CN116376278A - 一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高分子材料技术领域，具体为一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料及制备方法，所述聚酰胺66材料的制备原料按重量份计包括以下成分：聚酰胺66树脂45‑70份，玻璃纤维30份，导电剂5‑10份，耐磨剂5‑20份，抗氧剂0.3‑0.7份，润滑剂0.3‑0.8份；本发明以聚酰胺66树脂和玻璃纤维为基材，添加导电剂，耐磨剂，再与抗氧剂和润滑剂充分混合，最后通过双螺杆挤出机挤出、造粒制备而成；通过上述原料和方法制备而成的聚酰胺66材料具有优异的导电性、优异的耐磨性和较好的机械性能。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体是一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料及制备方法。
背景技术
聚酰胺66，由己二酸和己二胺通过缩聚反应制得，又称尼龙66。聚酰胺66的耐应力和开裂性好，自润滑性优良，仅次于聚四氟乙烯和聚甲醛；聚酰胺66的耐热性也较好(尼龙66热分解温度高于350℃，脆化温度-30℃)，属自熄性材料，而且聚酰胺66的化学稳定性也较好，耐油性极佳，因此被广泛应用于电子电器和汽车领域。
增强聚酰胺66是通过引入玻璃纤维和矿物等原料制备的复合材料，是改性聚酰胺66的主要手段之一，可以大幅度提升PA66的综合性能。但增强材料的应用范围不断扩大，对增强聚酰胺66的要求也越来越高，如导电(要求表面电阻率＜10^5Ω)、耐磨(要求摩擦系数＜0.3)等要求，常规增强改性以无法满足这些高要求。
随着现代科学技术的发展，行业内对材料的要求越来越高，进而对材料本身提出了更高的要求，故对聚酰胺66材料进行改性势在必行。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料及制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料，所述聚酰胺材料的制备原料按重量份计包括以下成分：聚酰胺66树脂45-70份，玻璃纤维30份，导电剂5-10份，耐磨剂5-20份，抗氧剂0.3-0.7份，润滑剂0.3-0.8份。
优选地，所述聚酰胺66树脂的相对粘度为2.67±0.03。
优选地，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述玻璃纤维的长度为3.0-4.5mm，所述玻璃纤维直径12-14μm。
优选地，所述导电剂为碳纳米管或碳纤维中的一种。
优选地，所述碳纳米管的长度为30-70μm、平均直径9nm、表面积250m2/g；所述碳纤维为采用PU(聚氨基甲酸酯)上浆剂上浆、所述碳纤维长度为5.5-6.5mm。
优选地，所述耐磨剂为聚四氟乙烯、硫化亚锡复合物以及聚烯烃-乙烯基接枝共聚物中的一种或多种。
优选地，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺以及三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或多种。
优选地，所述润滑剂为皂化蜡、羧酸钙盐中的一种或多种。
一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1、将聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S1、将耐磨剂、导电剂、润滑剂和抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入玻璃纤维或碳纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
优选地，所述双螺杆挤出机中一区温度为200-220℃，二区至五区温度为270-280℃，六区至九区温度为260-270℃，机头温度为280-290℃，螺杆转速为450rpm。
本发明的有益效果：本发明以聚酰胺66树脂和玻璃纤维为基材，添加导电剂，耐磨剂，再与抗氧剂和润滑剂充分混合，最后通过双螺杆挤出机挤出、造粒制备而成；通过上述原料和方法制备而成的聚酰胺66材料具有优异的导电性、优异的耐磨性和较好的机械性能。
附图说明
图1为本发明一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合实施例和对比例对本发明作进一步的说明。
实施例1
S1、取60份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取5份耐磨剂(聚四氟乙烯)、5份导电剂(碳纳米管)、0.6份润滑剂和0.5份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
实施例2
S1、取50份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取10份耐磨剂(聚四氟乙烯)、10份导电剂(碳纳米管)、0.7份润滑剂和0.5份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
实施例3
S1、取55份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取10份耐磨剂(聚四氟乙烯)、5份导电剂(碳纤维)、0.4份润滑剂和0.4份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
实施例4
S1、取50份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取10份耐磨剂(聚四氟乙烯)、0.3份润滑剂和0.5份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维和10份导电剂(碳纤维)，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
实施例5
S1、取50份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取10份耐磨剂(聚四氟乙烯)、10份导电剂(碳纤维)、0.3份润滑剂和0.5份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
实施例6
S1、取55份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取5份耐磨剂(聚烯烃-乙烯基接枝共聚物)、10份导电剂(碳纤维)、0.7份润滑剂和0.8份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
实施例7
