CN102321365A

CN102321365A - 一种注射成型耐磨损改性材料

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Publication number: CN102321365A
Application number: CN 201110222021
Authority: CN
Inventors: 付宏生; 王利明; 贺红
Original assignee: Beijing Polytechnic
Current assignee: Beijing Polytechnic
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2012-01-18

Abstract

一种注射成型耐磨损改性材料，所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺6，99.2～92.8%；改性润滑油，0.7～3.5%；碱式亚硫酸铅，0.02～2.2%；抗氧剂，0.01～0.8%；钛酸酪偶联剂NDZ-101，0.03～0.2%；硅烷偶联剂KH570，0.02～0.5%；其中，改性润滑油所含有的成分及其各成分的重量百分比如下：异辛酸稀土，0.4～4.4%；润滑油，99.6～95.6%。所述的抗氧剂采用抗氧剂1010和抗氧剂CA中的一种。所述的润滑油为20号航空润滑油和变压器油中的一种。本发明材料可用模具注射成型材，尤其制为机械设备用滑块，成本较低、耐磨损、摩擦系数小、自润滑性能好，有较好的力学性能，制作的滑块使用寿命可比PA6或铸铁制作的滑块成倍。

Description

一种注射成型耐磨损改性材料

技术领域

本发明涉及一种注射成型耐磨损改性材料。

背景技术

滑块是在导轨中往复运动的一个部件，在现有一些机械设备中一般常采用铸铁材料制作滑块部件，滑道的材料是铸钢，此类滑块在工作过程中，非常容易被磨损，需要经常更换，有些企业设备的使用滑块平均使用寿命大约为五天（120小时）。据了解企业为了降低滑块磨损，提高使用寿命，要求每班工人在上班和下班都要给滑块与导轨之间加入润滑油。虽然，零件使用寿命有所提高，但使机器设备很脏。由于此滑块受力较大，滑块运动速率较快，滑块大致五天就要更换，更换滑块要停机拆装，对生产有很大的影响。

为提高滑块抗磨损的性能,其材料的研制及选配就成了关键。本申请人曾在早些时候提出了一种耐磨损改性材料及其制作方法,当滑块选用此研制的材料时, 抗磨损的性能得到了很大的提高,理论上的计算其使用寿命可比PA6制作的滑块提高5倍，比铸铁材料制作的滑块提高30倍。但是，制作的滑块不仅需要抗磨损的性能增强, 还需要具有较好的力学性能，以保证制作的滑块部件可以取得更佳的使用效果，所以为达此目的，必须对原有研制的方案进行更深入的调制。

发明内容

本发明的目的是提供一种注射成型耐磨损改性材料,将该材料制作滑块部件,可以取得较佳使用效果。

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：

一种注射成型耐磨损改性材料，所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺6，99.2～92.8%；改性润滑油，0.7～3.5%；碱式亚硫酸铅，0.02～2.2%；抗氧剂，0.03～0.8%；钛酸酪偶联剂NDZ-101，0.03～0.2%；硅烷偶联剂KH570， 0.02～0.5%；其中，改性润滑油所含有的成分及其各成分的重量百分比如下：异辛酸稀土，0.4～4.4%；润滑油，99.6～95.6%。

所述的抗氧剂采用抗氧剂1010 和抗氧剂CA中的一种。

所述的润滑油为20号航空润滑油和变压器油中的一种。所述的改性润滑油是由润滑油和异辛酸稀土12000r/min高速下搅拌均匀制成。

本发明注射成型耐磨损改性材料是一种高寿命的特殊材料，可代替原滑块材料，与原滑块材料相比较，不仅性能尤佳，而且加工成本更低，给使用人带来极大的经济效益。

本发明的优点是：材料成本低，耐磨损，摩擦系数小，自润滑性能好，力学性能更优越。采用本发明注射成型耐磨损改性材料制作的滑块，其使用寿命完全能够比单纯聚酰胺PA6树脂制作的滑块提高5倍以上，比铸铁材料制作的滑块提高30倍以上。

