CN113370616A - 粒子硅油共混抗氧化pa46三层复合材料制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法，包括：步骤S1：将重量比例为80‑89％的PA46纯料、重量比例为5‑10％的PTFE、重量比例为1‑3％的改性PE、重量比例为3‑5％的耐高温硅油、重量比例为0.5‑3.5％的无机填料、重量比例为0.2‑2％的纳米铜粉进行熔融混合，形成共混物；步骤S2：通过挤出机将共混物进行造粒，形成改性混合粒子；步骤S3：在一钢基板上敷设铜粉；步骤S4：将钢基板与铜粉一起进行烧结，形成合金板；步骤S5：用改性混合粒子在合金板的上方敷设粒子层；步骤S6：将合金板与粒子层一起进行高温熔融轧制。如此使得粒子具有抗氧化功能、防止粒子在加工过程中表面变色、提高产品质量。

Description

粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法
技术领域
本发明涉及高分子材料生产技术领域，特别是一种粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法。
背景技术
聚己二酰丁二胺，又名聚酰胺46，俗称尼龙46，简称PA46。虽然有尼龙66相似的分子结构，但Stanyl PA46的每个给定长度的链上的酰胺组数更多，链结构更对称；而高度对称的链结构致使其结晶度高(约为70％)，而且结晶速度快，因而熔点更高(295℃)，热变形温度也高，而长期使用温度(CUT 5000hours)可达163℃。这些特性使Stanyl PA46比其它工程塑料如PA6、PA66、PPA和聚酯在耐热、高温下的机械强度、耐磨等方面具有技术优势，并且成型周期短，加工更经济。可提供高温条件下的优异机械性能、卓越的耐磨性和低摩擦以及优异的流动性，使得加工处理更为方便，特殊设计更为灵活。
由于PA46是一种耐氧化能力较差的高分子材料，在高温有氧的情况下，表面层会很快的氧化，变成褐色或黑褐色，而内部却仍然是本色，改性粒子在轧制以后，就会出现表面层的褐色或黑褐色以及本色多种颜色存在。在将PA46、PTFE与铜粉改性后的粒子制作成PA46三层复合材料的过程中，PA46粒子表面部分会氧化变色，产生色差，影响表观以及性能，导致产品不合格。经过若干试验得知，即使采用黑色的色母粒，也无法消除PA46粒子因氧化产生的色差，而产生的色差会显著地降低材料的耐摩擦磨损性能。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种具有抗氧化功能、防止产品表面变黑产生色差、提高产品质量的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法，以解决上述问题。
一种粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法，包括以下步骤：步骤S1：将重量比例为80-89％的PA46纯料、重量比例为5-10％的PTFE、重量比例为1-3％的改性PE、重量比例为3-5％的耐高温硅油、重量比例为0.5-3.5％的无机填料、重量比例为0.2-2％的纳米铜粉进行熔融混合，形成共混物；步骤S2：通过挤出机将共混物进行造粒，形成改性混合粒子；步骤S3：在一钢基板上敷设铜粉；步骤S4：将钢基板与铜粉一起进行烧结，形成合金板；步骤S5：用改性混合粒子在合金板的上方敷设粒子层；步骤S6：将合金板与粒子层一起进行高温熔融轧制。如此使得粒子具有抗氧化功能、防止粒子表面变黑产生色差、提高产品质量。
进一步地，所述改性PE为马来酸苷接枝聚丙烯。
进一步地，所述耐高温硅油为甲基硅油、丙基硅油或芳基硅油中的一种或多种。
进一步地，所述无机填料为氟化钙和二氧化硅中的一种或两种；氟化钙目数约为800-1000目；二氧化硅的目数约为800-1000目。
进一步地，所述纳米铜粉的粒径为50-200nm。
进一步地，所述步骤S4中的烧结温度为800-950℃。
所述步骤S6中，将合金板与粒子层一起置于200℃环境中，保温30分钟；之后在295-305℃的环境中进行轧制。
与现有技术相比，本发明的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法包括以下步骤：步骤S1：将重量比例为80-89％的PA46纯料、重量比例为5-10％的PTFE、重量比例为1-3％的改性PE、重量比例为3-5％的耐高温硅油、重量比例为0.5-3.5％的无机填料、重量比例为0.2-2％的纳米铜粉进行熔融混合，形成共混物；步骤S2：通过挤出机将共混物进行造粒，形成改性混合粒子；步骤S3：在一钢基板上敷设铜粉；步骤S4：将钢基板与铜粉一起进行烧结，形成合金板；步骤S5：用改性混合粒子在合金板的上方敷设粒子层；步骤S6：将合金板与粒子层一起进行高温熔融轧制。如此使得粒子具有抗氧化功能、防止粒子在加工过程中表面变黑产生色差、提高产品质量。
