CN101302338A - 一种高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料及其制备方法 - Google Patents

一种高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高韧性、耐磨性及自润滑性聚酰胺材料及其制备方法。此材料由以下组分制备而成：聚己二酸己二胺：65－80％；耐磨剂：15～23％；润滑剂：0～0.5％；偶联剂：0～3％；抗氧剂：0～0.5％；增韧剂：5－10％。本发明主要通过辅助材料提高产品的耐磨性能以及自润滑性能，扩大了聚酰胺改性工程塑料的应用范围，本发明的产品韧性好，冲击强度高，表面光泽度好，耐化学性优良、尺寸稳定性好，由于其中添加了部分耐磨剂，使得材料的耐磨耗性能得到大大的提高，由于拓展了其使用范围，可满足部分传动制件，往返磨损制件，耐刮砂制件的耐磨损要求，可广泛应用于发动机传动件，滚轴、引擎外罩，机械接插件及传动配件，以及其他传动装置中经常接触以及摩擦的部位。

Description

一种高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高分子塑料技术领域，尤其涉及一种己二酸己二胺润滑及耐磨改性工程塑料及其制备方法。
背景技术
己二酸己二胺树脂是一种应用非常广泛的通用型的塑料，其具有良好的刚性，冲击强度高、耐低温、耐化学药品性、机械强度和电器性能优良，耐热、表面硬度高，以及尺寸稳定性佳的特点，加工尺寸稳定性和表面光泽好，用于部分耐热及产品表面光泽好的制品部件。同时容易制成玻纤增强、玻纤增强阻燃等有特殊性能的工程塑料。此类产品在电子电器，IT、家电、汽车、玩具、机械配件等广泛应用。但是它的某些缺点如未增强改性的己二酸己二胺树脂强度低，吸水性强，耐热不高，韧性不好等，因此在己二酸己二胺树脂的基础上改性，能满足更多行业的需求.
己二酸己二胺树脂在产品成型过程中也会出现较多的不良现象，如产品表面不够光泽、产品韧性达不到，容易产生断裂现象、产品低温韧性不好，产品在长期摩擦以及来回运动中容易起皮，磨损，表面泛白等现象.
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高韧性、耐磨性及自润滑性聚酰胺材料.
同时还要提供该种高韧性、耐磨性及自润滑性聚酰胺材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高韧性、耐磨性及自润滑性聚酰胺材料，其由以下组分制备而成：己二酸己二胺：65-80％；耐磨剂：15～23％；润滑剂：0～0.5％；偶联剂：0～3％；抗氧剂：0～0.5％；增韧剂：0-10％；
以上百分数是重量百分比。
其中，所述的己二酸己二胺为粘度在2.5-2.8之间的纯树脂。所述的抗氧化剂为酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯及亚磷酸酯类抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯。所述的增韧剂为聚乙烯-马来酸酐接支共聚物材料。所述的滑剂为硬酯酸类或者脂肪酸类。所述的耐磨剂是二硫化钼或者聚四氟乙烯中的一种。所述的偶联剂为市售的KH550、KH560中的一种.
本发明高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料的制备方法的技术方案包括以下步骤：
步骤1：按上述重量百分比称取各组分；
步骤2：以己二酸己二胺树脂为基体，加增韧剂、耐磨剂、滑剂、偶联剂、抗氧剂和适量分散剂混合后于搅拌桶中混合4-6分钟；转速在500-1200转/分钟工；
步骤3：将混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒，其加工温度为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃，主机转速：300-350rpm。
本发明的优点是改善了己二酸己二胺材料冲击强度低，韧性差的缺陷，本发明的有益效果是：产品的韧性好，冲击强度高，产品不易产生断裂。强度高、耐化学性优良、尺寸稳定性好，耐磨性能优异，表面光泽度佳。主要是由于添加了耐磨剂以及偶联剂，产品的自润滑性得到很大的提高，产品表面光泽度有明显增加，材料在耐磨性有明显提高，可以使用在传动制件，往返磨损制件，耐刮砂制件等有耐磨损要求的产品。
具体实施方式
在本发明以下实施例中，己二酸己二胺树脂粘度为2.5-2.8，主要生产厂家为神马、旭化成、首诺、罗地亚等；增韧剂为聚乙烯-马来酸酐接支共聚物材料，厂家有杜邦、柏晨、科通等；耐磨剂是二硫化钼或者聚四氟乙烯中的一种，厂家有大京等。滑剂为硬酯酸类或者脂肪酸材料；偶联剂为有机硅烷偶联剂KH550。抗氧剂包括酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯及亚磷酸酯类抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯。
实施例1
将树脂己二酸己二胺树脂重量比为：78.1％；耐磨剂重量比为：15％；滑剂重量比为：0.2％；偶联剂重量比为：1.5％；抗氧剂重量比为：0.2％；增韧剂重量比为：5％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
其加工温度为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃，主机转速：300-350rpm。
实施例2
将树脂己二酸己二胺树脂重量比为：66％；耐磨剂重量比为：20％；滑剂重量比为：0.5％；偶联剂重量比为：3％；抗氧剂重量比为：0.5％；增韧剂重量比为：10％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
其加工温度为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃，主机转速：300-350rpm。
实施例3
将树脂己二酸己二胺树脂重量比为：71.4％；耐磨剂重量比为：18％；滑剂重量比为：0.3％；偶联剂重量比为：2％；抗氧剂重量比为：0.3％；增韧剂重量比为：8％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
其加工温度为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃，主机转速：300-350rpm。
实施例4