具体实施方式

本发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：

聚酰胺6， 99.2～92.8%；

改性润滑油， 0.7～3.5%；

碱式亚硫酸铅， 0.02～2.2%；

抗氧剂， 0.01～0.8%；

钛酸酪偶联剂NDZ-101， 0.03～0.2%；

硅烷偶联剂KH570， 0.02～0.5%；

其中，改性润滑油中所含有的成分及其各成分的重量百分比如下：异辛酸稀土，0.4～4.4%；润滑油，99.6～95.6%。

所述的抗氧剂可以采用抗氧剂1010；或采用抗氧剂CA。两种抗氧剂在注射成型耐磨损改性材料总料中所占的重量百分比均为0.01～0.8%。

所述的润滑油为20号航空润滑油和变压器油中的一种，且在改性润滑油中所占有的重量百分比均为99.6～95.6%。

本发明注射成型耐磨损改性材料的制作方法步骤如下：按本发明所述的注射成型耐磨损改性材料配比备料，其中聚酰胺6采用聚酰胺PA6树脂粒料；先将聚酰胺PA6树脂投入熔混釜中，通过电感线圈向釜内加热；当釜内的PA6熔融后，再将高速搅拌均匀的改性润滑油（润滑油和异辛酸稀土10000r/min以上高速搅拌均匀）和钛酸酪偶联剂NDZ-101、硅烷偶联剂KH570、抗氧剂按比例加入釜中，搅拌，保温15～30分钟；再从进气口通入高压二氧化碳气体，使釜中的料从出料孔挤压出，进入水槽冷却(水温为20～25℃)；最后，由切粒机牵引切料，制成本注射成型耐磨损改性材料成品的粒料。由于该粒料易吸湿，因此，在注射成型前，需要热风循环干燥处理。干燥处理条件：温度90～110℃，料层厚度25mm，干燥时间8-12小时。

上述的原材料中：所述的聚酰胺6（PA6粒料）树脂是本发明的主要成分材料。

所述的改性润滑油的配料及配比的选定也是本发明的主要技术点，严格控制两者材料的配比，使得制得的材料润滑的效果要大大优于普通润滑油的效果，可大大减少磨损。所述的润滑油中：20号航空润滑油具有良好的高、低温性能，抗氧、抗腐性以及防锈性能较佳。变压器油具有较佳的绝缘、散热、消弧作用。单独使用其中的一种具有其便利性，且配比适当即可实现本发明的目的。

所述的碱式亚硫酸铅是稳定剂，其作用可改善聚合物的热稳定性。

抗氧剂1010毒性极低，化学性状稳定，无特殊贮存要求，密度1.15，熔点（℃）110-125，挥发份≤0.5%；其是大分子型抗氧剂，用于树脂中，可以显著地提高其热稳定性。抗氧剂CA自身的耐热稳定性良好，毒性低，密度为0.5，熔点（℃）为185～188。抗氧剂1010及抗氧剂CA均可减缓树脂老化，单独使用其中的一种具有其便利性，且配比适当即可实现本发明的目的。

所述的钛酸酪偶联剂NDZ-101及硅烷偶联剂KH570偶联剂的使用可增加树脂与润滑油的分子链的连接，两者的结合使用使得产品的强度大大增强。

在本发明注射成型耐磨损改性材料中，抗氧剂与润滑油的合理选用搭配也是取得较好性能的前提条件。

所述高速搅拌均匀的改性润滑油，是由润滑油和异辛酸稀土10000r/min以上高速搅拌均匀，优选高速为12000r/min。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，9.28Kg（92.8%）；改性润滑油，0.35Kg（3.5%）；碱式亚硫酸铅，0.22 Kg（2.2%）；抗氧剂1010 ，80g（0. 8%）；钛酸酪偶联剂（NDZ-101）， 20g（0.2%）；硅烷偶联剂（KH570），50g（0. 5%）。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土0.014kg（4%）；变压器油0.336kg （96%）。

