CN109535711A - 一种自润滑耐磨性工程塑料及其生产工艺 - Google Patents
一种自润滑耐磨性工程塑料及其生产工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种自润滑耐磨型工程塑料及其生产工艺，涉及工程塑料技术领域。其技术要点是：一种自润滑耐磨性工程塑料，包括如下重量份数的组分：聚己二酰己二胺：130～160份；改性耐磨剂：12～17份；相容剂：2～8份；润滑剂：1～6份；填料：2～10份；抗氧化剂：0.2～1份，通过添加适量由偶联剂改性过后的改性耐磨剂和适量的润滑剂，使得产品具有自润滑和高耐磨性的优点。
Description
技术领域
本发明涉及工程塑料技术领域，更具体地说，它涉及一种自润滑耐磨性工程塑料及其生产工艺。
背景技术
近年来，随着工业发展水平的提升和产品品质要求的提高，工程塑料高性能化逐渐提上日程，并已成为当今改性塑料的发展前沿和重点研究方向。
由尼龙66(聚己二酰己二胺)制得的工程塑料具有较好的力学性能，在各个领域都有所运用，用作机器外壳，例如汽车发动机叶片，也可用作制作合成纤维。当其用作齿轮、轴承等时，未经改性的尼龙66，其耐磨性和自润滑程度不够，需要对其进行改性加工，以制成满足要求的工程塑料。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种自润滑耐磨型工程塑料，通过在聚己二酰己二胺中添加改性耐磨剂和润滑剂，利用偶联剂和相容剂提高组分之间的共混性，制得的产品具有自润滑的和高耐磨性的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种自润滑耐磨性工程塑料，包括如下重量份数的组分：
聚己二酰己二胺：130～160份；
改性耐磨剂：12～17份；
相容剂：2～8份；
润滑剂：1～6份；
填料：2～10份；
抗氧化剂：0.2～1份。
通过采用上述技术方案，所述改性耐磨剂为由偶联剂处理过的正长石，所述偶联剂为硅烷偶联剂。正长石指摩氏硬度为6～6.5的硅酸盐，主要成分为K[AlSi3O8]，其添加到工程塑料原料中可显著提高产品的耐磨性和硬度，并对该位置利用硅烷偶联剂进行处理，以增强其与聚己二酰己二胺之间的相容性，用该物质改性之后的工程塑料具有优良的耐磨和耐刮性能。
进一步优选为，所述相容剂包括己二酸和聚碳酸酯，所述己二酸和聚碳酸酯的重量份数比为1:(2～6)。
通过采用上述技术方案，通过添加适量的相容剂，可获得聚己二酰己二胺与正长石之间良好的共混效果，己二酸和聚碳酸酯含有羧基和酯基，其能与聚己二酰己二胺链段上的胺基发生化学反应，从而改善组分之间的相容性，使得共混物的性能达到最佳。
进一步优选为，所述润滑剂为聚四氟乙烯、聚乙烯蜡和乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，通过添加合适的润滑剂，以提高工程塑料的润滑性能，聚四氟乙烯作为润滑剂使用，其摩擦系数极低，具有内润滑的作用；聚乙烯蜡作为润滑剂使用，其化学性质稳定、脱模性好，具有很强的内部润滑作用；乙撑双硬脂酰胺添加到工程塑料原料中，具有良好的脱模性，使得制成的工程塑料有较好的光泽度。
进一步优选为，所述填料为陶土和/或超细铜粉。
通过采用上述技术方案，通过添加无机填料，可在一定程度上增加工程塑料的耐磨性和强度，并且利用陶土和超细铜粉填充，可降低成本。
进一步优选为，所述抗氧化剂为抗氧化剂H10、抗氧化剂1010和抗氧化剂168的混合物。
通过采用上述技术方案，抗氧化剂又称为“防老剂”，当其在聚合物体系中少量存在时，可以延缓或抑制聚合物的氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。
进一步优选为，所述自润滑耐磨型工程塑料中还包括重量份数为39～48份的无碱玻璃纤维和重量份数为1～8份的浮纤改善剂，所述浮纤改善剂为硅酮粉。
通过采用上述技术方案，在聚己二酰己二胺中添加适量的玻璃纤维，可提高工程塑料的力学性能，例如耐磨性和硬度，但是两者之间的相容性较差，会导致玻纤外露现象，通过添加硅酮粉，起到玻纤改善的效果，提高工程塑料表面的光滑性和自润滑性。
本发明的目的二在于提供一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，采用该方法制备的产品具有自润滑和高耐磨性的优点。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种自润滑耐磨性工程塑料的生产工艺，包括以下步骤：
步骤一，耐磨改性剂制备：将相应重量份数的正长石投入高速搅拌机中，加入硅烷偶联剂进行搅拌处理，搅拌时间为0.5～1h，转速为800～1500r/min；
步骤二，干燥：将聚己二酰己二胺干燥3.5～4.5h，干燥温度为110～120℃；
