CN104788949A - 一种高耐磨纳米尼龙材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐磨纳米尼龙材料及其制备方法，解决了现有尼龙合金材料力学性能不能同时得到提高的问题。所述尼龙合金材料，按照重量分计算，其组成为：尼龙6树脂55~95份，玻璃纤维5~32份，耐磨剂0.5~1.3份，活性纳米碳酸钙0.8~1.5份，抗氧剂0.1~0.5份，增韧剂2~10份，加工助剂0.1~0.8份；本发明材料中纳米碳酸钙的加入使得体系分散更均匀，材料综合性能更好。

Description

一种高耐磨纳米尼龙材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种尼龙材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺又俗称尼龙，从分子结构上分析，是分子主链上含有重复酰胺基团—[NHCO]—的热塑性树脂总称。尼龙6（聚己内酰胺）是最重要的尼龙品种之一，是目前应用最广泛的一类通用工程塑料，它具有耐磨、耐油、耐冲击、耐疲劳、耐腐蚀和自润滑性能优良，摩擦系数小等优异的特性，应用十分广泛。可是，普通尼龙6也存在干态和低温冲击性能差的弱点，使其应用领域受到一定限制，为适应工业发展的需要，近年来通过共混，对尼龙6进行改性的研究引起了广泛的关注。虽然尼龙有这么多的优点，但是在强度、耐磨及自润滑方面还不能满足使用性能的需要，人们研究中发现在尼龙6中添加玻璃纤维后大大增强拉伸强度，但是容易漏纤，表面光洁度差，摩擦系数增加，润滑性不好，材料长期使用会被磨蚀严重。同时，冲击强度却急剧下降（低温脆性大）；当添加增韧剂后又发现，拉伸强度又有所下降；在添加玻纤和增韧剂取得良好的综合性能后，再添加耐磨剂，摩擦系数下降了，综合性能也下降。

发明专利中增强增韧尼龙合金研究很多，但是，人们研究即增强又增韧的高耐磨尼龙合金材料的专利并不多见。发明专利“一种高耐磨耐寒增韧尼龙复合材料（申请公布号CN102051043A）”中添加的耐磨剂份数越高，摩擦系数虽然降低，其材料力学性能降低却越大。

发明内容

针对背景技术中存在的不足，本发明提供一种高耐磨纳米尼龙材料，该材料具有较低的摩擦系数，同时其拉伸强度、冲击强度得到提高。

本发明的另一目的在于提供一种高耐磨纳米尼龙材料的制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种高耐磨纳米尼龙材料，按照重量分计算，其组成为：

尼龙6树脂55~95份，玻璃纤维5~32份，耐磨剂0.5~1.3份，活性纳米碳酸钙0.8 ~1.5份，抗氧剂0.1~0.5份，增韧剂2~10份，加工助剂0.1~0.8份；

上述尼龙6树脂相对粘度大于2.2；

上述玻璃纤维是无碱无捻长玻璃纤维；

上述耐磨剂是鳞片石墨和二硫化钼的混合物，按质量百分比计算，二者各占50%；

上述增韧剂是马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH），或者是马来酸酐接枝三元乙丙橡胶（EPDM-g-MAH），或者是两者的混合物；

上述抗氧剂是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（1010）；

上述加工助剂是硬脂酸或者石蜡。

 上述高耐磨纳米尼龙材料的制备方法是：

 （1）除了玻璃纤维外，先将树脂与其它助剂于混料机中混合均匀取出，然后再加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从挤出机中段进料，与熔融物料混匀被挤出、水冷、牵伸、造粒，制备成为高耐磨纳米合金材料；

（2）上述双螺杆挤出机的工艺条件是进料段200~210℃，熔融段220~235℃，玻璃纤维口225~230℃，均化段240~250℃，螺杆转速200~400r/min。

本发明的原理说明：活性纳米碳酸钙填充在橡胶、塑料、高级油墨、涂料等制品中应用很广，因为其很大的比表面积和高比表面能有利于碳酸钙颗粒与有机高聚物分子之间、与无机填充剂之间的结合牢固度，能使制品表面光艳和具有优异的补强性能。因此，在尼龙材料中添加了耐磨剂时，添加一定量的活性纳米碳酸钙有助于耐磨合金体系的分散，有助于体系力学性能和制品表面光洁度的提高。

 本发明的有益效果：本发明材料中添加少量的纳米碳酸钙，能够很好地将二硫化钼和鳞片石墨分散均匀，使得制备出的纳米尼龙合金材料具有更高的拉伸强度、冲击强度和低的摩擦系数，即综合性能得到提高，从而获得更理想的高强高韧耐磨尼龙合金材料。

