CN114773837A - 一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料及其制备方法。一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，以质量份数计，包括如下组分：PA6 60‑80份，POE‑g‑GMA 5‑15份，耐磨剂8.5‑20份，抗氧剂0.5‑3份和硬脂酸锌0.5‑3份，所述的耐磨剂包括PTFE，有机硅添加剂和纳米二氧化硅。本发明通过POE‑g‑GMA添加提高PA6树脂与其它添加剂的相容性同时提高材料的韧性，同时PTFE、有机硅添加剂、纳米二氧化硅的复配体系，大幅提高材料的耐磨性，降低摩擦系数，通过强分散同时还提高材料的强度和韧性。

Description

一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料及其制备方法。
背景技术：
材料一直以来都是工业革命的基础，伴随第四次工业革命的到来，航空航天、医疗、大型商场等领域各种高新技术对基础材料的依赖越来越严重，与此同时，高新技术设备的输送离不开各种工具用车，因此一种抗磨损、超高回弹性、耐持久性脚轮在此时就显得尤为重要。目前市场上对脚轮材料使用PA6+POE-MAH体系，提高材料的韧性，损失了材料的耐磨性，以单一PTFE作为耐磨剂，则会降低材料的冲击强度。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料及其制备方法，本发明通过POE-g-GMA添加提高PA6树脂与其它添加剂的相容性同时提高材料的韧性，同时PTFE、有机硅添加剂、纳米二氧化硅的复配体系，大幅提高材料的耐磨性，降低摩擦系数，通过强分散同时还提高材料的强度和韧性。
本发明的目的在于提供一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，以质量份数计，包括如下组分：PA6 60-80份，POE-g-GMA 5-15份，耐磨剂8.5-20份，抗氧剂0.5-3份和硬脂酸锌0.5-3份，所述的耐磨剂包括PTFE，有机硅添加剂和纳米二氧化硅。
优选地，以质量份数计，所述的耐磨剂包括PTFE 5-10份，有机硅添加剂3-8份和纳米二氧化硅0.5-2份。
优选地，上述高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，以质量份数计，包括如下组分：PA665-75份，POE-g-GMA 7-10份，PTFE 7-10份，有机硅添加剂3-8份，纳米二氧化硅1-2份，抗氧剂1.0-2.5份和硬脂酸锌1.0-2.5份。
进一步优选，上述高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，以质量份数计，包括如下组分：PA6 70份，POE-g-GMA 10份，PTFE 8份，有机硅添加剂5份，纳米二氧化硅1份，抗氧剂1.5份和硬脂酸锌1.5份。
优选地，所述的有机硅添加剂包括聚硅氧烷和硅烷偶联剂，聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷或聚氨基硅氧烷，聚硅氧烷和硅烷偶联剂的质量比为2:1。
优选地，所述的抗氧剂选自抗氧剂1098、抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂9228中的一种。
优选地，所述的纳米二氧化硅的粒径为10-50nm。
本发明还保护上述高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料的制备方法，包括如下步骤：将配方量的耐磨剂、抗氧剂和硬脂酸锌混合均匀，再加入PA6和POE-g-GMA混合均匀后，加入双螺杆挤出机中经熔融挤出后的物料，过水冷却后切粒，得到高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料。切粒的粒径为3-4mm。
优选地，将配方量的耐磨剂、抗氧剂和硬脂酸锌混合均匀，再加入PA6和POE-g-GMA混合均匀的具体步骤为：将配方量的耐磨剂、抗氧剂和硬脂酸锌混合5-10min，搅拌速度为-800-1500r/min，再加入PA6和POE-g-GMA混合5-10min，搅拌速度为800-1500r/min。
优选地，双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度220℃-260℃，二区温度220℃-260℃，三区温度220℃-260℃，四区温度220℃-260℃，五区温度220℃-260℃，六区温度220℃-260℃，七区温度220℃-260℃，八区温度220℃-260℃，九区温度220℃-260℃，模头温度250℃-280℃，压力20-25Mpa，螺杆转速450-500r/min。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过POE-g-GMA添加提高PA6树脂与其它添加剂的相容性同时提高材料的韧性，同时PTFE、有机硅添加剂、纳米二氧化硅的复配体系，大幅提高材料的耐磨性，降低摩擦系数，通过强分散同时还提高材料的强度和韧性。
2、本发明采用高速混料工艺，采用热熔、挤出、冷却、切粒一体化工序制备高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，该制备方法操作简单，得到的尼龙脚轮材料质量稳定。
具体实施方式：
以下实施例是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
除特别说明，本发明中提到的设备和材料均为市售。
实施例1
一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，包括如下组分：PA6 70千克，POE-g-GMA 10千克，PTFE 8千克，有机硅添加剂5千克，纳米二氧化硅1千克，抗氧剂1098 1.5千克和硬脂酸锌1.5千克。有机硅添加剂包括聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792，聚硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792的质量比为2：1。