将树脂己二酸己二胺树脂重量比为：79.4％；耐磨剂重量比为：18％；滑剂重量比为：0.3％；偶联剂重量比为：2％；抗氧剂重量比为：0.3％；增韧剂重量比为：0％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
其加工温度为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃，主机转速：300-350rpm。
实施例5
将树脂己二酸己二胺树脂重量比为：74％；耐磨剂重量比为：18％；滑剂重量比为：0％；偶联剂重量比为：0％；抗氧剂重量比为：0％；增韧剂重量比为：8％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
其加工温度为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃，主机转速：300-350rpm。
对比例1
将树脂己二酸己二胺树脂重量比为：98.1％；耐磨剂重量比为：0％；滑剂重量比为：0.2％；偶联剂重量比为：1.5％；抗氧剂重量比为：0.2％；增韧剂重量比为：0％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
其加工温度为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃，主机转速：300-350rpm。
对比例2
将树脂己二酸己二胺树脂重量比为：90.1％；耐磨剂重量比为：18％；滑剂重量比为：0.2％；偶联剂重量比为：1.5％；抗氧剂重量比为：0.2％；增韧剂重量比为：0％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
其加工温度为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃，主机转速：300-350rpm。
对比例3
将树脂己二酸己二胺树脂重量比为：88.1％；耐磨剂重量比为：0％；滑剂重量比为：0.2％；偶联剂重量比为：1.5％；抗氧剂重量比为：0.2％；增韧剂重量比为：10％；以上百分数是重量百分比。在高速混合机中混合4分钟；
混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒；
其加工温度为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃，主机转速：300-350rpm。
性能评价方式及实行标准：
将按上述方法完成的粒子事先在90～110℃的鼓风烘箱中干燥4小时，然后再将干燥好的粒子材料在注射机上进行注射成型制样，注射成型模温控制在90℃，注塑成型温度控制在250-270℃。
拉伸性能测试按ISO 527-2进行，试样尺寸为150*10*4，拉伸速度为50mm/min；弯曲性能测试按ISO 178进行，试样尺寸为80*10*4，拉伸速度为2mm/min，跨距为64mm，简支梁冲击强度按ISO 179进行，试样尺寸为55*6*4，缺口深度为试样厚度的三分之一；灰份的测试按ISO 3451的测试方法进行。
材料的综合力学性能通过测试所得的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、冲击强度以及阻燃性的数值进行评判。
表1：实施例1-6的配方及物性表
  复合材料名称   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5
  PA66   78.1   66   71.4   79.4   74
  耐磨剂   15   20   18   18   18
  滑剂   0.2   0.5   0.3   0.3   0
  偶联剂   1.5   3   2   2   0
  抗氧剂   0.2   0.5   0.3   0.3   0
  增韧剂   5   10   8   0   8
  比重   1.12   1.11   1.12   1.12   1.12
  弯曲强度(Mpa)   89   81   85   89   76
  弯曲模量(Mpa)   2120   1890   2050   2070   1750
  缺口冲击强度(KJ/M2)   18   25   22   14.5   18
  拉伸强度   59   54   57   58   49
  (Mpa)
  断裂伸展率(％)   21   32   30   25   28
  流动性(g/10min)   115   85   90   135   72
  产品加工温度(℃)   250-280   250-280   250-280   250-280   250-280
  注塑成型温度(℃)   250-270   250-270   250-270   250-270   250-270
表2：对比例1-3的配方及物性表
  复合材料名称   对比例1   对比例2   对比例3
  PA66   98.1   90.1   88.1
  耐磨剂   0   18   0
  滑剂   0.2   0.2   0.2
  偶联剂   1.5   1.5   1.5
  抗氧剂   0.2   0.2   0.2
  增韧剂   0   0   10
  比重   1.15   1.13   1.09
  弯曲强度(Mpa)   93   91   76
  弯曲模量(Mpa)   2300   2100   1650
  缺口冲击强度(KJ/M2)   14   18   29
  拉伸强度(Mpa)   62   58   45
  断裂伸展率(％)   6   25   75
  流动性(g/10min)   150   80   45
  产品加工温度(℃)   250-280   250-280   250-280
  注塑成型温度(℃)   250-270   250-270   240-260
从表1的性能比较来看，随着增韧剂比例的增加，材料的冲击强度得到明显的提高，但其弯曲强度以及拉伸强度降低，材料的伸展率得到扩大，流动性能也明显的降低。如果材料中不添加任何的滑剂、抗氧剂等，材料的流动性更低，致使材料的自润滑性偏低，材料的流动性能不好，在后期的注塑成型中会带来很多困难。如果材料中的增韧剂添加量过多，材料的弯曲及拉伸强度会大幅度下降，材料的强度不够高，不能满足更多产品的强度要求。再用实施例与对比例相比来看，材料不加任何增韧剂以及耐磨剂，材料的冲击强度明显偏低，不能达到某些部件对韧性的要求。只添加少量的增韧剂或者耐磨剂，对材料的韧性、流动性以及拉伸、弯曲强度都有明显的影响，为了平衡强度、韧性以及耐磨性的综合性能，材料的最终用途，以及材料的成本控制，选用实施例3是最合理的。