具体制作过程：变压器油和异辛酸稀土两种材料高速（12000r/min）搅拌均匀后待用，先将聚酰胺6（PA6）树脂投入熔混釜中，通过电感线圈向釜内加热，当釜内的PA6树脂熔融后，再将备出的改性润滑油和助剂（钛酸酪偶联剂NDZ-101、硅烷偶联剂KH570、抗氧剂1010）加入釜中，同时加入碱式亚硫酸铅，搅拌保温大约15～30分钟；再从进气口通入高压二氧化碳气体，保持压力0.5～1Ma，使釜中的料从出料孔挤压出，进入水槽冷却，最后，由切粒机牵引切料，制成耐磨损改性材料---改性润滑油改聚酰胺6粒料。由于该粒料易吸湿，因此,在注射成型前,需要热风循环干燥处理。干燥处理条件：温度90～110℃,料层厚度25mm,干燥时间8-12小时。再注射为机械设备用滑块。

实施例2

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，9.5Kg（95%）；改性润滑油，0.325Kg（3.25%）；碱式亚硫酸铅，0.11 Kg（1.1%）；抗氧剂CA， 41.5g（0.415%）；钛酸酪偶联剂（NDZ-101）， 12g（0.12%）；硅烷偶联剂（KH570）， 11.5g（0.115%）。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土0.0013kg（0.4%）；20号航空润滑油0.3237kg Kg（99.6%）。

具体制作过程：将20号航空润滑油和异辛酸稀土两种材料高速（10000r/min）搅拌均匀后待用，先将聚酰胺6（PA6）树脂投入熔混釜中，通过电感线圈向釜内加热，当釜内的PA6树脂熔融后，再将备出的改性润滑油和助剂（钛酸酪偶联剂NDZ-101、硅烷偶联剂KH570、抗氧剂CA）加入釜中，同时加入碱式亚硫酸铅，搅拌保温大约15～30分钟；再从进气口通入高压二氧化碳气体，保持压力0.5～1Ma，使釜中的料从出料孔挤压出，进入水槽冷却，最后，由切粒机牵引切料，制成耐磨损改性材料---改性润滑油改聚酰胺6粒料。由于该粒料易吸湿，因此,在注射成型前,需要热风循环干燥处理。干燥处理条件：温度90～110℃,料层厚度25mm,干燥时间8-12小时。再注射为机械设备用滑块。

实施例3

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，99.2%；改性润滑油， 0.7%；碱式亚硫酸铅， 0.02%；抗氧剂1010 ， 0.01%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.03%；硅烷偶联剂（KH570），0. 02%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土4.4%；变压器油95.6%。

具体制作过程类同于实施例1。

实施例4

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，97%；改性润滑油，2.23%；碱式亚硫酸铅，0.2%；抗氧剂1010 ，0.12%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.08%；硅烷偶联剂（KH570），0.37%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土2.2%；变压器油97.8%。

具体制作过程中类同于实施例1。

实施例5

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，96.4%；改性润滑油，1.9%；碱式亚硫酸铅，0.86%；抗氧剂1010，0.2%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.16%；硅烷偶联剂（KH570），0.48%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土3%；20号航空润滑油97%。

具体制作过程：将20号航空润滑油和异辛酸稀土两种材料高速（13000r/min）搅拌均匀后待用，先将聚酰胺6（PA6）树脂投入熔混釜中，通过电感线圈向釜内加热，当釜内的PA6树脂熔融后，再将备出的改性润滑油和助剂（钛酸酪偶联剂NDZ-101、硅烷偶联剂KH570、抗氧剂1010）加入釜中，同时加入碱式亚硫酸铅，搅拌保温大约15～30分钟；再从进气口通入高压二氧化碳气体，保持压力0.5～1Ma，使釜中的料从出料孔挤压出，进入水槽冷却，最后，由切粒机牵引切料，制成耐磨损改性材料---改性润滑油改聚酰胺6粒料。由于该粒料易吸湿，因此,在注射成型前,需要热风循环干燥处理。干燥处理条件：温度90～110℃,料层厚度25mm,干燥时间8-12小时。再注射为机械设备用滑块。