上述高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料的制备方法，包括如下步骤：将PTFE、有机硅添加剂、纳米二氧化硅、抗氧剂和硬脂酸锌混合8min，搅拌速度为1600r/min，再加入PA6和POE-g-GMA混合8min，搅拌速度为1600r/min，混合均匀后加入双螺杆挤出机中经熔融挤出后的物料，过水冷却后切粒，得到高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料。切粒的粒径为3-4mm。
双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度240℃，二区温度240℃，三区温度240℃，四区温度240℃，五区温度240℃，六区温度240℃，七区温度240℃，八区温度240℃，九区温度240℃，模头温度270℃，压力22Mpa，螺杆转速480r/min。
对比例1
一种尼龙脚轮材料，包括如下组分：PA6 70千克，PTFE 8千克，有机硅添加剂5千克，纳米二氧化硅1千克，抗氧剂1098 1.5千克和硬脂酸锌1.5千克。有机硅添加剂包括聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792，聚硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792的质量比为2：1。
制备方法与实施例1相同。
对比例2
一种尼龙脚轮材料，包括如下组分：PA6 70千克，POE-g-GMA 10千克，抗氧剂10981.5千克和硬脂酸锌1.5千克。
制备方法与实施例1相同。
对比例3
一种尼龙脚轮材料，包括如下组分：PA6 70千克，POE-g-GMA 10千克，PTFE 14千克，抗氧剂1098 1.5千克和硬脂酸锌1.5千克。
制备方法与实施例1相同。
对比例4
一种尼龙脚轮材料，包括如下组分：PA6 70千克，POE-g-GMA 10千克，有机硅添加剂14千克，抗氧剂1098 1.5千克和硬脂酸锌1.5千克。
制备方法与实施例1相同。
对比例5
一种尼龙脚轮材料，包括如下组分：PA6 70千克，POE-g-GMA 10千克，纳米二氧化硅14千克，抗氧剂1098 1.5千克和硬脂酸锌1.5千克。
制备方法与实施例1相同。
将实施例1、对比例1-5得到的尼龙脚轮材料进行性能测试，测试条件如表1所述，测试结果如表2所示。
表1
Figure BDA0003672233110000051
表2
Figure BDA0003672233110000052
Figure BDA0003672233110000061
由表2得出，相容剂POE-g-GMA的添加不仅显著提高尼龙材料的增韧效果，而且还可以与有机硅添加剂共同作用提高材料的耐磨能力，降低材料摩擦系数。
实施例2
一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，包括如下组分：PA6 65千克，POE-g-GMA 7千克，PTFE 7千克，有机硅添加剂3千克，纳米二氧化硅1千克，抗氧剂1098 1千克和硬脂酸锌1千克。有机硅添加剂包括聚氨基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792，聚氨基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792的质量比为2：1。
制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，包括如下组分：PA6 70千克，POE-g-GMA 10千克，PTFE 10千克，有机硅添加剂8千克，纳米二氧化硅2千克，抗氧剂1098 2.5千克和硬脂酸锌2.5千克。有机硅添加剂包括聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792，聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792的质量比为2：1。
制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，包括如下组分：PA6 60千克，POE-g-GMA 5千克，PTFE 5千克，有机硅添加剂3千克，纳米二氧化硅0.5千克，抗氧剂1098 0.5千克和硬脂酸锌0.5千克。有机硅添加剂包括聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792，聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792的质量比为2：1。
上述高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料的制备方法，包括如下步骤：将PTFE、有机硅添加剂、纳米二氧化硅、抗氧剂和硬脂酸锌混合5min，搅拌速度为2000r/min，再加入PA6和POE-g-GMA混合5min，搅拌速度为2000r/min，混合均匀后加入双螺杆挤出机中经熔融挤出后的物料，过水冷却后切粒，得到高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料。切粒的粒径为3-4mm。
双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度260℃，二区温度260℃，三区温度260℃，四区温度260℃，五区温度260℃，六区温度260℃，七区温度260℃，八区温度260℃，九区温度260℃，模头温度250℃，压力20Mpa，螺杆转速450r/min。
实施例5
