CN1256386C - 高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金及制造方法 - Google Patents

高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金及制造方法 Download PDF

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本发明涉及一种功能塑料合金，特别涉及一种高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金及其制造方法。解决了单一尼龙无法满足高速、高压、高温等工况的缺陷。高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金，其组成成分的重量配比为：尼龙70～100份，聚乙烯5～15份，(乙烯/丙烯酸)共聚体0-6份，接技三元乙丙胶0-6份，接技聚烯烃0-10份，玻璃微珠10～35份，晶须或纤维5～20份，聚四氟乙烯5～15份，超高分子量聚乙烯0～10份，石墨0-15份，硅油1～5份，分散剂A 0.2～1.0份，分散剂B 0.2～1.0份，热稳定剂0.2～1.0份。主要可用于高速、高压、高热条件下动力传动传导零部件。

Description

高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金及制造方法
技术领域：本发明涉及一种功能塑料合金，特别涉及一种高自润滑、高耐磨和增强的尼龙(PA)工程塑料合金及其制造方法。
背景技术：尼龙是最早使用的工程塑料之一，具有优异的综合性能，尤其是其断裂强度高，耐磨性好，摩擦系数低，纯尼龙的摩擦系数为0.4，磨痕宽度为8.5mm，在机械、仪器仪表、汽车等领域得到广泛的实际应用。近年来，随着科技进步与工业的发展，对工程塑料性能要求越来越高，要作为轻质高强的耐磨结构件，能在高速、高压、高温等工况极为苛刻的条件下正常工作，纯尼龙的性能是无法满足其应用技术要求的，传统方法采用玻纤增强尼龙，可以提高其力学性能，但极大损失了尼龙本身独具的自润滑性和耐磨性。研发高性能尼龙，制作综合性能优良的高自润滑、高耐磨、增强机械另件，成为各产业部门迫切需求。
发明内容：本发明需要解决的技术问题是“二个提高”，第一个是提高尼龙的力学性能，第二个是提高尼龙的自润滑性和耐磨损性能。
本发明的技术思路是采用合金化技术与共混改性的工艺，以复合增强减摩功能化技术改性，制得具有永久性的高自润滑、高耐磨、增强功能性的新型尼龙合金，以满足在动力传动传导工程中更高性能要求的工程塑料制件。本发明采用了以下技术手段：1、采用接技聚烯烃和接技三元乙丙胶增韧改性，降低尼龙的吸水率，提高尼龙的性能稳定性与复合增强减摩剂的亲和性；2、复合增强抗磨改性技术：采用既有增强尼龙力学性能又具抗磨作用的玻璃微珠与晶须或纤维组成的复合增强抗磨双重功效的体系；3、复合润滑减摩改性技术：复合润滑减摩体系由固体润滑剂和液体润滑剂二部份材料组成：固体润滑剂包括聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、石墨，液体润滑剂为硅油。复合润滑减摩剂起着优异的耐磨作用，固体润滑剂在表面上形成一层转移膜，而液体润滑剂以微珠状态均匀分布其中，表面形成一层有持久长效的润滑油膜，起着不断加油的小型油箱作用。
本发明的技术方案为：高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金，其组
成成分的重量配比为：
材料名称   份
尼龙   70～100
聚乙烯   5～15
(乙烯/丙烯酸)共聚体(E/AK)   0～6
接技三元乙丙胶   0～6
接技聚烯烃   0～10
玻璃微珠   10～35
晶须或纤维   5～20
聚四氟乙烯   5～15
超高分子量聚乙烯   0～10
石墨   0～15
硅油   1～5
分散剂A   0.2～1.0
分散剂B   0.2～1.0
热稳定剂   0.2～1.0
分散剂A为双硬脂酸酰胺，分散剂B为硅烷偶联剂，热稳定剂为受阻胺抗氧剂。
制造方法采用一次挤出法：根据高自润滑、高耐磨增强尼龙工程塑料合金的组成配比，在通用高速混合机内，按上述配比依次加入各组份，其中尼龙在100℃～110℃的干燥器中预先充分干燥后再加入，升温到80±5℃混合搅拌5～10分钟，挤出造粒，制得高自润滑、高耐磨增强尼龙工程塑料合金。
