CN109971170A - 一种高强高韧耐磨pa66合金材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强高韧耐磨PA66合金材料及其制备方法，技术领域属于材料领域。该材料的制备方法是将PA66、UHMWPE、相容剂、硅烷偶联剂加入高速混合机中，在60～80℃条件下预混合5‑10分钟，冷却到常温，再按比例加入抗氧剂、辅抗氧剂、耐磨助剂、润滑剂和热稳定剂继续混合3‑5分钟；然后经双螺杆挤出机熔融塑化、挤出、冷却、切粒制得高强高韧耐磨PA66合金材料。本发明通过加入超高分子聚乙烯，将PA66做成聚合物合金的方式，在保证PA66原有性能变化较小的前提下，使得该种合金材料具备高强度、高韧性及高耐磨性。

Description

一种高强高韧耐磨PA66合金材料及其制备方法
技术领域
本发明属于材料领域，具体涉及一种高强高韧耐磨PA66合金材料及其制备方法。
背景技术
PA66由己二胺和己二酸缩合而成，具有良好的力学性能、耐介质性能、电学性能，因而被广泛应用于家电、汽车等领域。但由于PA66材料的耐磨性能并不是十分突出，大大限制了其作为耐磨材料的使用领域。相比于PA66，UHMWPE具有很高的耐磨性，其分子量高、强度高、自润滑的特点，其耐磨性是聚四氟乙烯材料的四倍之多，碳钢的五倍，是较为突出的耐磨材料，但UHMWPE与PA66界面能相差较大，两者之间很难形成连续分散的两相结构，很容易产生分层现象，严重影响外观和性能。
针对上述缺点，选择良好的相容剂是改善两种材料的界面能相差过大是关键，为综合考察性能和成本，相容剂选择接枝型PE相容剂。
发明内容
本发明是针对上述存在的技术问题提供一种高强高韧耐磨PA66合金材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高强高韧耐磨PA66合金材料，其组成按照质量份数组成如下：注塑级PA66树脂10～65份，UHMWPE 1～50份，巨石玻纤20～60份，接枝型相容剂1～15份，硅烷偶联剂0.1～5份，抗氧剂0.1～5份，辅助抗氧剂0.1～5份，耐磨剂0.1～5份，润滑剂0.2～5份，热稳定剂0.1～5份。
在一些优选的技术方案中：注塑级PA66树脂17～60份，UHMWPE 10～30份，巨石玻纤30～40份，接枝型相容剂3～5份，硅烷偶联剂0.1～1份，抗氧剂0.1～1份，辅助抗氧剂0.2～1份，耐磨剂0.5～5份，润滑剂0.2～1.5份，热稳定剂0.1～1.5份。
在一些更为优选的技术方案中：注塑级PA66树脂20～50份，UHMWPE 10～30份，巨石玻纤30～40份，接枝型相容剂3～5份，硅烷偶联剂0.1～1份，抗氧剂0.1～1份，辅助抗氧剂0.2～1份，耐磨剂0.5～5份，润滑剂0.2～1.5份，热稳定剂0.1～1.5份。
进一步的：所述的接枝型相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝POE。
进一步的：所述的抗氧剂为抗氧剂1098，辅助抗氧剂为抗氧剂168。
进一步的：所述的耐磨助剂为二硫化钼。
进一步的：所述的硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
进一步的：所述的润滑剂为硬脂酸钙类、硅硐或硬脂酸酰胺。
进一步的：所述的热稳定剂为尼龙热稳定剂BRUGGOLEN H320。；
一种权利要求上述的高强高韧耐磨PA66合金材料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
步骤一：PA66、UHMWPE、接枝型相容剂加入高速混合机中，加热至60-80℃混合5-10分钟，然后加入硅烷偶联剂混合3-5分钟直至偶联剂均匀分散到固体颗粒表面；
步骤二：再将抗氧剂、辅抗氧剂、耐磨助剂、润滑剂和热稳定剂加入高速混合机中继续混合3-5分钟，直至助剂粉体均匀包裹固体颗粒表面；
步骤三：将所述步骤二得到的混合物加入双螺杆挤出机内，巨石玻纤从侧喂料口加入双螺杆挤出机，经熔融塑化，挤出造粒得到高强高韧耐磨PA66合金材料。
在一些更为优选的技术方案中：双螺杆挤出机的工艺参数如下：
区域 一区 二区 三区 四区 五区 六区 七区 八区 九区 机头
温度/℃ 100 262 262 262 255 250 250 245 245 260
有益效果：
本发明使用少量接枝型PE相容剂，在添加量较少不影响复合材料性能的前提下，可明显改善PA66/UHWMPE合金的相容性，提高合金的强度、韧性以及耐磨性。
具体实施方案
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1～3和对比例1～3所用的原料以及各组分用量见表1
表1
实施例1～3以及对比例1～3的制备方法如下：
一种上述的高强高韧耐磨PA66合金材料的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：步骤一：PA66、UHMWPE、接枝型相容剂加入高速混合机中，加热至70℃混合8分钟，然后加入硅烷偶联剂混合3-5分钟直至偶联剂均匀分散到固体颗粒表面；
步骤二：再将抗氧剂、辅抗氧剂、耐磨助剂、润滑剂和热稳定剂加入高速混合机中继续混合3-5分钟，直至助剂粉体均匀包裹固体颗粒表面；
步骤三：将所述步骤二得到的混合物加入双螺杆挤出机内，巨石玻纤从侧喂料口加入双螺杆挤出机，经熔融塑化，挤出造粒得到高强高韧耐磨PA66合金材料。
在一些更为优选的技术方案中：双螺杆挤出机的工艺参数如下：
表2是实施例1～3及对比例1～3制得的样品力学性能和耐摩擦性能测试结果：
表2
*：将制得材料连续注塑成型，分别制得齿轮，把齿轮安装在转动轴上，在高速旋转下200小时，观察齿轮的磨损情况。实验室环境条件：23±2℃，50±5RH。