一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，包括如下组分：PA6 80千克，POE-g-GMA 15千克，PTFE 10千克，有机硅添加剂8千克，纳米二氧化硅2千克，抗氧剂1098 3千克和硬脂酸锌3千克。有机硅添加剂包括聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792，聚二甲基硅氧烷和硅烷偶联剂KH-792的质量比为2：1。
上述高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料的制备方法，包括如下步骤：将PTFE、有机硅添加剂、纳米二氧化硅、抗氧剂和硬脂酸锌混合10min，搅拌速度为1500r/min，再加入PA6和POE-g-GMA混合10min，搅拌速度为1500r/min，混合均匀后加入双螺杆挤出机中经熔融挤出后的物料，过水冷却后切粒，得到高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料。切粒的粒径为3-4mm。
双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度220℃，二区温度220℃，三区温度220℃，四区温度220℃，五区温度220℃，六区温度220℃，七区温度220℃，八区温度220℃，九区温度220℃，模头温度280℃，压力25Mpa，螺杆转速500r/min。
将实施例1-5得到的尼龙脚轮材料进行性能测试，测试数据如表3所示。
表3
测试项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
拉伸强度 MPa 65 62 66 58 56
断裂伸长率 ％ 5 3 2.3 3.5 2.5
IZOD冲击强度 KJ/m2 12 11 8 10 7
IZOD冲击强度 KJ/m2 9 8 4.5 6 5
弯曲强度 MPa 75 72 77 68 64
弯曲模量 MPa 1600 1420 1650 1360 1300
摩擦系数 / 0.15 0.2 0.18 0.25 0.19
由表3得出，POE-g-GMA和有机硅添加剂的合适的添加比例可以赋予材料较好的机械性能同时可以大幅度降低材料的摩擦系数。
以上对本发明提供的高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料进行了详细的介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的技术方案及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，其特征在于，以质量份数计，包括如下组分：PA660-80份，POE-g-GMA 5-15份，耐磨剂8.5-20份，抗氧剂0.5-3份和硬脂酸锌0.5-3份，所述的耐磨剂包括PTFE，有机硅添加剂和纳米二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，其特征在于，以质量份数计，所述的耐磨剂包括PTFE 5-10份，有机硅添加剂3-8份和纳米二氧化硅0.5-2份。
3.根据权利要求2所述的高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，其特征在于，以质量份数计，包括如下组分：PA6 65-75份，POE-g-GMA 7-10份，PTFE 7-10份，有机硅添加剂3-8份，纳米二氧化硅1-2份，抗氧剂1.0-2.5份和硬脂酸锌1.0-2.5份。
4.根据权利要求3所述的高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，其特征在于，以质量份数计，包括如下组分：PA6 70份，POE-g-GMA 10份，PTFE 8份，有机硅添加剂5份，纳米二氧化硅1份，抗氧剂1.5份和硬脂酸锌1.5份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，其特征在于，所述的有机硅添加剂包括聚硅氧烷和硅烷偶联剂，聚硅氧烷为聚二甲基硅氧烷或聚氨基硅氧烷，聚硅氧烷和硅烷偶联剂的质量比为2：1。
6.根据权利要求1-4任一项所述的高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，其特征在于，所述的抗氧剂选自抗氧剂1098、抗氧剂1010、抗氧剂168和抗氧剂9228中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料，其特征在于，所述的纳米二氧化硅的粒径为10-50nm。
8.权利要求1或2所述的高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将配方量的耐磨剂、抗氧剂和硬脂酸锌混合均匀，再加入PA6和POE-g-GMA混合均匀后，加入双螺杆挤出机中经熔融挤出后的物料，过水冷却后切粒，得到高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料。
9.根据权利要求8所述的高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料的制备方法，其特征在于，将配方量的耐磨剂、抗氧剂和硬脂酸锌混合均匀，再加入PA6和POE-g-GMA混合均匀的具体步骤为：将配方量的耐磨剂、抗氧剂和硬脂酸锌混合5-10min，再加入PA6和POE-g-GMA混合5-10min。
10.根据权利要求8所述的高耐磨低温冲击尼龙脚轮材料的制备方法，其特征在于，双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度220-260℃，二区温度220-260℃，三区温度220-260℃，四区温度220-260℃，五区温度220-260℃，六区温度220-260℃，七区温度220-260℃，八区温度220-260℃，九区温度220-260℃，模头温度250℃-280℃，压力20-25Mpa，螺杆转速450-500r/min。
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