一种碳纤维改性耐磨材料制造技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维改性耐磨材料，组成成分包括尼龙1010（聚癸二酰癸二胺）、聚丙烯腈基碳纤维、耐磨剂、加工助剂。本发明专利技术中将尼龙1010、聚丙烯腈基碳纤维、耐磨剂、加工助剂按照重量百分比熔融挤出，在制备方法中进行了改进，制备出一种新型的耐磨材料，该材料具有力学性能高、耐磨性好的优点，且吸水率低，在湿度大的环境下制件刚性不会明显下降。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及改性耐磨材料领域，该材料适用于对耐磨和耐腐蚀有较高要求的化工、机械零件等领域，具体涉及一种碳纤维改性耐磨材料。
技术介绍
尼龙是耐磨性优良的热塑性工程塑料，而普通尼龙66和尼龙6摩擦系数高于尼龙1010（聚癸二酰癸二胺），且吸水率高，吸水后刚性会大幅下降。现有技术中，其他改性材料也使用了尼龙1010（聚癸二酰癸二胺）和碳纤维或者玻璃纤维等复合改性，如专利号是CN103897387A高强耐磨聚酰胺复合材料及其制备方法，但是复合材料摩擦系数均高于0.17，仍然无法满足耐磨要求高的使用场合。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供了一种碳纤维改性耐磨材料，本专利技术中将尼龙1010、聚丙烯腈基碳纤维、耐磨剂、加工助剂按照重量百分比熔融挤出，在制备方法中进行了改进，制备出一种新型的耐磨材料，该材料具有力学性能高、耐磨性好的优点，且吸水率低，在湿度大的环境下制件刚性不会明显下降。技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：一种碳纤维改性耐磨材料，组成成分包括尼龙1010（聚癸二酰癸二胺）、聚丙烯腈基碳纤维、耐磨剂、加工助剂。进一步的技术方案，各组分按照重量百分比如下：尼龙101055-86%聚丙烯腈基碳纤维10-30%耐磨剂3-15%加工助剂0.3-0.5%。进一步的技术方案，所述的尼龙1010是未改性树脂，熔点是200-210℃。进一步的技术方案，所述的聚丙烯腈基碳纤维是强度高于T-300以上的连续碳纤维或短切碳纤维。进一步的技术方案，所述的聚丙烯腈基连续碳纤维在制备过程中的添加方式如下：将尼龙1010、耐磨剂、加工助剂按照比例加入高速混合机混合均匀，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入，聚丙烯腈基连续碳纤维由加纤口加入。进一步的技术方案，所述的聚丙烯腈基短切碳纤维在制备过程中的添加方式如下：将尼龙1010、耐磨剂、加工助剂按照比例加入高速混合机混合均匀，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入，聚丙烯腈基短切碳纤维由侧喂料口加入。进一步的技术方案，双螺杆挤出机在制备过程中的加工温度是：加料段是210-220℃；塑化段是220-230℃；均化段230-240℃；机头温度215-235℃。进一步的技术方案，所述的耐磨剂为聚四氟乙烯、二硫化钼中的一种或者二者的复合物，所述的耐磨剂复合物按照重量比例为聚四氟乙烯：二硫化钼=1：1。进一步的技术方案，所述的加工助剂包括偶联剂、抗氧剂。进一步的技术方案，所述的偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或者二者的复配物，所述的偶联剂复配物按照重量比例为硅烷偶联剂：钛酸酯偶联剂=0.5：1—1:1；所述的抗氧剂是抗氧剂1098（N,N'-双-(3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺）和抗氧剂168（三[2.4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯）的复配物，所述的抗氧化剂复配物按照重量比例为抗氧剂1098：抗氧剂168=0.5：1—1:1。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：1、
技术介绍
中的对比文件尽管使用了尼龙1010和短切玻璃纤维，但是由于尼龙66的加入导致摩擦系数上升，此外对比文件中的尼龙1010的熔点在220℃以上会导致复合材料注塑加工温度要求较高，且会影响复合材料的加工流动性，而本申请中以尼龙1010和聚丙烯腈基碳纤维为主要原料，尼龙1010的熔点在200-210℃之间，注塑加工温度范围较宽，且流动性较好，从而有了制备出摩擦系数更低的耐磨材料的基础。2、本申请中使用聚丙烯腈基碳纤维，而碳纤维是一种含碳量高于90%的无机高分子纤维，它是由有机纤维在惰性气氛中经高温(1500oC)碳化而成的纤维状而制得的，具有高强度、耐高温、抗化学腐蚀、热膨胀系数和摩擦系数小等一系列优异性能；而对比文件中使用的是短切玻璃纤维，相较于聚丙烯腈基碳纤维，其材料强度和润滑性都相差甚远。3、本申请中的聚丙烯腈基碳纤维是强度高于T-300以上的连续碳纤维或短切碳纤维作为增强填料，可以得到机械强度更高的复合材料。