CN116478535A - 一种耐磨耐候聚酰胺复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种耐磨耐候聚酰胺复合材料一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，由以下重量份的原料制备而成：聚酰胺树脂100～140份、功能材料10～15份、填料15～25份、助剂2～10份；所述功能材料为聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2的混合物；所述聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2的重量份之比为1:10:(1～2)。本发明通过聚酰胺树脂、聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2掺合组成功能材料，配合填料提升产品的耐磨性能，通过复配稳定剂配合填料，提升产品的耐热和耐光的抗老化性能，在助剂的作用下，各族组分协同作用，获得高耐磨、高耐候的聚酰胺复合材料，相较于传统的聚酰胺材料具备更加优异的耐磨和耐候性能，且具备更加优异的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体为一种耐磨耐候聚酰胺复合材料及其制备方法。
背景技术
聚酰胺树脂主流产品主要有PA6、PA66、PA610、PA1010，虽然PA6和PA66等产品具有优良的机械强度、耐热性、自润滑性、阻隔性能和耐化学腐蚀等性能，可广泛应用于机械制造业、电子电器和交通运输等领域。
现有的聚酰胺树脂耐磨性能和耐候性能不理想，无法在恶劣环境和高负荷调节下长期稳定使用，且制备方法复杂。因此，为解决上述问题，现提出一种耐磨耐候聚酰胺复合材料及其制备方法。
发明内容
本发明目的是提供一种耐磨耐候聚酰胺复合材料及其制备方法，以解决现有技术中聚酰胺树脂耐磨和耐候性能不理想的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，由以下重量份的原料制备而成：
聚酰胺树脂100～140份、功能材料10～15份、填料15～25份、助剂2～10份；
所述功能材料为聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2的混合物；
所述聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2的重量份之比为1:10:(1～2)。
优选的，所述填料包括短玻纤维2～6份、炭黑2～5份、陶瓷粉1～5份。
优选的，所述填料还包括硅灰石5～10份，所述硅灰石由粉末状和纤维状组成，所述纤维状硅灰石的和短玻纤维的用量之比为(2～3):2。
优选的，所述填料还包括白炭黑，所述白炭黑与炭黑的重量份之比为(1～2):1。
优选的，所述助剂包括偶联剂0.5～3份、分散剂0.1～1份、抗氧剂0.3～2份、复配稳定剂1～5份。
优选的，所述复配稳定剂为碳化二亚胺、氯茵酸酐、二苯醚四酸二酐的混合物，所述碳化二亚胺、氯茵酸酐、二苯醚四酸二酐的重量份之比为1:(2～5):(1～2)。
优选的，所述聚酰胺树脂为聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺1010、聚苯二酰胺、聚对苯甲酰胺中的一种或多种混合。
一种耐磨耐候聚酰胺复合材料的制备方法，包括下列步骤：
按重量份计，称取聚酰胺树脂、功能材料、填料和助剂进行混合；
将上述混合后的原料置于双螺杆挤出机，在200～260℃下进行挤出造粒，得到耐磨耐候聚酰胺复合材料。
优选的，还包括将聚酰胺树脂、填料与分散剂、抗氧剂、复配稳定剂加入固体搅拌机搅拌均匀，搅拌完成后加入双螺杆挤出机的主喂料仓中。
优选的，还包括将功能材料和硅烷偶联剂加入固体搅拌机搅拌均匀，搅拌完成后进行烘干处理，烘干后加入双螺杆挤出机的侧喂料仓中。
本发明至少具备以下有益效果：
本发明通过聚酰胺树脂、聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2掺合组成功能材料，配合填料提升产品的耐磨性能，通过复配稳定剂配合填料，提升产品的耐热和耐光的抗老化性能，在助剂的作用下，各族组分协同作用，获得高耐磨、高耐候的聚酰胺复合材料，相较于传统的聚酰胺材料制备更加简单，具备更加优异的耐磨和耐候性能，且具备更加优异的综合性能。
具体实施方式
下面对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做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。
一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，由以下重量份的原料制备而成：
聚酰胺树脂100～140份、功能材料10～15份、填料15～25份、助剂2～10份；
