CN105038199A - 一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料及其制备方法，其由聚酰胺、玻璃纤维、丁吡橡胶、硅酮粉、N,N-二甲基甲酰胺、聚醚砜、聚a-甲基苯乙烯树脂、磷酸三甲苯酯、环氧大豆油、聚乙烯蜡、润滑剂TAF、纳米金刚石、抗氧剂168？、甲基苯基硅油、玻璃微珠、十溴二苯乙烷、碳化钽、锆英石粉原料制成。本发明以聚酰胺为基料，以玻璃纤维为增强体，通过添加无机填料、抗氧剂等一些改性原料，使得聚酰胺复合材料具有较好的拉伸强度、抗弯模量及缺口冲击强度；同时添加的丁吡橡胶、聚a-甲基苯乙烯树脂、聚醚砜、纳米金刚石、碳化钽、锆英石粉、润滑剂TAF、甲基苯基硅油、聚乙烯蜡等改善聚酰胺抗冲击性能的同时还能降低材料的摩擦系数、提高材料耐磨性。

Description

一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种聚酰胺材料，具体地说是涉及一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用。如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、大飞机项目等。在巨大的市场需求牵引下，复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。

聚酰胺具有良好的耐腐蚀性、较好的耐热性、较高的拉伸强度和易加工流动性，在很多方面已逐步替代传统的金属材料。但因其抗冲击性能低、吸水率高、与钢化玻璃等的干摩擦系数较高等限制了其在摩擦学领域中的广泛应用。而聚乙烯具有相对低的摩擦系数、优异的自润滑性能、低的吸水率以及优良的冲击韧性，因此，人们将聚酰胺与聚乙烯共混制备合金材料，但是聚乙烯存在着表面硬度低、抗磨粒磨损性能差及不易加工等缺陷，使得现有的聚酰胺的复合材料仍然存在力学性能和耐磨性能较差的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料及其制备方法。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料，由下列重量份的原料配制而成：聚酰胺140-160、玻璃纤维30-35、丁吡橡胶15-20、硅酮粉7-9、N,N-二甲基甲酰胺4-6、聚醚砜10-12、聚a-甲基苯乙烯树脂7-9、磷酸三甲苯酯4-6、环氧大豆油8-10、聚乙烯蜡6-8、润滑剂TAF5-8、纳米金刚石10-12、抗氧剂1686-8、甲基苯基硅油5-6、玻璃微珠8-12、十溴二苯乙烷2-4、碳化钽8-10、锆英石粉14-16、纳米二氧化硅10-14、二羟甲基丙酸5-7、聚氧丙烯甘油醚3-5、丙酮30-40。

一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚酰胺、丁吡橡胶、N,N-二甲基甲酰胺、聚醚砜、聚a-甲基苯乙烯树脂、磷酸三甲苯酯、纳米金刚石、抗氧剂168放入开炼机中在140-165℃的温度下开炼10-15min，然后加入硅酮粉、环氧大豆油、聚乙烯蜡、润滑剂TAF、甲基苯基硅油、十溴二苯乙烷、二羟甲基丙酸、纳米二氧化硅，继续开炼8-10min，得到混合物料A；

（2）将玻璃纤维、玻璃微珠、碳化钽、锆英石粉浸泡于聚氧丙烯甘油醚、丙醇的混合液中，60-80min后过滤，置于45-60℃的温度下下烘干，得到表面改性的混合物料B；

（3）将混合物料A从双螺杆挤出机的主进料口加入双螺杆挤出机中，同时将混合物料B通过双螺杆挤出机的侧进料口加入该双螺杆挤出机中，挤出后经冷却、干燥、切粒，得到所述纤维增强耐磨聚酰胺复合材料，所述的双螺杆挤出机的挤出温度为220-250℃；主机转速为250-350r/min。

本发明的有益效果：

本发明以聚酰胺为基料，以玻璃纤维为增强体，通过添加无机填料、抗氧剂等一些改性原料，使得聚酰胺复合材料具有较好的拉伸强度、抗弯模量及缺口冲击强度；同时添加的丁吡橡胶、聚a-甲基苯乙烯树脂、聚醚砜、纳米金刚石、碳化钽、锆英石粉、润滑剂TAF、甲基苯基硅油、聚乙烯蜡等改善聚酰胺抗冲击性能的同时还能降低材料的摩擦系数、提高材料耐磨性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的说明。

实施例1：

一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚酰胺140、玻璃纤维30、丁吡橡胶15、硅酮粉7、N,N-二甲基甲酰胺4、聚醚砜10、聚a-甲基苯乙烯树脂7、磷酸三甲苯酯4、环氧大豆油8、聚乙烯蜡6、润滑剂TAF5、纳米金刚石10、抗氧剂1686、甲基苯基硅油5、玻璃微珠8、十溴二苯乙烷2、碳化钽8、锆英石粉14、纳米二氧化硅10、二羟甲基丙酸5、聚氧丙烯甘油醚3、丙酮30。