4、本申请在制备过程中是将尼龙1010、耐磨剂、加工助剂按照比例加入高速混合机混合均匀，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入，聚丙烯腈基连续碳纤维由加纤口加入或者聚丙烯腈基短切碳纤维由侧喂料口加入，这种加工方式可以更好地保留玻纤长度，提高材料力学性能；而对比文件中是将所有原料一并投入高速混料机，然后一并投入双螺杆挤出机挤出，这样会导致玻纤剪切过碎，力学性能下降。5、本申请中对双螺杆挤出机在制备过程中的加工温度进行设定，加料段是210-220℃；塑化段是220-230℃；均化段230-240℃；机头温度215-235℃，针对树脂熔融挤出各个阶段的温度要求，使复合材料各个组分能够在双螺杆挤出机种更好地融合，从而充分发挥各个组分的优点，最终制备出具有更佳综合物性的复合材料。6、本申请中的聚四氟乙烯和二硫化钼配合尼龙1010和碳纤维使用能够得到高刚性和低摩擦系数的耐磨材料，分别利用了尼龙1010的突出自润滑性以及碳纤维的高强度和低摩擦系数，相对于尼龙66/聚四氟乙烯/二硫化钼/短切玻璃纤维的复合材料，具有更加低摩擦系数和更高的力学性能。7、本申请中的偶联剂使用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂按照重量比例0.5-1组成的复配物，针对碳纤维表面活性较低的特点，复配具有不同作用机理的偶联剂，从而进一步提升碳纤维与尼龙1010树脂的亲和力。8、本申请中的抗氧剂是抗氧剂1098和抗氧剂168按照重量比例0.5-1组成的复配物，利用受阻酚和亚磷酸酯类抗氧剂的协同作用，获得更优的抗氧化效果。具体实施方式实施例1原料按照如下重量百分比：尼龙101086%，聚四氟乙烯3.65%，硅烷偶联剂0.1%、抗氧剂10980.1%和抗氧剂1680.15%加入高速混合机混合均匀，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入，强度是T-300的聚丙烯腈基连续碳纤维10%由加纤口加入并挤出造粒，双螺杆挤出机在加工过程中加工温度为加料段210℃，塑化段220℃，均化段230℃，机头温度215℃。实施例2原料按照如下重量百分比：尼龙101075%，二硫化钼4.65%，钛酸酯偶联剂0.1%、抗氧剂10980.1%和抗氧剂1680.15%加入高速混合机混合均匀，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入，强度是T-700的聚丙烯腈基连续碳纤维20%由加纤口加入并挤出造粒，双螺杆挤出机在加工过程中加工温度为加料段210℃，塑化段220℃，均化段230℃，机头温度215℃。实施例3原料按照如下重量百分比：尼龙101055%，聚四氟乙烯14.7%，硅烷偶联剂0.03%和钛酸酯偶联剂0.06%、抗氧剂10980.1%和抗氧剂1680.11%加入高速混合机混合均匀，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入，强度是T-700的聚丙烯腈基短切碳纤维30%由侧喂料口加入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维改性耐磨材料，其特征在于，组成成分包括尼龙1010、聚丙烯腈基碳纤维、耐磨剂、加工助剂。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维改性耐磨材料，其特征在于，组成成分包括尼龙1010、聚丙烯腈基碳纤维、耐磨剂、加工助剂。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维改性耐磨材料，其特征在于，各组分按照重量百分比如下：
尼龙101055-86%
聚丙烯腈基碳纤维10-30%
耐磨剂3-15%
加工助剂0.3-0.5%。
3.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维改性耐磨材料，其特征在于，所述的尼龙1010是未改性树脂，熔点是200-210℃。
4.根据权利要求1或2所述的一种碳纤维改性耐磨材料，其特征在于，所述的聚丙烯腈基碳纤维是强度高于T-300以上的连续碳纤维或短切碳纤维。
5.根据权利要求4所述的一种碳纤维改性耐磨材料，其特征在于，所述的聚丙烯腈基连续碳纤维在制备过程中的添加方式如下：将尼龙1010、耐磨剂、加工助剂按照比例加入高速混合机混合均匀，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入，聚丙烯腈基连续碳纤维由加纤口加入。
6.根据权利要求4所述的一种碳纤维改性耐磨材料，其特征在于，所述的聚丙烯腈基短切碳纤维在制备过程中的添加方式如下：将尼龙1010、耐磨剂、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘素侠，周勇，吴汾，
申请(专利权)人：南京聚隆科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32