CN109943065A - 一种高摩擦系数的聚酰胺材料及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高摩擦系数的聚酰胺材料及其制备方法和用途。其包含重量百分比的60％‑85％聚酰胺树脂，5％‑15％包覆无机填料，5％‑25％增韧剂，0.1％‑0.2％硅烷偶联剂；0.1％‑0.5％抗氧剂，0.5％‑0.8％润滑剂。所述高摩擦系数的聚酰胺材料具有耐磨性好，动摩擦系数高，力学性能优异的特点。

Description

一种高摩擦系数的聚酰胺材料及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，尤其涉及一种高摩擦系数的聚酰胺材料及其制备方法和用途。

背景技术

聚酰胺(PA)是产量最大、品种最多、用途最广的五大工程塑料之一。聚酰胺具有很高的机械强度、高热变形温度、耐磨性好，耐油、耐化学品性好、电绝缘性能优异，良好的自熄性。使得聚酰胺在轨道交通、汽车行业、电子电器行业、农机配件、航空航天等领域都有广泛的应用。

目前，半结晶性的聚酰胺PA6在轨道交通、汽车、电气等领域的应用越来越广，然而这些领域对材料的摩擦系数也有较高要求，现有的聚酰胺材料在满足耐磨性的前提下动摩擦系数都小于0.2，因此在采用这类材料的用在火车上的旁承磨耗板摩擦阻尼很小，往往需要更长的时间来降低能耗或其他阻尼装置来增大阻尼和耗能能力，其成本和结构尺寸都很大，很复杂，不利于推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨性好，动摩擦系数高，力学性能优异的高摩擦系数聚酰胺材料。

为实现上述目的，本发明提供一种高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，包含以下重量百分比的组分：

进一步，所述聚酰胺树脂为粘度为2.4-2.7的PA6，熔点为220-225℃。采用该粘度下的PA6制备得到的高摩擦系数的聚酰胺材料易于注塑成型，并且流动性适宜，有利于其他物料的分散和分布，从而更有利于发挥出高摩擦系数的聚酰胺材料的综合性能。

进一步，所述包覆无机填料为金属粉，处理滑石粉，硫酸钡，碳酸钙和云母中的至少一种。

进一步，所述包覆无机填料的粒径为10nm-100nm。

进一步，所述增韧剂为POE-g-MAH，EPDM-g-MAH聚合物和PE-g-MAH聚合物中的一种或任意两种。

进一步，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂KH550。

进一步，所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂和/或亚磷酸酯类辅抗氧剂。

进一步，所述润滑剂为硬脂酸盐，乙烯丙烯酸共聚物或酰胺类润滑剂中的至少一种。

进一步，制备方法为，

加料：将所需一半重量比的增韧剂加入高混机里，按照喷雾工艺的重量比加入硅烷偶联剂，用高混机混4-5分钟，然后加入一半重量的干燥过的包覆无机填料，再加入剩下的增韧剂，和剩下的干燥过的包覆无机填料，用高混机搅拌10-15分钟；制得增韧剂包覆的无机填料；所述干燥过的包覆无机填料为将包覆无机填料在60℃-80℃的干燥设备中干燥30-60分钟；

将所得的增韧剂包覆的无机填料和抗氧剂，润滑剂和聚酰胺树脂一起加入到高速搅拌机中充分混合均匀；

通过计量的送料装置将上述所得送入到双螺杆挤出机中，各区温度在210-240℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却制成颗粒成品。

本发明还提供所述高摩擦系数的聚酰胺材料在轨道交通行业中的用途。本发明所述高摩擦系数的聚酰胺材料具有动摩擦系数高的优势，可以用于轨道交通行业中。(轨道交通行业对聚酰胺材料要求动摩擦系数在0.3以上)。

本发明所述高摩擦系数聚酰胺材料不仅耐磨性好，而且动摩擦系数高，动摩擦系数可以达到0.36。所述高摩擦系数聚酰胺材料采用双螺杆挤出工艺完成，边角料可回收利用，绿色环保。