一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚酰胺、丁吡橡胶、N,N-二甲基甲酰胺、聚醚砜、聚a-甲基苯乙烯树脂、磷酸三甲苯酯、纳米金刚石、抗氧剂168放入开炼机中在140-165℃的温度下开炼10-15min，然后加入硅酮粉、环氧大豆油、聚乙烯蜡、润滑剂TAF、甲基苯基硅油、十溴二苯乙烷、二羟甲基丙酸、纳米二氧化硅，继续开炼8-10min，得到混合物料A；

（2）将玻璃纤维、玻璃微珠、碳化钽、锆英石粉浸泡于聚氧丙烯甘油醚、丙醇的混合液中，60-80min后过滤，置于45-60℃的温度下下烘干，得到表面改性的混合物料B；

（3）将混合物料A从双螺杆挤出机的主进料口加入双螺杆挤出机中，同时将混合物料B通过双螺杆挤出机的侧进料口加入该双螺杆挤出机中，挤出后经冷却、干燥、切粒，得到所述纤维增强耐磨聚酰胺复合材料，所述的双螺杆挤出机的挤出温度为220-250℃；主机转速为250-350r/min。

实施例2：

一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚酰胺150、玻璃纤维32.5、丁吡橡胶17.5、硅酮粉8、N,N-二甲基甲酰胺5、聚醚砜11、聚a-甲基苯乙烯树脂8、磷酸三甲苯酯5、环氧大豆油9、聚乙烯蜡7、润滑剂TAF6.5、纳米金刚石11、抗氧剂1687、甲基苯基硅油5.5、玻璃微珠10、十溴二苯乙烷3、碳化钽9、锆英石粉15、纳米二氧化硅12、二羟甲基丙酸6、聚氧丙烯甘油醚4、丙酮35。

制备方法同实施例1。

实施例3：

一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料，由下列重量份（kg）的原料配制而成：聚酰胺160、玻璃纤维35、丁吡橡胶20、硅酮粉9、N,N-二甲基甲酰胺6、聚醚砜12、聚a-甲基苯乙烯树脂9、磷酸三甲苯酯6、环氧大豆油10、聚乙烯蜡8、润滑剂TAF8、纳米金刚石12、抗氧剂1688、甲基苯基硅油6、玻璃微珠12、十溴二苯乙烷4、碳化钽10、锆英石粉16、纳米二氧化硅14、二羟甲基丙酸7、聚氧丙烯甘油醚5、丙酮40。

制备方法同实施例1。

上述实施例1-3制得的聚酰胺复合材料的性能检测结果见表1。

表1实施例1-3制得的聚酰胺复合材料的性能检测结果

	实施例1	实施例2	实施例3
				阻燃性能	FV-0	FV-0	FV-0
拉伸强度，Mpa	128	125	123
				弯曲强度，Mpa	168	163	172
缺口冲击强度，KJ/㎡	23.8	22.5	21.5
				磨损量，mg	43	36	38

Claims (2)

1.一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料，其特征在于，由下列重量份的原料配制而成：聚酰胺140-160、玻璃纤维30-35、丁吡橡胶15-20、硅酮粉7-9、N,N-二甲基甲酰胺4-6、聚醚砜10-12、聚a-甲基苯乙烯树脂7-9、磷酸三甲苯酯4-6、环氧大豆油8-10、聚乙烯蜡6-8、润滑剂TAF5-8、纳米金刚石10-12、抗氧剂1686-8、甲基苯基硅油5-6、玻璃微珠8-12、十溴二苯乙烷2-4、碳化钽8-10、锆英石粉14-16、纳米二氧化硅10-14、二羟甲基丙酸5-7、聚氧丙烯甘油醚3-5、丙酮30-40。

2.根据权利要求1所述的一种纤维增强耐磨聚酰胺复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将聚酰胺、丁吡橡胶、N,N-二甲基甲酰胺、聚醚砜、聚a-甲基苯乙烯树脂、磷酸三甲苯酯、纳米金刚石、抗氧剂168放入开炼机中在140-165℃的温度下开炼10-15min，然后加入硅酮粉、环氧大豆油、聚乙烯蜡、润滑剂TAF、甲基苯基硅油、十溴二苯乙烷、二羟甲基丙酸、纳米二氧化硅，继续开炼8-10min，得到混合物料A；

（2）将玻璃纤维、玻璃微珠、碳化钽、锆英石粉浸泡于聚氧丙烯甘油醚、丙醇的混合液中，60-80min后过滤，置于45-60℃的温度下下烘干，得到表面改性的混合物料B；

（3）将混合物料A从双螺杆挤出机的主进料口加入双螺杆挤出机中，同时将混合物料B通过双螺杆挤出机的侧进料口加入该双螺杆挤出机中，挤出后经冷却、干燥、切粒，得到所述纤维增强耐磨聚酰胺复合材料，所述的双螺杆挤出机的挤出温度为220-250℃；主机转速为250-350r/min。