附图说明
以下结合附图描述本发明的实施例，其中：
图1为本发明提供的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法的流程示意图。
具体实施方式
以下基于附图对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。
请参考图1，本发明提供的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法包括以下步骤：
步骤S1：将重量比例为80-89％的PA46纯料(型号为DSMTW341)、重量比例为5-10％的PTFE(如四川晨光的PTFE分散粉)、重量比例为1-3％的改性PE(如马来酸苷接枝聚丙烯)、重量比例为3-5％的耐高温硅油、重量比例为0.5-3.5％的无机填料、重量比例为0.2-2％的纳米铜粉进行熔融混合，形成共混物。
耐高温硅油为可耐350摄氏度的甲基硅油、丙基硅油或芳基硅油中的一种或多种。无机填料为氟化钙和二氧化硅中的一种或两种；氟化钙目数约为800-1000目，形状为不规则状；二氧化硅为球状颗粒，目数约为800-1000目。
纳米铜粉的粒径为50-200nm。纳米铜粉在粒子混料中具备比普通铜粉更好的分散均匀性。
步骤S2：通过挤出机将共混物进行造粒，形成改性混合粒子，复合造粒温度为280-310度；
步骤S3：在一钢基板上敷设铜粉；
步骤S4：将钢基板与铜粉一起进行烧结，形成合金板，烧结温度为800-950℃；
步骤S5：用改性混合粒子在合金板的上方敷设粒子层；
步骤S6：将合金板与粒子层一起进行高温熔融轧制，温度为295-305℃。
所述步骤S6中，将合金板与粒子层一起置于200℃环境中，保温30分钟，使得粒子中的硅油能够有时间充分的渗出并均匀的覆盖在粒子的表面；之后在295-305℃的环境中对合金板与粒子层进行轧制。
通过步骤S1及步骤S2，添加硅油，与粒子共混，使得硅油进入到粒子内部进行存储。添加了铜粉和耐高温硅油的改性混合粒子，在受热时，因为铜粉与塑料有不同的热膨胀系数，为存储在改性混合粒子中的耐高温硅油产生渗出到粒子表面的通路，而耐高温硅油就会顺着产生的通路而渗出并覆盖到改性混合粒子的表面，从而将改性混合粒子包裹在耐高温硅油中，隔绝了改性混合粒子与空气中的氧气结合发生的氧化反应，避免粒子表面变色。
在步骤S6中，轧制过程中随着加热的温度增加，硅油会进一步从粒子的内部渗出到粒子的表面，形成油膜，隔绝空气，避免氧化产生色差。
在轧制过程中，硅油又可以作为一种非常良好的润滑剂，在轧制时对轧制的效果产生增益作用。
比较例1(纯料)：
PA46纯料的重量比例为100％。
比较例2(减摩改性)：
PA46纯料的重量比例为86.5％，PTFE的重量比例为7％，无机填料的重量比例为2.5％、抗氧化剂的重量比例为1％、改性PE的重量比例为3％。
比较例3(承载改性)：
PA46纯料的重量比例为85％，PTFE的重量比例为7％，无机填料的重量比例为2.5％、改性PE的重量比例为3％、抗氧化剂的重量比例为1％、纳米铜粉的重量比例为1.5％。
实施例1(抗氧化改性)：
PA46纯料的重量比例为82.5％，PTFE的重量比例为7％，改性PE的重量比例为3％，无机填料的重量比例为2.5％，纳米铜粉的重量比例为1.5％，耐高温硅油的重量比例为3.5％。
先通过万能试验机对上述比较例1、比较例2、比较例3及实施例1制得的产品进行压缩变形试验。试样尺寸：长10mm，宽10mm，厚度3mm；测试条件：载荷150MPa，保压15秒；测试项目：测量试样件的壁厚变形尺寸。
测量试样件 壁厚变形尺寸
比较例1 0.032
比较例2 0.021
比较例3 0.012
实施例1 0.011
表1
测试结果如表1所示，实施例1制得的产品的壁厚变形尺寸最小，承载能力最大。
再通过摇摆往复试验机对上述比较例1、比较例2、比较例3及实施例1制得的产品进行摩擦摇摆试验。试样尺寸：外径50mm、内径40mm、高度30mm；测试条件：载荷70MPa，速度0.25m/min，时间278h；润滑条件：一次性涂油脂。测试项目：摩擦系数，磨损量，最终温度。
Figure BDA0003075117530000041
表2
测试结果如表2所示，实施例1制得的产品的摩擦系数最小，磨损量最小，最终温度最低。需要说明的是，比较例1得的产品在测试时间为159h时，其温度就已经超过标准了，其测试结果是在测试时间为159h时测得的，说明该产品不满足要求。