Claims (10)

1.一种高强高韧耐磨PA66合金材料，其特征在于：其组成按照质量份数组成如下：注塑级PA66树脂10~65份，UHMWPE 1~50份，巨石玻纤20~60份，接枝型相容剂1~15份，硅烷偶联剂0.1~5份，抗氧剂0.1~5份，辅助抗氧剂0.1~5份，耐磨剂0.1~5份，润滑剂0.2~5份，热稳定剂0.1~5份。
2.根据权利要求1所述的一种高强高韧耐磨PA66合金材料，其特征在于：注塑级PA66树脂17~60份，UHMWPE 10~30份，巨石玻纤30~40份，接枝型相容剂3~5份，硅烷偶联剂0.1~1份，抗氧剂0.1~1份，辅助抗氧剂0.2~1份，耐磨剂0.5~5份，润滑剂0.2~1.5份，热稳定剂0.1~1.5份。
3.根据权利要求2所述的一种高强高韧耐磨PA66合金材料，其特征在于：注塑级PA66树脂20~50份，UHMWPE 10~30份，巨石玻纤30~40份，接枝型相容剂3~5份，硅烷偶联剂0.1~1份，抗氧剂0.1~1份，辅助抗氧剂0.2~1份，耐磨剂0.5~5份，润滑剂0.2~1.5份，热稳定剂0.1~1.5份。
4.根据权利要求1所述的高强高韧耐磨PA66合金材料，其特征在于：所述的接枝型相容剂为马来酸酐接枝聚乙烯和马来酸酐接枝POE。
5.根据权利要求1所述的高强高韧耐磨PA66合金材料，其特征在于：所述的抗氧剂为抗氧剂1098，辅助抗氧剂为抗氧剂168。
6.根据权利要求1所述的高强高韧耐磨PA66合金材料及其制备方法，其特征在于：所述的耐磨助剂为二硫化钼。
7.根据权利要求1所述的高强高韧耐磨PA66合金材料，其特征在于：所述的硅烷偶联剂为γ-（2，3-环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷。
8.根据权利要求1所述的高强高韧耐磨PA66合金材料，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸钙类、硅硐或硬脂酸酰胺。
9.根据权利要求1所述的高强高韧耐磨PA66合金材料，其特征在于：所述的热稳定剂为尼龙热稳定剂 BRUGGOLEN H320。
10.一种权利要求1所述的高强高韧耐磨PA66合金材料的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括如下步骤：
步骤一：PA66、UHMWPE、接枝型相容剂加入高速混合机中，加热至60-80℃混合5-10分钟，然后加入硅烷偶联剂混合3-5分钟直至偶联剂均匀分散到固体颗粒表面；
步骤二：再将抗氧剂、辅抗氧剂、耐磨助剂、润滑剂和热稳定剂加入高速混合机中继续混合3-5分钟，直至助剂粉体均匀包裹固体颗粒表面；
步骤三：将所述步骤二得到的混合物加入双螺杆挤出机内，巨石玻纤从侧喂料口加入双螺杆挤出机，经熔融塑化，挤出造粒得到高强高韧耐磨PA66合金材料。
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