CN103554905B - 一种电梯滚轮专用pa66复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电梯滚轮专用PA66复合材料及其制备方法。本发明的复合材料，其原料配方包括：50.0‑80.0重量份尼龙66；30.0‑40.0重量份玻璃纤维；0.1‑5.0重量份耐热老化改性剂；0.1‑10.0重量份填充剂；0.1‑5.0重量份相容剂；0.1‑1.5重量份加工助剂。本发明的复合材料，具有优异的耐热、耐热老化性能、优异的机械性能，能够满足电梯行业对滚轮材料的要求。

Description

一种电梯滚轮专用PA66复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及电梯滚轮，具体涉及一种电梯滚轮专用PA66复合材料及其制备方法。
背景技术
尼龙，又名聚酰胺（PA），是以内酰胺、脂肪羧酸、脂肪胺，或芳香族二元酸、芳香族二元胺为原料合成，主链上含有酰胺基团（-NHCO-）的高分子化合物。聚酰胺为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂，作为工程塑料的聚酰胺相对分子质量一般为15000-30000。聚酰胺具有很高的力学强度，软化点高，耐热，摩擦因数低，耐磨性，自润滑性、吸振性和消声性好，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，染色性差。缺点是吸水性大，影响尺寸稳定性和电性能。用纤维增强可降低树脂的吸水率，使其能在高温、高湿条件下工作。
由于尼龙PA塑胶原料具有很多的特性，因此，在汽车、电气设备、机械部构、交通器材、纺织、造纸机械等方面得到广泛应用。随着汽车的小型化、电子电气设备的高性能化、机械设备轻量化的进程加快，对尼龙的需求将更高更大。特别是尼龙PA作为结构性材料，对其强度、耐热性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龙PA的固有缺点也是限制其应用的重要因素，特别是对于尼龙PA6、尼龙PA66两大品种来说，某些性能不能满足相关行业发展的要求，但与尼龙PA46、尼龙PA12等品种比具有很强的价格优势，因此，必须针对某一应用领域，改进其性能来扩大其应用领域。
目前，主要在以下几方面进行改性：
①改善尼龙的吸水性，提高制品的尺寸稳定性；
②提高尼龙的阻燃性，以适应电子、电气、通讯等行业的要求；
③提高尼龙的机械强度，以达到金属材料的强度，取代金属；
④提高尼龙的抗低温性能，增强其对耐环境应变的能力；
⑤提高尼龙的耐磨性，以适应耐磨要求高的场合；
⑥提高尼龙的抗静电性，以适应矿山及其机械应用的要求；
⑦提高尼龙的耐热性，以适应如汽车发动机等耐高温条件的领域；
⑧降低尼龙的成本，提高产品竞争力。
纤维增强和无机填料填充改性PA工程塑料的技术比较成熟，其关键是表面处理技术和表面处理剂。用高强度纤维与树脂配合后能提高基体的物理力学性能，其增强效果主要依赖于纤维材料与基体的牢固粘结，使塑料所受负荷能转移到高强度纤维上，并将负荷由局部传递到较大范围甚至整个物体，典型的增强纤维有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维等等。其中玻璃纤维以其便宜的价格、良好的改性效果以及环保特性成为使用最大，使用范围最广的尼龙改性材料。
加入玻璃纤维，制成玻纤增强尼龙材料之后，有如下优缺点：
优点：
1由于玻纤是耐高温材料，因此，增强塑料的耐热温度比不加玻纤以前提高很多，尤其是尼龙类塑料；
2由于玻纤的加入，限制了塑料的高分子链间的相互移动，因此，增强塑料的收缩率下降很多，刚性也大大提高；
3玻纤增强以后，增强塑料不会应力开裂，同时，塑料的抗冲性能提高很多；
4由于玻纤是高强度材料，从而也大大提高了塑料的强度，如：拉伸强度，压缩强度，弯曲强度等；
5由于玻纤和其它助剂的加入，增强塑料的燃烧性能下降很多，大部分材料不能点燃，是一种阻燃材料；
缺点：
1由于玻纤的加入，透明的塑料都会变成不透明的；
2玻纤增强以后，所有塑料的韧性降低，而脆性增加；
3由于玻纤的加入，所有材料的熔融粘度增大，流动性变差，注塑压力比不加玻纤的要增加很多；
4由于玻纤的加入，流动性差，为了正常注塑，所有增强塑料的注塑温度要比不加玻纤以前提高10℃-30℃；
5由于玻纤和助剂的加入，增强塑料的吸湿性能大加强，原来纯塑料不吸水的也会变得吸水，因此，注塑时都要进烘干；
6在注塑过程中，玻纤能进入塑料制品的表面，使得制品表面变得很粗糙，斑斑点点。为了取得较高的表面质量，最好注塑时使用模温机加热模具，使得塑料高分子进入制品表面，但不能达到纯塑料的外观质量；
7玻纤是硬度很高的材料，助剂高温挥发后是腐蚀性很大的气体，对注塑机的螺杆和注塑模具的磨损和腐蚀很大，因此，生产使用这类材料的模具和注塑机时，要注意设备的表面防腐处理和表面硬度处理。
在电梯滚轮用材料方面，以前主要使用的是普通PA66加30%玻纤制备，但是随着电梯行业对安全方面的要求越来越高，以前的标准为1000N的作用力下，需要承受250小时，材料不发生变形，与外层的PU材料不发生脱落，但是现阶段要求已经提高到1300N作用250小时，以及必须满足3000N作用10分钟，这直接导致现有的玻纤增强PA66材料，已无法满足要求。因此需要开发新的复合材料以满足电梯行业对滚轮材料的新要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的PA66复合材料及其制备方法，使其能够符合电梯行业对滚轮的要求。