本发明所述粘度为2.4-2.7的PA6为中低粘度树脂，具有自润滑性好，力学性能优异，耐酸碱腐蚀性好等优点，其主要作用是提高了材料的耐磨性。所述增韧剂主要用橡胶类增韧剂，主要提高聚酰胺的摩擦系数。包覆无机填料是指金属粉，云母，硫酸钡，滑石粉，包覆无机填料中的一种或几种，本发明特别用了中增韧剂包覆无机填料的方法处理：将所需一半重量比的增韧剂加入高混机里，按照喷雾工艺的重量比加入硅烷偶联剂，用高混机混4-5分钟，然后加入一半重量的干燥过的包覆无机填料，再加入剩下的增韧剂，和剩下的干燥过的包覆无机填料，用高混机搅拌10-15分钟；制得增韧剂包覆的无机填料。此种处理有利于增韧剂被无机填料更好的包覆，提高了两者之间的分散性，有利于最终制备的高摩擦系数聚酰胺材料发挥出更佳的力学性能。这种方法可以让填料在聚酰胺基体中分散的更加均匀，有利于提高材料整体性能的同时，使材料的摩擦性能更加稳定，并且降低了成本。由于传统的磨耗板制品采用橡胶浇铸成型，成型周期长，耗时，本发明所述高摩擦系数聚酰胺材料可以采用注塑成型，大大的提高了工作效率。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

一种高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，包含以下重量百分比的组分：

进一步，所述聚酰胺树脂为粘度为2.4-2.7的PA6，熔点为220-225℃。采用该粘度下的PA6制备得到的高摩擦系数的聚酰胺材料易于注塑成型，并且流动性适宜，有利于其他物料的分散和分布，从而更有利于发挥出高摩擦系数的聚酰胺材料的综合性能。

进一步，所述包覆无机填料为金属粉，处理滑石粉，硫酸钡，碳酸钙和云母中的至少一种。

进一步，所述包覆无机填料的粒径为10nm-100nm。

进一步，所述增韧剂为POE-g-MAH，EPDM-g-MAH聚合物和PE-g-MAH聚合物中的一种或任意两种。

进一步，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂KH550。

进一步，所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂和/或亚磷酸酯类辅抗氧剂。

进一步，所述润滑剂为硬脂酸盐，乙烯丙烯酸共聚物或酰胺类润滑剂中的至少一种。

进一步，制备方法为，

加料：将所需一半重量比的增韧剂加入高混机里，按照喷雾工艺的重量比加入硅烷偶联剂，用高混机混4-5分钟，然后加入一半重量的干燥过的包覆无机填料，再加入剩下的增韧剂，和剩下的干燥过的包覆无机填料，用高混机搅拌10-15分钟；制得增韧剂包覆的无机填料；所述干燥过的包覆无机填料为将包覆无机填料在60℃-80℃的干燥设备中干燥30-60分钟；

将所得的增韧剂包覆的无机填料和抗氧剂，润滑剂和聚酰胺树脂一起加入到高速搅拌机中充分混合均匀；

通过计量的送料装置将上述所得送入到双螺杆挤出机中，各区温度在210-240℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却制成颗粒成品。

实施例1：高摩擦系数聚酰胺材料的制备

原料：见表1

制备方法：将PA6树脂，包覆无机填料，增韧剂，抗氧剂和润滑剂加入高速搅拌机里面进行搅拌

将上述所得混合物通过同向啮合式双螺杆挤出机进行造粒，制备出高摩擦系数聚酰胺材料。

将所得的高摩擦系数聚酰胺材料注塑成平板，并且打样测基本力学性能，按照ISO8295标准进行静摩擦系数测试，见表1。

实施例2：高摩擦系数聚酰胺材料的制备

原料：见表1

制备方法：同实施例1

将所得的高摩擦系数聚酰胺材料注塑成平板，并且打样测基本力学性能，按照ISO8295标准进行静摩擦系数测试，见表1。

实施例3：高摩擦系数聚酰胺材料的制备

原料：见表1

制备方法：同实施例1

将所得的高摩擦系数聚酰胺材料注塑成平板，并且打样测基本力学性能，按照ISO8295标准进行静摩擦系数测试，见表1。

实施例4：高摩擦系数聚酰胺材料的制备

原料：见表1

制备方法：同实施例1

将所得的高摩擦系数聚酰胺材料注塑成平板，并且打样按照IS0527/2的测试标准测试基本力学性能，按照ISO8295标准进行动摩擦系数测试，见表1。

表1各实施例和对比例的用量表及效果数据表(重量份)