实施例6

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，95.41%；改性润滑油， 2.75%；碱式亚硫酸铅， 1.1%；抗氧剂1010 ， 0.5%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.11%；硅烷偶联剂（KH570），0.13%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土1%； 20号航空润滑油99%。

具体制作过程类同于实施例2。

实施例7

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，96.9%；改性润滑油， 0.98%；碱式亚硫酸铅， 1.3%；抗氧剂1010 ， 1.3%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.12%；硅烷偶联剂（KH570），0.1%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土2%； 20号航空润滑油98%。

具体制作过程类同于实施例5。

实施例8

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，94.8%；改性润滑油， 2.99%；碱式亚硫酸铅，抗氧剂CA，0.3%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.05%；硅烷偶联剂（KH570），0.22%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土0.4%；20号航空润滑油99.2%。

具体制作过程类同于实施例2。

实施例9

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，98.1%；改性润滑油，1.4%；碱式亚硫酸铅，0.1%；抗氧剂1010 ，0.3%；酸酪偶联剂（NDZ-101），0.11%；硅烷偶联剂（KH570），0.13%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土3.8%； 20号航空润滑油96.2%。

具体制作过程类同于实施例5。

实施例10

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，94.2%；改性润滑油，3.4%；碱式亚硫酸铅，2.1%；抗氧剂CA，0.03%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.18%；硅烷偶联剂（KH570），0.09%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土1.6%；变压器油98.4%。

具体制作过程：将变压器油和异辛酸稀土两种材料高速（11000r/min）搅拌均匀后待用，先将聚酰胺6（PA6）树脂投入熔混釜中，通过电感线圈向釜内加热，当釜内的PA6树脂熔融后，再将备出的改性润滑油和助剂（钛酸酪偶联剂NDZ-101、硅烷偶联剂KH570、抗氧剂CA）加入釜中，同时加入碱式亚硫酸铅，搅拌保温大约15～30分钟；再从进气口通入高压二氧化碳气体，保持压力0.5～1Ma，使釜中的料从出料孔挤压出，进入水槽冷却，最后，由切粒机牵引切料，制成耐磨损改性材料---改性润滑油改聚酰胺6粒料。由于该粒料易吸湿，因此,在注射成型前,需要热风循环干燥处理。干燥处理条件：温度90～110℃,料层厚度25mm,干燥时间8-12小时。再注射为机械设备用滑块。

实施例11

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，9.5Kg（95%）；改性润滑油，0.325Kg（3.25%）；碱式亚硫酸铅，0.11 3Kg（1.13%）；抗氧剂1010， 40g（0.4%）；钛酸酪偶联剂（NDZ-101）， 12g（0.12%）；硅烷偶联剂（KH570）， 10g（0.1%）。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土2.8%；20号航空润滑油97.2%。

具体制作过程类同于实施例5。

实施例12

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，96%；改性润滑油，2.6%；碱式亚硫酸铅，0.2%；抗氧剂1010， 0.72%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.08%）；硅烷偶联剂（KH570），0.4% 。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土1.2%；20号航空润滑油98.8%。

具体制作过程类同于实施例5。

实施例13

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺， 92.8%；改性润滑油， 3.5%；碱式亚硫酸铅， 2.2%；抗氧剂CA ，0. 8%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.2%；硅烷偶联剂（KH570），0. 5%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀4%）；20号航空润滑油96%。

具体制作过程类同于实施例2。

实施例14

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，99.22%；改性润滑油， 0.7%；碱式亚硫酸铅， 0.02%；抗氧剂CA ， 0.01%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.03%；硅烷偶联剂（KH570），0. 02%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土4.4%；变压器油95.6%。