本发明的第一方面，提供一种复合材料，其原料配方包括：
根据本发明，所述复合材料包含：
根据本发明，所述的尼龙66的特征粘度指数为2.4-3.0。
本发明的尼龙66可采用市售产品，如神马公司的PA66EPR27。
根据本发明，所述玻璃纤维选自：无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高强度玻璃纤维，且所述玻璃纤维的纤维直径为6-25微米。
根据本发明，所述耐热老化改性剂选自有机铜盐类稳定剂（例如：布吕格曼的H336）、无机铜盐碘化亚铜、有机碘化合物碘化钾等等；
根据本发明，所述的填充剂选自：滑石粉、硫酸钡、碳酸钙，硅灰石、云母。较佳地，所述的填充剂选自云母。
根据本发明，，所述的相容剂采用聚烯烃和不饱和酸、酸酐的接枝物，例如POE接枝马来酸酐，聚乙烯接枝马来酸酐等等，常用的有杜邦493，沈阳科通KT-9等。
根据本发明，所述的加工助剂为主抗氧剂、辅助抗氧剂、内润滑剂、外润滑剂或其组合；其中，所述主抗氧剂选自：β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸正十八碳醇酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、双（2.4-二叔丁基苯基）季戊四醇、2，6-二叔丁基-4-4甲酚；
所述辅助抗氧剂选自：三(2,4－二叔丁基苯基)亚磷酸酯、硫代三丙酸二月桂酯、硫代二丙酸双硬脂醇酯；
所述内润滑剂选自：E蜡，硬脂酸钙、聚乙烯蜡（PE蜡）；
所述外润滑剂选自：硅酮母粒、季戊四醇硬脂酸脂（PETS）。
本发明的第二方面，提供第一方面所述的复合材料的制备方法，所述方法包括50.0-80.0重量份尼龙66、30.0-40.0重量份玻璃纤维、0.1-5.0重量份耐热老化改性剂、0.1-10.0重量份填充剂、0.1-5.0重量份相容剂、0.1-1.0重量份加工助剂置入挤出机中挤出得到所述复合材料的步骤。
其中，尼龙66、玻璃纤维、耐热老化改性剂、填充剂、相容剂、加工助剂如前所述。
本发明的第三方面，提供第一方面所述的复合材料的应用，用于制备电梯滚轮。
本发明通过加入耐热性能优异的填料，适当增加材料中玻纤的含量，以及加入一些耐热老化的助剂，大幅度提高PA66复合材料的耐热、耐热老化性能，且本发明的复合材料还具有优异的机械性能，能够满足电梯行业对滚轮材料的要求。此外，由于玻纤含量提高不多，还能够确保材料有较好的外观，以及优异的加工性能。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1-6
将PA66树脂与填料（各种助剂）加入高混机高速搅拌2分钟，加入到挤出机的主喂料器，玻璃纤维从排气口加入，然后加入到双螺杆挤出机中进行基础造粒。该挤出机温度分布如下：由进料段到机头分别为：240℃、260℃、260℃、260℃、255℃、250℃、240℃、230℃、220℃，模头：260℃，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装。粒料在鼓风干燥箱，90℃干燥4小时，然后由注塑机制备测试样条。各原材料重量份数见表1
表1 实施例1～6的原料重量百分数配比
注：抗氧剂1098(N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺)、抗氧剂168（三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯）为本领域通用的抗氧剂；POE-g-MAH为马来酸酐接枝乙烯与辛烯共聚物。H3336是德国布吕格曼公司的有机铜类热稳定剂，AC540A是霍尼韦尔公司的PA专用润滑剂。
表2 性能测试结果
通过上述实验可以看出，通过添加填料，尤其是云母的加入，可以提高材料的力学性能，在添加量不多的情况下，能够保证材料的流动性，使制件具有较好的表观；另外通过提高玻纤的含量也可以一定程度的提高材料的耐热老化性能，同时有机铜的加入，在抗热老化性能上，也可以提成材料的耐热老化性能；因此，通过添加有机铜盐、增加玻纤、添加云母等矿物，可以大幅度提高材料的热老化性能，复合材料已经可以完全满足电梯行业现阶段的使用要求，尤其是热老化方面的要求。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (1)

1.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料的制备方法按照下述步骤进行：
将PA66树脂与各种助剂加入高混机高速搅拌2分钟，加入到挤出机的主喂料器，玻璃纤维从排气口加入，然后加入到双螺杆挤出机中进行挤出造粒；该挤出机温度分布如下：由进料段到机头分别为：240℃、260℃、260℃、260℃、255℃、250℃、240℃、230℃、220℃，模头：260℃，材料挤出后经过水冷、切粒，然后包装；粒料在鼓风干燥箱，90℃干燥4小时，然后由注塑机制备测试样条，各原材料重量份数如下：
PA66EPR27 50.0-60.0
泰山玻纤T-635C 30.0-40.0
滁州格锐云母GM-2 4.0-6.0
POE-g-MAH 0.8-1.2
热稳定剂H3336 0.3-0.8
加工助剂0.8-1.0。
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