粉的表面经硅烷偶联剂处理。

所述的耐磨剂1#为聚四氟乙烯，所述的耐磨剂2#为二硫化钼。

所述的接枝型增韧改性剂为聚烯弹性体(POE)接枝不饱和酸或者酸酐的接枝聚合的低聚物，为马来酸酐接枝聚烯弹性体(POE)，其熔融指数为2g/10min，接枝率为0.5-1％。

所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配体系，包括按重量比为1∶1复配的1098/168抗氧剂复配体系，所述的1098为N，N’-1，6-亚己基-二-[3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺]，所述的168为(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯。

所述的润滑分散剂为硬脂酸钙；所述的成核剂是以长碳链为主要成分的羧酸钙盐，包括市售P-20。

一种高耐磨PA6复合材料的制备方法，其特征在于，该方法如下：按重量百分比称取的原料：尼龙56-82％，耐磨剂1#2-5％，耐磨剂2#2-5％，玻璃纤维粉5-15％，玻璃微珠5-15％，接枝型增韧改性剂2-8％，成核剂0.1-0.5％，抗氧剂0.1-1％，润滑分散剂0.1-0.5％，放入高混机中混合2-5分钟，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在220-235℃，螺杆转数在30-50HZ。

所述的双螺杆挤出机的螺杆组合为分散性较好的特定组合，分为九段，各段的加工温度和主机转速如下：

与现有技术相比，本发明采用的耐磨剂有两种：PTFE和二硫化钼，试验证明两种耐磨剂复配使用使材料具有更高的耐磨性能，同时加入的玻璃纤维粉在提高材料强度的同时有提要了材料的耐磨性，耐热性；玻璃微珠的加入大大改善了材料的流动性，使材料能够用于注塑大型厚壁制品，同时又提高了材料的耐热性和耐磨性；加入接枝型增韧改性剂是用于改善材料的冲击性能。抗氧剂为一种受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配体系，可提高组合物在加工过程的抗氧化性能和使用过程中的抗老化性能。脂肪酸金属皂类作为润滑剂，提高材料加工流动性，降低摩擦系数，提高滑爽性。以长碳链为主要成分的羧酸钙盐P-20使尼龙大分子快速结晶，并使晶粒结构微细化，均匀化，大大提高尼龙的表面硬度和耐热变形温度，同时有助于缩短成型周期。在特定的加工条件下采用分散性较好的特定组合，使材料的整体性能有了一定幅度的提升。

本发明的优点是具有高强度、高耐磨、高耐热，高流动性，冲击强度良好，可以广泛用于滚轮运输车轮子，齿轮、油田设备、机械连接件等。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1-7

高耐磨PA6复合材料，该复合材料由以下组分和重量百分比的原料组成：

配比1-7

原料名称	配比1(wt％)	配比2(wt％)	配比3(wt％)	配比4(wt％)	配比5(wt％)	配比6(wt％)	配比7(wt％)
								尼龙	60	80	69	69	69	69	73
玻璃微珠	14	6	10	10	10	10	10
								玻璃纤维粉	14	6	10	10	10	10	10
二硫化钼	7		6		3	3	3
								PTFE		5		6	3	3	3
接枝型增韧改性剂	5	3	4	4	4	4
								1098/168(1∶1)	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
硬脂酸钙	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
								成核剂	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
螺杆组合	普通组合	普通组合	普通组合	普通组合	普通组合	特定组合	普通组合

所述的尼龙为低粘度尼龙，其粘度为2.4；所述的耐磨剂分别为PTFE和二硫化钼；所述的玻璃纤维粉为无碱玻璃纤维粉，其表面经硅烷偶联剂处理；玻璃微珠为高目数活性玻璃微珠，其表面经1.2％硅烷偶联剂处理；所述的接枝型增韧改性剂为弹性体接枝不饱和酸或者酸酐的接枝聚合的低聚物，为马来酸酐接枝聚烯弹性体(POE)，接枝率为0.5-1％，该材料为上海日之升新技术发展有限公司生产的CMG9805，且已实现销售；所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配体系，包括按重量比为1∶1复配的1098/168抗氧剂复配体系，所述的1098为N，N’-1，6-亚己基-二-[3，5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺]，所述的168为(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯；所述的润滑分散剂为硬脂酸钙。所述的成核剂为P-20，是以长碳链为主要成分的羧酸钙盐。

将上述组分按比例放入高混机中混合2-5分钟，出料，然后用螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在220-235℃，螺杆转数在30-50HZ。螺杆组合为分散性较好的特定组合。螺杆挤出机分为九段，各段的加工温度和主机转速如下：

螺杆组合如下：

根据实施例1-7制得的样品1-7，进行性能测试对比，采用ASTM标准。测试性能对比(表2)

项目	样品1	样品2	样品3	样品4	样品5	样品6	样品7
								拉伸强度Mpa	108	101	104	103	105	113	125
弯曲强度Mpa	147	141	145	142	144	155	165
								常温冲击强度J/M	109	95	102	108	107	128	75
耐磨系数	0.16	0.25	0.22	0.23	0.16	0.14	0.12
								热变形温度℃	205	192	199	195	196	204	216