步骤三，双螺杆挤出：将步骤二中得到的干燥物与相容剂、润滑剂、填料和抗氧化剂投入到高速搅拌机中混匀，在温度为260～300℃、螺杆转速为500～650r/min的条件下经双螺杆混炼机挤出造粒。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)聚己二酰己二胺中添加正长石，以增加产品的高耐磨性，由于正长石与聚己二酰己二胺之间的相溶性较差，通过硅烷偶联剂对正长石进行处理，提高组分之间的共混性；
(2)在聚己二酰己二胺中添加合适的润滑剂，以提高产品的自润滑性，由于组分之间的相溶性较差，通过添加己二酸和聚碳酸酯，利用羧基和酯基和聚己二酰己二胺链段上的胺基反应，改性后的聚己二酰己二胺和润滑剂之间的相溶性提高。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种自润滑耐磨型工程塑料，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，耐磨改性剂制备：将相应重量份数的正长石投入高速搅拌机中，加入硅烷偶联剂进行搅拌处理，搅拌时间为0.5h，转速为1500r/min；
步骤二，干燥：将聚己二酰己二胺干燥4h，干燥温度为110℃；
步骤三，双螺杆挤出：将步骤二中得到的干燥物与己二酸、聚碳酸酯、润滑剂、填料和抗氧化剂投入到高速搅拌机中混匀，在温度为260℃、螺杆转速为650r/min的条件下经双螺杆混炼机挤出造粒，其中润滑剂采用聚四氟乙烯，填料采用陶土，抗氧化剂采用抗氧化剂H10。
实施例2-8：一种自润滑耐磨型工程塑料，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-8中各组分及其重量份数
实施例9：一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤一，耐磨改性剂制备：将重量份数为12份的正长石投入高速搅拌机中，加入硅烷偶联剂进行搅拌处理，搅拌时间为0.5h，转速为1500r/min；
步骤二，混合干燥：将重量份数为39份的无碱玻璃纤维切成5mm束装，然后与重量份数为130份的聚己二酰己二胺混合干燥4h，干燥温度为110℃；
步骤三，双螺杆挤出：将步骤二中得到的干燥物与重量份数分别为0.2份、1份、1份、2份、0.2份和1份的己二酸、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、陶土、抗氧化剂H10和硅酮粉投入到高速搅拌机中混匀，在温度为260℃、螺杆转速为650r/min的条件下经双螺杆混炼机挤出造粒。
实施例10：一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例9的不同之处在于，一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤一，耐磨改性剂制备：将重量份数为14.5份的正长石投入高速搅拌机中，加入硅烷偶联剂进行搅拌处理，搅拌时间为0.5h，转速为1500r/min；
步骤二，混合干燥：将重量份数为43.5份的无碱玻璃纤维切成5mm束装，然后与重量份数为145份的聚己二酰己二胺混合干燥4h，干燥温度为110℃；
步骤三，双螺杆挤出：将步骤二中得到的干燥物与重量份数分别为1份、5份、3.5份、6份、0.55份和4.5份的己二酸、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、陶土、抗氧化剂H10和硅酮粉投入到高速搅拌机中混匀，在温度为260℃、螺杆转速为650r/min的条件下经双螺杆混炼机挤出造粒。
实施例11：一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例9的不同之处在于，一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤一，耐磨改性剂制备：将重量份数为17份的正长石投入高速搅拌机中，加入硅烷偶联剂进行搅拌处理，搅拌时间为0.5h，转速为1500r/min；
步骤二，混合干燥：将重量份数为48份的无碱玻璃纤维切成5mm束装，然后与重量份数为160份的聚己二酰己二胺混合干燥4h，干燥温度为110℃；
步骤三，双螺杆挤出：将步骤二中得到的干燥物与重量份数分别为1.6份、6份、6份、10份、1份和8份的己二酸、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、陶土、抗氧化剂H10和硅酮粉投入到高速搅拌机中混匀，在温度为260℃、螺杆转速为650r/min的条件下经双螺杆混炼机挤出造粒。