也可按配比将：尼龙+聚乙烯/(乙烯/丙烯酸)共聚物/接技三元乙丙胶/接技聚烯烃+复合增强抗磨剂+复合润滑减摩剂+分散剂A、分散剂B+热稳定剂→高速搅拌共混→挤出造粒。其中复合增强抗磨剂的配比与配制法：玻璃微珠/钛酸钾晶须或纤维＝10～30/5～20，以重量计100份，在通用高速混合机内混合，升温到100℃，继续混合搅拌3～5分钟，加入表面硅烷偶联剂KH-550，0.5～1.5％进行界面技术处理，继续混合搅拌4～8分钟，复合增强抗磨剂以重量份计，配用量为20～45份。复合润滑减摩剂的配比与配制法：聚四氟乙烯/超高分子量聚乙烯/硅油/分散剂B＝10～20/5～10/1～4/0.5～1.5，以重量计100份，依次加入在高速混合机内搅拌混合，升温到85±5℃，继续混合搅拌4～8分钟。复合润滑减摩剂以重量份计，配用量为15～25份。
本发明的应用效果：本发明是创制一种新型永久功能性的高性能工程塑料合金，具有优良的性能价格比，可广泛应用于国防、航空、电子、机械、仪器仪表、汽车等行业制造耐磨损机械另部件，如轴承、齿轮、滑轮、滑块、凸轮、滚轮、导轨等高自润滑、高耐磨动力传动传导的新材料，可满足高速、高压、高温条件下应用的需求。
本发明的高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金，具有卓越的耐磨性能：摩擦系数＜0.12，磨痕宽度/mm＜4。
具体实施方式：实施例1～5的组份重量配比见下表
 材料名称   1号(份)   2号(份)   3号(份)   4号(份)   5号(份)
 尼龙   80   85   85   85   95
 聚乙烯   15   10   5   5
 (乙烯/丙烯酸)共聚体   5
 接技三元乙丙胶   5   6
 接技聚烯烃   5   10
 玻璃微珠粒径＜65μm   35   25   30   20   10
 晶须φ0.2～1.5μm长10～80μm   5   15   10   20
 纤维   20
 聚四氟乙烯   15   10   10   5   5
 超高分子量聚乙烯＞150万   5   5   10
 石墨   6   12
 硅油运动粘度0.001～0.06m2s   2   3   4   1   5
 分散剂A(双硬脂酸酰胺)   1.0   0.8   0.6   0.6   0.3
 分散剂B(硅烷偶联剂)   0.8   0.3   0.4   0.4   0.4
 热稳定剂(受阻胺抗氧剂)   0.8   0.5   0.3   0.5   0.5
上述配方中：实施例1中尼龙为尼龙6(PA6)，接技三元乙丙胶MEPR-800，接技聚烯烃MPE-106，晶须为钛酸钾晶须，(乙烯/丙烯酸)共聚体AK-31，分散剂A为双硬脂酸酰胺，分散剂B为(硅烷型)A-1100，热稳定剂为受阻胺类抗氧剂1010，上述原料均为市售常用原料。实施例2尼龙为尼龙66(PA66)，晶须为镁盐晶须，其余同实施例1。实施例3尼龙为尼龙12(PA12)，晶须为硅灰石晶须，其余同实施例1。实施例4尼龙为尼龙1010(PA1010)，晶须为钛酸钾晶须，其余同实施例1。实施例5尼龙为尼龙6(PA6)，纤维为玻璃纤维、芳纶短纤维、碳纤维中的一种，其余同实施例1。
实施例1-5的制造方法：参见上述1～5号配方，采用一次挤出法，在通用高速混合机内，按上述配比依次加入各组份，其中尼龙在100℃～110℃的干燥器中预先充分干燥后再加入，升温到80±5℃混合搅拌5～10分钟，挤出造粒，制得高自润滑、高耐磨增强尼龙工程塑料合金。
实施例6：复合增强抗磨剂的复合配比及表面技术处理：
玻璃微珠/钛酸钾晶须＝10～30/5～20，以重量计100份，在通用高速混合机内混合，升温到100℃，继续混合搅拌3～5分钟，加入表面硅烷偶联剂KH-550，0.5～1.5％进行界面技术处理，继续混合搅拌4～8分钟，复合增强抗磨剂以重量份计，配用量为20～45份。
实施例7：复合润滑减摩剂的配比与配制法：
聚四氟乙烯/超高分子量聚乙烯/硅油/分散剂B＝10～20/5～10/1～4/0.5～1.5，以重量计100份，依次加入在高速混合机内搅拌混合，升温到85±5℃，继续混合搅拌4～8分钟。复合润滑减摩剂以重量份计，配用量为15～25份。