具体制作过程类同于实施例10。

实施例15

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，97%；改性润滑油，2.23%；碱式亚硫酸铅，0.2%；抗氧剂CA ，0.12%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.08%；硅烷偶联剂（KH570），0.37%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土2.2%；20号航空润滑油97.8%。

具体制作过程中类同于实施例2。

实施例16

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，96.4%；改性润滑油，1.9%；碱式亚硫酸铅，0.86%；抗氧剂CA，0.2%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.16%；硅烷偶联剂（KH570），0.48%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土3%；20号航空润滑油97%。

具体制作过程中类同于实施例2。

实施例17

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，95.41%；改性润滑油， 2.75%；碱式亚硫酸铅， 1.1%；抗氧剂CA， 0.5%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.11%；硅烷偶联剂（KH570），0.13%。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土1%；变压器油99%。

具体制作过程类同于实施例10。

实施例18

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，96.9%；改性润滑油，0.98%；碱式亚硫酸铅，1.3%；抗氧剂CA，1.3%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.12%；硅烷偶联剂（KH570），0.1%。

具体制作过程类同于实施例2。

实施例19

发明注射成型耐磨损改性材料所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺，96%；改性润滑油，2.6%；碱式亚硫酸铅，0.2%；抗氧剂CA，0.72%；钛酸酪偶联剂（NDZ-101），0.08%）；硅烷偶联剂（KH570），0.4% 。

所述改性润滑油中：采用异辛酸稀土1.2%；变压器油98.8%。

具体制作过程类同于实施例10。

上述各实施例可在不脱离本发明的范围下加以若干变化，故以上的说明所包含应视为例示性，而非用以限制本发明申请专利的保护范围。

本发明注射成型耐磨损改性材料所含的成分及其各成分的重量百分比在发明内容所述的技术方案范围内可任意取值，此处不再逐一列举。

经过对本发明技术方案的多组试验测试，测得摩擦系数为0.1～0.4；磨损率为60×10^-6 mm³(N.m)^-1～600×10^-6mm³(N.m)^-1；压缩强度为70～80MPa。

本发明注射成型耐磨损改性材料成本较低、耐磨损、摩擦系数小、自润滑性能好，有较好的力学性能，可以注射成型。这种材料制作的滑块，其使用寿命至少可比PA6制作的滑块提高5倍，比铸铁材料制作的滑块提高30倍。经本发明人再改进的技术方案，可以节省制造成本；且在节省原材料的同时，性能不降，甚至还有进一步提高，产品的性价比更高，经济效益十分显著。

Claims

1.一种注射成型耐磨损改性材料，其特征在于所含成分及其各成分的重量百分比如下：聚酰胺6，99.2～92.8%；改性润滑油，0.7～3.5%；碱式亚硫酸铅， 0.02～2.2%；抗氧剂，0.01～0.8%；钛酸酪偶联剂NDZ-101，0.03～0.2%；硅烷偶联剂KH570，0.02～0.5%；其中，改性润滑油所含有的成分及其各成分的重量百分比如下：异辛酸稀土，0.4～4.4%；润滑油，99.6～95.6%。

2.根据权利要求1所述的注射成型耐磨损改性材料，其特征在于：所述的抗氧剂采用抗氧剂1010 和抗氧剂CA中的一种。

3.根据权利要求2所述的注射成型耐磨损改性材料，其特征在于：两种抗氧剂在注射成型耐磨损改性材料总料中所占的重量百分比均为0.01～0.8%。

4. 根据权利要求1所述的注射成型耐磨损改性材料，其特征在于：所述的润滑油为20号航空润滑油和变压器油中的一种，且在改性润滑油中所占有的重量百分比均为99.6～95.6%。

5.根据权利要求1所述的注射成型耐磨损改性材料，其特征在于：所述的改性润滑油是由润滑油和异辛酸稀土10000r/min以上的高速下搅拌均匀制成，优选高速为12000r/min。