Claims (8)

1、一种高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料，其组成按重量配比为(％)：
聚己二酸己二胺    65-80％；
耐磨剂            15-23％；
润滑剂            0-0.5％；
偶联剂            0-3％；
抗氧剂            0-0.5％；
增韧剂            0-10％。
2、根据权利要求1所述的高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料，其特征在于：所述的耐磨剂是二硫化钼或者聚四氟乙烯中的一种。
3、根据权利要求1所述的高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料，其特征在于：所述的增韧剂为聚乙烯-马来酸酐接支共聚物材料。
4、根据权利要求1所述的高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料，其特征在于：所述的抗氧剂包括酚类抗氧剂四[β-(3’，5’-二叔丁基-4’-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯及亚磷酸酯类抗氧剂(2，4二叔丁基苯基)亚磷酸三酯。
5、根据权利要求1所述的高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料，其特征在于：所述的润滑剂为硬脂酸和/或脂肪酸类。
6、根据权利要求1所述的高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料，其特征在于：所述的偶联剂为市售KH550、KH560中的一种。
7、根据权利要求1所述的高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料，其特征在于：所述的己二酸己二胺树脂为粘度在2.5-2.8的纯树脂。
8、一种如权利要求1所述的高韧性耐磨性及自润滑性聚酰胺材料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下步骤：
步骤1：按上述重量百分比称取各组分；
步骤2：以己二酸己二胺为基体，加增韧剂、耐磨剂、滑剂、偶联剂、抗氧剂在高速混合机中混合；
步骤3：将混合均匀的各组分置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒，其加工工艺为一区温度：240-250℃，二区温度：245-260℃，三区温度：245-260℃，四区温度：250-270℃，五区温度：250-280℃，六区温度：250-275℃，七区温度：250-260℃。
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