比较例1为纯料，减摩效果差，承载能力低，而且表面存在色差花纹等缺陷，影响自身性能；
比较例2在比较例1的基础上进行了减摩改性，从试验数据来看，摩擦系数明显降低，但是其抗压缩变形能力欠佳，无法满足承载更高的工况条件，即使加入了抗氧化剂，其表面仍存在色差花纹等缺陷，影响自身性能；
比较例3在比较例2的基础上添加了纳米铜粉，纳米铜粉通过预处理后通过共混挤出，能够均匀的分布在粒子中，起到了良好的抗承载的功能，同时铜也是热的良导体，有利于摩擦热的传导，从试验数据来看，最终温度下降明显，但是即使加入了抗氧化剂，其表面仍存在色差花纹等缺陷，表面的花纹会影响材料的耐磨性能以及润滑剂的减摩效果，从而降低材料的耐摩擦磨损性能。
在改性研发过程中，曾经尝试使用硅油来进行减摩改性，同时将硅油添加入粒子中，最终获得含油润滑材料，目的是应对缺油少油甚至干摩擦的极端条件，但是在试制过程中，因为PA46的熔融温度比大部分的高分子材料要高很多，达到了300度左右，所以意外的发现，在200度左右，添加入粒子中的硅油出现了渗出的现象，分析原因是因为同时添加了纳米铜粉的原因，铜粉和PA46具备不同的热膨胀系数，同时纳米铜粉均匀的分布在粒子中，使得粒子中的硅油能够渗出粒子的表面，并在粒子表面形成一层油膜，从而隔绝了空气对粒子表面的氧化，出人意料的解决了PA46粒子再加工时存在的氧化发黑的现象。
实施例1在比较例3的基础上添加了硅油，从而改善了加工时材料表面氧化发黑的问题，解决了材料表观缺陷的难题，同时，剩余在粒子中的硅油可以进一步起到减摩的效果，所以其摩擦系数在试验中得到了进一步的降低。
与现有技术相比，本发明的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法包括以下步骤：步骤S1：将重量比例为80-89％的PA46纯料、重量比例为5-10％的PTFE、重量比例为1-3％的改性PE、重量比例为3-5％的耐高温硅油、重量比例为0.5-3.5％的无机填料、重量比例为0.2-2％的纳米铜粉进行熔融混合，形成共混物；步骤S2：通过挤出机将共混物进行造粒，形成改性混合粒子；步骤S3：在一钢基板上敷设铜粉；步骤S4：将钢基板与铜粉一起进行烧结，形成合金板；步骤S5：用改性混合粒子在合金板的上方敷设粒子层；步骤S6：将合金板与粒子层一起进行高温熔融轧制。如此使得粒子具有抗氧化功能、防止粒子在加工过程中表面变黑产生色差、提高产品质量。
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：将重量比例为80-89％的PA46纯料、重量比例为5-10％的PTFE、重量比例为1-3％的改性PE、重量比例为3-5％的耐高温硅油、重量比例为0.5-3.5％的无机填料、重量比例为0.2-2％的纳米铜粉进行熔融混合，形成共混物；
步骤S2：通过挤出机将共混物进行造粒，形成改性混合粒子；
步骤S3：在一钢基板上敷设铜粉；
步骤S4：将钢基板与铜粉一起进行烧结，形成合金板；
步骤S5：用改性混合粒子在合金板的上方敷设粒子层；
步骤S6：将合金板与粒子层一起进行高温熔融轧制。
2.如权利要求1所述的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法，其特征在于：所述改性PE为马来酸苷接枝聚丙烯。
3.如权利要求1所述的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法，其特征在于：所述耐高温硅油为甲基硅油、丙基硅油或芳基硅油中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法，其特征在于：所述无机填料为氟化钙和二氧化硅中的一种或两种；氟化钙目数约为800-1000目；二氧化硅的目数约为800-1000目。
5.如权利要求1所述的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法，其特征在于：所述纳米铜粉的粒径为50-200nm。
6.如权利要求1所述的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法，其特征在于：所述步骤S4中的烧结温度为800-950℃。
7.如权利要求1所述的粒子硅油共混抗氧化PA46三层复合材料制作方法，其特征在于：所述步骤S6中，将合金板与粒子层一起置于200℃环境中，保温30分钟；之后在295-305℃的环境中进行轧制。
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