具体实施方式

参考以下对比例及实施例将更易于理解本发明。

实施例中选用：

尼龙6：M1013B，江苏瑞美福；

玻纤：EC14-2000^#，北京兴旺玻璃有限公司；

活性纳米碳酸钙：NPCC-SL，河北省石家庄三兴钙业有限公司；

二硫化钼：ZBM52-999，上海在邦化工有限公司上海胶体化工厂；

鳞片石墨：-399，青岛黑黑石墨有限公司；

增韧剂：POE-M，EPDM-g-MAH，平顶山华邦工程塑料；

硬脂酸：800，石家庄百纳化工助剂有限公司；

对比例1

（1）尼龙材料组成：尼龙6树脂57份，玻纤32.7份，抗氧剂0.1份，POE-g-MAH 10份，加工助剂0.2份。

（2）尼龙材料制备方法：除了玻璃纤维外，先将树脂与其它助剂于混料机中混合均匀取出，然后再加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从挤出机中段进料，与熔融物料混匀被挤出造粒、水冷、牵伸、造粒，制备成为纳米合金材料，工艺条件是进料段200℃，熔融段235℃，玻纤口245℃，均化段255℃，螺杆转速300r/min。

对比例2

（1）尼龙材料组成：尼龙6树脂56.份，玻璃纤维32.7份，鳞片石墨和二硫化钼各1.0份，抗氧剂0.1份，POE-g-MAH 10份，加工助剂0.2份。

（2）尼龙材料制备方法：除了玻璃纤维外，先将树脂与其它助剂于混料机中混合均匀取出，然后再加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从挤出机中段进料，被螺纹块剪切与熔融物料混匀被挤出造粒、水冷、牵伸、造粒，制备成为纳米合金材料，工艺条件是进料段200℃，熔融段235℃，玻纤口245℃，均化段255℃，螺杆转速300r/min。

实施例1

（1）一种高耐磨纳米尼龙材料，其组成为：尼龙6树脂57份，玻璃纤维31.0份，鳞片石墨和二硫化钼各1.0份，活性纳米碳酸钙0.8份，抗氧剂0.1份，POE-g-MAH10份，加工助剂0.2份。

（2）其制备方法：除了玻璃纤维外，先将树脂与其它助剂于混料机中混合均匀取出，然后再加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从挤出机中段进料，与熔融物料混匀被挤出造粒、水冷、牵伸、造粒，制备成为纳米合金材料，工艺条件是进料段200℃，熔融段235℃，玻纤口245℃，均化段255℃，螺杆转速310r/min。

对上述对比例及实施例所制备材料进行性能测试，测试结果见表1：

拉伸性能：按GB/T 1040-1992进行测试，Ⅰ型试样，拉伸速度D；

简支梁冲击强度（缺口）：按GB/T 1043-1993进行测试，Ⅰ型试样，缺口类型A；

弯曲强度：按GB/T9341-2000进行测试；

静摩擦系数：按GB/T 10006-1988进行测试。

表1 对比例与实施例制备的尼龙材料性能对照表

 从表1中看到，对比例1是玻璃纤维增强尼龙合金材料，其拉伸强度和弯曲强度比尼龙6原料有大幅度增加，但是断裂伸长率降低很大，显示出材料又强又脆，材料表面漏纤严重，以至光洁度差，摩擦系数增加；

对比例2是在对比例1基础上添加了耐磨剂二硫化钼和鳞片石墨后，摩擦系数降低了，拉伸强度、弯曲强度和冲击强度同时降低了，这是因为耐磨剂二硫化钼和鳞片石墨分散不均匀所至；

实施例1是在对比例2配方基础上增加了活性纳米碳酸钙，活性纳米碳酸钙对耐磨剂二硫化钼和鳞片石墨起到了分散作用，在保持了摩擦系数仍然很小的情况下提高了拉伸强度和弯曲强度，冲击强度也几乎翻倍提高，总之，本发明的高耐磨纳米尼龙材料的综合性能得到大幅度提高。

Claims (2)

1.一种高耐磨纳米尼龙材料，按照重量分计算，其组成为：

尼龙6树脂55~95份，玻璃纤维5~32份，耐磨剂0.5~1.3份，活性纳米碳酸钙0.8 ~1.5份，抗氧剂0.1~0.5份，增韧剂2~10份，加工助剂0.1~0.8份；

上述尼龙6树脂相对粘度大于2.2；

上述玻璃纤维是无碱无捻长玻璃纤维；

上述耐磨剂是鳞片石墨和二硫化钼的混合物，按质量百分比计算，二者各占50%；

上述增韧剂是马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物（POE-g-MAH），或者是马来酸酐接枝三元乙丙橡胶（EPDM-g-MAH），或者是两者的混合物；

上述抗氧剂是四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯（1010）；

上述加工助剂是硬脂酸或者石蜡。

2.权利要求1所述的高耐磨纳米尼龙材料的制备方法是：

 （1）除了玻璃纤维外，先将树脂与其它助剂于混料机中混合均匀取出，然后再加入到双螺杆挤出机中，玻璃纤维从挤出机中段进料，与熔融物料混匀被挤出、水冷、牵伸、造粒，制备成为高耐磨纳米合金材料；

（2）上述双螺杆挤出机的工艺条件是进料段200~210℃，熔融段220~235℃，玻璃纤维口225~230℃，均化段240~250℃，螺杆转速200~400r/min。