Claims (10)

1、高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金，其组成成分的重量配比为：尼龙：70～100份
聚乙烯：5～15份
乙烯/丙烯酸共聚体：0～6份
接技三元乙丙胶：0～6份
接技聚烯烃：0～10份
玻璃微珠：10～35份
晶须或纤维：5～20份
聚四氟乙烯：5～15份
超高分子量聚乙烯：0～10份
石墨：0～15份
硅油：1～5份
分散剂A：0.2～1.0份
分散剂B：0.2～1.0份
热稳定剂：0.2～1.0份；
其中分散剂A为双硬脂酸酰胺，分散剂B为硅烷偶联剂。
2、根据权利要求1所述的高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金，其特征是：玻璃微珠粒径＜65μm。
3、根据权利要求1所述的高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金，其特征是：晶须需满足φ0.2～1.5μm，长10～80μm。
4、根据权利要求1所述的高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金，其特征是：超高分子量聚乙烯的分子量＞150万。
5、根据权利要求1所述的高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金，其特征是：硅油运动粘度为0.001～0.06m2s。
6、根据权利要求1所述的高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金，其特征是：热稳定剂为受阻胺抗氧剂。
7、权利要求1所述的高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金的制备方法，其特征是：采用一次挤出法，根据高自润滑、高耐磨增强尼龙工程塑料合金的组成配比，在通用高速混合机内，按上述配比依次加入各组份，其中尼龙在100℃～110℃的干燥器中预先充分干燥后再加入，升温到80±5℃混合搅拌5～10分钟，挤出造粒，制得高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金。
8、权利要求1所述的高自润滑、高耐磨和增强的尼龙工程塑料合金的制备方法，其特征是：采用一次挤出法，首先将玻璃微珠/钛酸钾晶须或纤维和表面硅烷偶联剂制成复合增强抗磨剂，将聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、硅油和表面硅烷偶联剂制成复合润滑减摩剂，然后按配比加入：尼龙、聚乙烯、乙烯/丙烯酸共聚物、接技三元乙丙胶、接技聚烯烃、分散剂A、分散剂B、热稳定剂，高速搅拌共混后挤出造粒。
9、根据权利要求8所述的制备方法，其特征是：复合增强抗磨剂的配比与配制法：玻璃微珠/钛酸钾晶须或纤维＝10～30/5～20，以重量计100份，在通用高速混合机内混合，升温到100℃，继续混合搅拌3～5分钟，加入表面硅烷偶联剂，0.5～1.5％进行界面技术处理，继续混合搅拌4～8分钟，复合增强抗磨剂以重量份计，配用量为20～45份。
10、根据权利要求8所述的制备方法，其特征是：复合润滑减摩剂的配比与配制法：聚四氟乙烯/超高分子量聚乙烯/硅油/分散剂B＝10～20/5～10/1～4/0.5～1.5，以重量计100份，依次加入在高速混合机内搅拌混合，升温到85±5℃，继续混合搅拌4～8分钟，复合润滑减摩剂以重量份计，配用量为15～25份。
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