所述功能材料为聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2的混合物；
所述聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2的重量份之比为1:10:(1～2)。
其中，所述填料包括短玻纤维2～6份、炭黑2～5份、陶瓷粉1～5份，具体的，所述短玻纤维的直径为10～13μm，短切长度为1.5～3mm，所述炭黑的规格为600～1000目，所述陶瓷粉的规格为800～1300目；所述陶瓷粉能够增加纤维强度，微量的陶瓷粉添加后不仅能够配合炭黑形成对复合材料的光稳定保护，而且能够提高材料的热稳定性。
其中，所述填料还包括硅灰石5～10份，所述硅灰石由粉末状和纤维状组成，所述纤维状硅灰石的和短玻纤维的用量之比为(2～3):2，通过粉末状的硅灰石可以提高复合材料的摩擦系数并降低磨损率，并能够由于其具备良好的亲和性和高度的分散性，能够有效地提高符合材料耐老化、抗疲劳性能，纤维状的硅灰石掺合短玻纤维作为聚合物复合材料的增强体，提高材料性能，降低成本，起增量和增强的双重作用。
其中，所述填料还包括白炭黑，所述白炭黑与炭黑的重量份之比为(1～2):1，具体的，以白炭黑提高各组分的粘附力，具备更加优异的抗撕裂和耐热抗老化性能。
其中，所述助剂包括偶联剂0.5～3份、分散剂0.1～1份、抗氧剂0.3～2份、复配稳定剂1～5份，具体的，所述偶联剂包括乙烯基硅烷偶联剂、环氧基硅烷偶联剂、氨基硅烷偶联剂、酰胺基硅烷偶联剂中的一种或多种混合；所述分散剂为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、三乙基己基磷酸钠、十二烷基硫酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或多种混合；所述抗氧剂为硫代二丙酸酯、亚磷酸酯、BHT中的一种或多种混合。
其中，所述复配稳定剂为碳化二亚胺、氯茵酸酐、二苯醚四酸二酐的混合物，所述碳化二亚胺、氯茵酸酐、二苯醚四酸二酐的重量份之比为1:(2～5):(1～2)，具体的，所述碳化二亚胺包括单体型碳化二亚胺和聚合型碳化二亚胺中的一种，通过碳化二亚胺、氯茵酸酐、二苯醚四酸二酐配比混合，提高材料的耐热性、耐湿性和柔韧性，具备更加优异的热稳定性，并能够有效地改善聚合物的加工性能。
其中，所述聚酰胺树脂为聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺1010、聚苯二酰胺、聚对苯甲酰胺中的一种或多种混合。
一种耐磨耐候聚酰胺复合材料的制备方法，包括下列步骤：
S1、按重量份计，称取聚酰胺树脂、功能材料、填料和助剂进行混合，具体如下：
S11、将聚酰胺树脂、填料与分散剂、抗氧剂、复配稳定剂加入固体搅拌机搅拌均匀，固体搅拌机的转速为600～800r/min，搅拌时间为10～20min；
S12、将功能材料和偶联剂加入固体搅拌机搅拌均匀，具体的，所述硅烷偶联剂采用雾化喷洒的方式加入物料中，固体搅拌机的转速为1000～1500r/min，搅拌时间为10～20min，搅拌完成后进行烘干处理，具体的，烘干时，在固体搅拌机内以80～100r/min的转速，固体搅拌机内80～100℃的环境温度烘干40～60min；
S2、将S11步骤混合后的聚酰胺树脂与分散剂、抗氧剂、复配稳定剂置于双螺杆挤出机的主喂料仓中，将S11步骤混合后的功能材料、填料和硅烷偶联剂，加入双螺杆挤出机的侧喂料仓中，双螺杆挤出机的主机转速为200r/min，各区温度为200℃、220℃、235℃、250℃、260℃、245℃、230℃，进行熔融挤出造粒，冷却烘干后得到耐磨耐候聚酰胺复合材料。
实施例1
一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，由以下重量份的原料制备而成：
聚酰胺树脂100份、功能材料12份、填料15份、助剂2份；
其中，功能材料为聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2按重量份之比1:10:1混合，即聚硅氧烷1份、热塑性弹性体TPAE10份和MoS21份。
其中，填料包括短玻纤维2份、炭黑3份、陶瓷粉2份、硅灰石5份、白炭黑3份，所述硅灰石由粉末状硅灰石2份、纤维状硅灰石3份组成。
其中，助剂包括偶联剂0.5份、分散剂0.2份、抗氧剂0.3份、复配稳定剂1份，偶联剂选用环氧基硅烷偶联剂，分散剂为六偏磷酸钠和聚丙烯酰胺的混合物，抗氧剂为BHT，复配稳定剂为碳化二亚胺、氯茵酸酐、二苯醚四酸二酐按重量份之比1:3:1混合。
其中，聚酰胺树脂为聚酰胺66。
实施例2
一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，由以下重量份的原料制备而成：
聚酰胺树脂140份、功能材料15份、填料25份、助剂8份；
功能材料为聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2按重量份之比1:10:2混合，即聚硅氧烷1.2份、热塑性弹性体TPAE11.5份和MoS22.3份。