注：实施例1-4和对比例1-3用的是粘度为2.4-2.7的PA6树脂。

从表1可以看出，当聚酰胺树脂的粘度在2.4-2.7范围外时，其制备得到的高摩擦系数聚酰胺材料的综合力学性能(拉伸强度小于等于40Mpa，断裂伸长率低于60％)，动摩擦系数小于0.3，同时从注塑加工难易上总体考虑，都不如本发明技术方案得到的高摩擦系数聚酰胺材料。

当包覆无机填料选用硫酸钙，高岭土或硅灰石时，其制备得到的高摩擦系数聚酰胺材料的综合力学性能(拉伸强度小于等于40Mpa，断裂伸长率低于60％)，动摩擦系数小于0.3，同时从注塑加工难易上总体考虑，都不如本发明技术方案得到的高摩擦系数聚酰胺材料。

综上所述，本发明的制备方法简单易行，制备得到的高摩擦系数聚酰胺材料的综合力学性能(拉伸强度大于等于40Mpa，断裂伸长率高于60％)，动摩擦系数大于等于0.3，同时易加工。

PA6树脂具有优异的耐磨性，但是由于其摩擦系数较低，限制了其在要求高摩擦系数中的应用，包覆无机填料和增韧剂的加入大大的提高了聚酰胺的摩擦系数，并且与材料有很好的相容性。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，包含以下重量百分比的组分：

2.根据权利要求1所述高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，所述聚酰胺树脂为粘度为2.4-2.7的PA6，熔点为220-225℃。

3.根据权利要求1所述高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，所述包覆无机填料为金属粉，滑石粉，硫酸钡，碳酸钙和云母中的至少一种。

4.根据权利要求1所述高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，所述包覆无机填料的粒径为10nm-100nm。

5.根据权利要求1所述高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，所述增韧剂为POE-g-MAH，EPDM-g-MAH聚合物和PE-g-MAH聚合物中的一种或任意两种。

6.根据权利要求1所述高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为氨基硅烷偶联剂KH550。

7.根据权利要求1所述高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，所述抗氧剂为受阻酚类主抗氧剂和/或亚磷酸酯类辅抗氧剂。

8.根据权利要求1所述高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，所述润滑剂为硬脂酸盐，乙烯丙烯酸共聚物或酰胺类润滑剂中的至少一种。

9.根据权利要求1所述高摩擦系数的聚酰胺材料，其特征在于，制备方法为，

加料：将所需一半重量比的增韧剂加入高混机里，按照喷雾工艺的重量比加入硅烷偶联剂，用高混机混4-5分钟，然后加入一半重量的干燥过的包覆无机填料，再加入剩下的增韧剂，和剩下的干燥过的包覆无机填料，用高混机搅拌10-15分钟；制得增韧剂包覆的无机填料；所述干燥过的包覆无机填料为将包覆无机填料在60℃-80℃的干燥设备中干燥30-60分钟；

将所得的增韧剂包覆的无机填料和抗氧剂，润滑剂和聚酰胺树脂一起加入到高速搅拌机中充分混合均匀；

通过计量的送料装置将上述所得送入到双螺杆挤出机中，各区温度在210-240℃，物料在螺杆的剪切、混炼和输送下充分熔合，最后经过挤出、拉条、冷却制成颗粒成品。

10.权利要求1-8任一所述高摩擦系数的聚酰胺材料在轨道交通行业中的用途。