实施例8

一种高耐磨PA6复合材料的制备方法，该方法如下：按重量百分比称取的原料：尼龙82％，耐磨剂1#聚四氟乙烯(PTFE)2％，耐磨剂2#二硫化钼2％，表面经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维粉6.7％，表面经1.2％硅烷偶联剂处理的无碱玻璃微珠5％，接枝型增韧改性剂2％，成核剂P-200.1％，按重量比为1∶1复配的1098/168抗氧剂复配体系0.1％，润滑分散剂硬脂酸钙0.1％，放入高混机中混合2分钟，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在220℃，螺杆转数在30HZ。

所述的接枝型增韧改性剂为聚烯弹性体(POE)接枝不饱和酸或者酸酐的接枝聚合的低聚物，为马来酸酐接枝聚烯弹性体(POE)，其熔融指数为2g/10min，接枝率为0.5％，该材料为上海日之升新技术发展有限公司生产的CMG9805，且已实现销售。

实施例9

一种高耐磨PA6复合材料的制备方法，该方法如下：按重量百分比称取的原料：尼龙56％，耐磨剂1#聚四氟乙烯(PTFE)5％，耐磨剂2#二硫化钼5％，表面经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维粉9％，表面经1.2％硅烷偶联剂处理的无碱玻璃微珠15％，接枝型增韧改性剂8％，成核剂P-20 0.5％，按重量比为1∶1复配的1098/168抗氧剂复配体系1％，润滑分散剂硬脂酸钙0.5％，放入高混机中混合5分钟，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在235℃，螺杆转数在50HZ。

所述的接枝型增韧改性剂为聚烯弹性体(POE)接枝不饱和酸或者酸酐的接枝聚合的低聚物，为马来酸酐接枝聚烯弹性体(POE)，其熔融指数为2g/10min，接枝率为0.5-1％，该材料为上海日之升新技术发展有限公司生产的CMG9805，且已实现销售。

实施例10

一种高耐磨PA6复合材料的制备方法，该方法如下：按重量百分比称取的原料：尼龙66％，耐磨剂1#聚四氟乙烯(PTFE)3％，耐磨剂2#二硫化钼3％，表面经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维粉15％，表面经1.2％硅烷偶联剂处理的无碱玻璃微珠5％，接枝型增韧改性剂7％，成核剂P-20 0.4％，按重量比为1∶1复配的1098/168抗氧剂复配体系0.3％，润滑分散剂硬脂酸钙0.3％，放入高混机中混合3分钟，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在230℃，螺杆转数在40HZ。

所述的接枝型增韧改性剂为聚烯弹性体(POE)接枝不饱和酸或者酸酐的接枝聚合的低聚物，为马来酸酐接枝聚烯弹性体(POE)，其熔融指数为2g/10min，接枝率为0.8％，该材料为上海日之升新技术发展有限公司生产的CMG9805，且已实现销售。

Claims

1.一种高耐磨PA6复合材料，其特征在于，该复合材料由以下组分和重量百分比的原料组成：尼龙56-82％，耐磨剂1#2-5％，耐磨剂2#2-5％，玻璃纤维粉5-15%，玻璃微珠5-15 %，接枝型增韧改性剂2-8％，成核剂0.1-0.5％，抗氧剂0.1-1％，润滑分散剂0.1-0.5％；

所述的耐磨剂1#为聚四氟乙烯，所述的耐磨剂2#为二硫化钼。

2.根据权利要求1所述的一种高耐磨PA6复合材料，其特征在于，所述的尼龙的粘度为2.4。

3.根据权利要求1所述的一种高耐磨PA6复合材料，其特征在于，所述的玻璃微珠为无碱玻璃微珠，所述的玻璃纤维粉为无碱玻璃纤维粉。

4.根据权利要求3所述的一种高耐磨PA6复合材料，其特征在于，所述的玻璃微珠升温表面经1.2%硅烷偶联剂处理，所述的玻璃纤维粉的表面经硅烷偶联剂处理。

5.根据权利要求1所述的一种高耐磨PA6复合材料，其特征在于，所述的接枝型增韧改性剂为马来酸酐接枝聚烯弹性体，其熔融指数为2g/10min，接枝率为0.5-1％。

6.根据权利要求1所述的一种高耐磨PA6复合材料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配体系，包括按重量比为1：1复配的1098/168抗氧剂复配体系，所述的1098为N,N’-1,6-亚己基-二-［3,5-二叔丁基-4-羟基苯丙酰胺］，所述的168为（2，4 二叔丁基苯基）亚磷酸三酯。

7.根据权利要求1所述的一种高耐磨PA6复合材料，其特征在于，所述的润滑分散剂为硬脂酸钙；所述的成核剂是市售P-20。

8.一种如权利要求1所述的高耐磨PA6复合材料的制备方法，其特征在于，该方法如下：按重量百分比称取的原料：尼龙56-82％，耐磨剂1#2-5％，耐磨剂2#2-5％，玻璃纤维粉5-15%，玻璃微珠5-15 %，接枝型增韧改性剂2-8％，成核剂0.1-0.5％，抗氧剂0.1-1％，润滑分散剂0.1-0.5％，放入高混机中混合2-5分钟，出料，然后用双螺杆挤出机挤出造粒，加工温度在220-235℃，螺杆转数在30-50HZ。

9.根据权利要求8所述的一种高耐磨PA6复合材料的制备方法，其特征在于，所述的双螺杆挤出机的螺杆组合为分散性较好的特定组合，分为九段，各段的加工温度和主机转速如下：

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