S1、取50份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取10份耐磨剂(聚烯烃-乙烯基接枝共聚物)、10份导电剂(碳纤维)、0.6份润滑剂和0.3份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
实施例8
S1、取45份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取15份耐磨剂(聚烯烃-乙烯基接枝共聚物)、10份导电剂(碳纤维)、0.8份润滑剂和0.7份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
实施例9
S1、取54份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取6份耐磨剂(硫化亚锡复合物)、10份导电剂(碳纤维)、0.6份润滑剂和0.6份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
实施例10
S1、取48份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取12份耐磨剂(硫化亚锡复合物)、10份导电剂(碳纤维)、0.5份润滑剂和0.7份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
实施例11
S1、取45份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取20份耐磨剂(硫化亚锡复合物)、10份导电剂(碳纤维)、0.5份润滑剂和0.4份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
对比例
S1、取70份聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S2、取0.6份润滑剂和0.6份抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入30份玻璃纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料。
将上述实施例1-11和对比例注塑成国标样条，注塑温度为255-280℃，进行性能检测，测试结果见表1。
表1检测结果
备注：拉伸强度采用I SO 527方法测试；
弯曲强度和弯曲模量采用I SO 178方法测试；
简支梁缺口冲击强度采用I SO 179方法测试；
摩擦系数采用GB/T 3960方法测试；
表面电阻率采用I EC 62631标准测试。
通过表2的结论能够看出，对比例中制备聚酰胺66的材料在未添加任何耐磨剂和导电剂时，聚酰胺66组合物的摩擦系数为0.49，表面电阻率为10^14Ω，相对最差；
实施例1和2可以看出，导电剂碳纳米管的引入可以很好的提高材料导电性，但会致使材料冲击韧性大幅下降，存在开裂风险；
实施例2-4可以看出，碳纤维可以大幅提高材料导电性的同时大幅提高材料机械性能,当使用量达到10％时，表面电阻率可达10^3。
实施例4和实施例5可以看出，碳纤维主喂不能有效提高材料导电性；
实施例3-11可以看出，10％用量聚四氟乙烯、10％用量聚烯烃-乙烯基接枝共聚物、12％用量硫化亚锡复合物均可大幅提高材料的耐磨性，摩擦系数均可达到＜0.3，但是添加聚烯烃-乙烯基接枝共聚物和硫化亚锡复合物两类耐磨剂制备出的材料机械性能比添加聚四氟乙烯的低很多。
综上，可满足表面电阻率＜10^5Ω，摩擦系数＜0.3的方案很多，但添加聚四氟乙烯，并侧喂碳纤维方案综合性能最佳。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。
Claims (10)
1.一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料，其特征在于，所述聚酰胺材料的制备原料按重量份计包括以下成分：聚酰胺66树脂45-70份，玻璃纤维30份，导电剂5-10份，耐磨剂5-20份，抗氧剂0.3-0.7份，润滑剂0.3-0.8份。
2.根据权利要求1所述的一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料，其特征在于，所述聚酰胺66树脂的相对粘度为2.67±0.03。
3.根据权利要求1所述的一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料，其特征在于，所述玻璃纤维为短切玻璃纤维，所述玻璃纤维的长度为3.0-4.5mm，所述玻璃纤维直径12-14μm。
4.根据权利要求1所述的一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料，其特征在于，所述导电剂为碳纳米管或碳纤维中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料，其特征在于，所述碳纳米管的长度为30-70μm、平均直径9nm、表面积250m2/g；所述碳纤维为采用PU(聚氨基甲酸酯)上浆剂上浆、所述碳纤维长度为5.5-6.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料，其特征在于，所述耐磨剂为聚四氟乙烯、硫化亚锡复合物以及聚烯烃-乙烯基接枝共聚物中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料，其特征在于，所述抗氧剂为四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯，N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺以及三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料，其特征在于，所述润滑剂为皂化蜡、羧酸钙盐中的一种或多种。
9.根据权利要求1-8任一所述的一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
S1、将聚酰胺66树脂进行充分的干燥处理；
S1、将耐磨剂、导电剂、润滑剂和抗氧剂用高混机进行混合处理；
S3、将步骤S1中干燥后的聚酰胺66树脂与步骤S2中的混合物混和均匀，然后加入到双螺杆挤出机的主喂料桶中；
S4、从双螺杆挤出机侧喂料口处加入玻璃纤维或碳纤维，然后通过双螺杆挤出机熔融，挤出，最后经过冷却，风干，切粒即可得到导电性耐磨性增强的聚酰胺材料。
10.根据权利要求9所述的一种导电性耐磨性增强的聚酰胺66材料的制备方法，其特征在于，所述双螺杆挤出机中一区温度为200-220℃，二区至五区温度为270-280℃，六区至九区温度为260-270℃，机头温度为280-290℃，螺杆转速为450rpm。
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