其中，所述填料包括短玻纤维2份、炭黑5份、陶瓷粉3份、硅灰石5份、白炭黑10份，所述硅灰石由粉末状硅灰石2份、纤维状硅灰石3份组成。
其中，所述助剂包括偶联剂2份、分散剂1份、抗氧剂2份、复配稳定剂3份，偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂和酰胺基硅烷偶联剂，分散剂为聚丙烯酰胺，复配稳定剂为碳化二亚胺、氯茵酸酐、二苯醚四酸二酐按重量份之比1:3:2混合。
其中，聚酰胺树脂为聚酰胺1010。
实施例3
一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，由以下重量份的原料制备而成：
聚酰胺树脂120份、功能材料10份、填料20份、助剂7份；
所述功能材料为聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2按重量份之比为1:10:1混合，即聚硅氧烷0.8份、热塑性弹性体TPAE8.4份和MoS20.8份。
所述填料包括短玻纤维3份、炭黑2份、陶瓷粉5份、硅灰石6份、白炭黑4份，硅灰石由粉末状硅灰石1.5份、纤维状硅灰石4.5份组成。
所述助剂包括偶联剂1份、分散剂1份、抗氧剂1份、复配稳定剂4份，偶联剂为乙烯基硅烷偶联剂，分散剂为乙烯基硅烷偶联剂，抗氧剂为三乙基己基磷酸钠，复配稳定剂为碳化二亚胺、氯茵酸酐、二苯醚四酸二酐按重量份之比1:5:2混合。
所述聚酰胺树脂为聚酰胺66和聚酰胺1010混合。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，其特征在于，由以下重量份的原料制备而成：
聚酰胺树脂100～140份、功能材料10～15份、填料15～25份、助剂2～10份；
所述功能材料为聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2的混合物；
所述聚硅氧烷、热塑性弹性体TPAE和MoS2的重量份之比为1:10:(1～2)。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，其特征在于：
所述填料包括短玻纤维2～6份、炭黑2～5份、陶瓷粉1～5份。
3.根据权利要求2所述的一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，其特征在于：所述填料还包括硅灰石5～10份，所述硅灰石由粉末状和纤维状组成，所述纤维状硅灰石的和短玻纤维的用量之比为(2～3):2。
4.根据权利要求3所述的一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，其特征在于：所述填料还包括白炭黑，所述白炭黑与炭黑的重量份之比为(1～2):1。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，其特征在于：所述助剂包括偶联剂0.5～3份、分散剂0.1～1份、抗氧剂0.3～2份、复配稳定剂1～5份。
6.根据权利要求5所述的一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，其特征在于：所述复配稳定剂为碳化二亚胺、氯茵酸酐、二苯醚四酸二酐的混合物，所述碳化二亚胺、氯茵酸酐、二苯醚四酸二酐的重量份之比为1:(2～5):(1～2)。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨耐候聚酰胺复合材料，其特征在于：所述聚酰胺树脂为聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺1010、聚苯二酰胺、聚对苯甲酰胺中的一种或多种混合。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的一种耐磨耐候聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
按重量份计，称取聚酰胺树脂、功能材料、填料和助剂进行混合；
将上述混合后的原料置于双螺杆挤出机，在200～260℃下进行挤出造粒，得到耐磨耐候聚酰胺复合材料。
9.根据权利要求8所述的一种耐磨耐候聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：还包括将聚酰胺树脂、填料与分散剂、抗氧剂、复配稳定剂加入固体搅拌机搅拌均匀，搅拌完成后加入双螺杆挤出机的主喂料仓中。
10.根据权利要求9所述的一种耐磨耐候聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于：还包括将功能材料和硅烷偶联剂加入固体搅拌机搅拌均匀，搅拌完成后进行烘干处理，烘干后加入双螺杆挤出机的侧喂料仓中。
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