实施例11：一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤三中，润滑剂采用聚氯乙烯和聚乙烯蜡，且两者重量份数比为1:1。
实施例12：一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤三中，润滑剂采用聚氯乙烯、聚乙烯蜡和乙撑双硬脂酰胺，且三者重量份数比为1:1:1。
实施例13：一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤三中，填料采用超细铜粉，且超细铜粉的粒径为50nm。
对比例1：一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤一，干燥：将聚己二酰己二胺干燥4h，干燥温度为110℃；
步骤二，双螺杆挤出：将步骤二中得到的干燥物与己二酸、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、陶土和抗氧化剂H10投入到高速搅拌机中混匀，在温度为260℃、螺杆转速为650r/min的条件下经双螺杆混炼机挤出造粒。
对比例2：一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，耐磨改性剂制备：将相应重量组份的正长石投入高速搅拌机中，搅拌时间为0.5h，转速为1500r/min。
对比例3：一种自润滑耐磨型工程塑料的生产工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤三中，双螺杆挤出：将步骤二中得到的干燥物与己二酸、聚碳酸酯、陶土和抗氧化剂H10投入到高速搅拌机中混匀，在温度为260℃、螺杆转速为650r/min的条件下经双螺杆混炼机挤出造粒。
耐磨性能测试
试验样品：采用实施例1-13中获得的工程塑料作为试验样品1-13，采用对比例1-3中获得的工程塑料作为对照样品1-3。
试验方法：随机选取试验样品1-13和对照样品1-3中的工程塑料各100粒，利用往复式摩擦试验机，固定工程塑料颗粒，摩擦5分钟，称量每组摩擦掉的样品的平均重量，以毫克表示，将结果计入表格2中。
摩擦系数测试
试验样品：采用实施例1-13中获得的工程塑料作为试验样品1-13，采用对比例1-3中获得的工程塑料作为对照样品1-3。
试验方法：随机选取试验样品1-13和对照样品1-3中的工程塑料各100粒，利用塑料摩擦系数测试仪，测试每组样品的平均摩擦系数，计入表格2中。
测试结果：对于耐磨性测试，摩擦掉的重量越多，说明耐磨性越差；对于摩擦系数来说，摩擦系数越大，说明自润滑性越差；又表格可知，在聚己二酰己二胺中添加又偶联剂处理后的正长石以及适量的润滑剂，使得产品的耐磨性和自润滑性大大提高。
表2试验样品1-13和对照样品1-3的测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种自润滑耐磨性工程塑料，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
聚己二酰己二胺：130～160份；
改性耐磨剂：12～17份；
相容剂：2～8份；
润滑剂：1～6份；
填料：2～10份；
抗氧化剂：0.2～1份。
2.根据权利要求1所述的自润滑耐磨性工程塑料，其特征在于，所述相容剂包括己二酸和聚碳酸酯，所述己二酸和聚碳酸酯的重量份数比为1:(2～6)。
3.根据权利要求1所述的自润滑耐磨性工程塑料，其特征在于，所述润滑剂为聚四氟乙烯、聚乙烯蜡和乙撑双硬脂酰胺中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的自润滑耐磨性工程塑料，其特征在于，所述填料为陶土和/或超细铜粉。
5.根据权利要求1所述的自润滑耐磨性工程塑料，其特征在于，所述抗氧化剂为抗氧化剂H10、抗氧化剂1010和抗氧化剂168的混合物。
6.根据权利要求1所述的自润滑耐磨性工程塑料，其特征在于，所述自润滑耐磨型工程塑料中还包括重量份数为39～48份的无碱玻璃纤维和重量份数为1～8份的浮纤改善剂，所述浮纤改善剂为硅酮粉。
7.一种自润滑耐磨性工程塑料的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，耐磨改性剂制备：将相应重量份数的正长石投入高速搅拌机中，加入硅烷偶联剂进行搅拌处理，搅拌时间为0.5～1h，转速为800～1500r/min；
步骤二，干燥：将聚己二酰己二胺干燥3.5～4.5h，干燥温度为110～120℃；
步骤三，双螺杆挤出：将步骤二中得到的干燥物与相容剂、润滑剂、填料和抗氧化剂投入到高速搅拌机中混匀，在温度为260～300℃、螺杆转速为500～650r/min的条件下经双螺杆混炼机挤出造粒。
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