耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料及其制备方法技术

本申请公开了耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料及其制备方法，涉及工程塑料改性技术领域，包括以下重量百分比的组分：A)10‑80份的聚酰胺；B)1‑50份的玻璃纤维；玻璃纤维的直径为1‑8微米C)1‑50份液晶高分子聚合物纤维；D)0.1‑1份的热稳定剂；E)0.1‑1份的润滑分散剂；F)0.1‑0.5份的成核剂，本申请通过填充超细玻璃纤维，由于超细的玻璃纤维尺寸小，受热变形小，复合材料整体的热膨胀系数小，耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料具有优秀的耐表面疲劳磨损性能，且尺寸稳定性高。

Thermoplastic Polyamide Composites with surface fatigue wear resistance and their preparation methods

This application discloses a thermoplastic polyamide composite material resistant to surface fatigue wear and its preparation method, which relates to the technical field of engineering plastics modification, including the following components in weight percentage: A) 10 80 phr of polyamide; B) 1 50 phr of glass fiber; 1 8 micron C) 1 50 phr of liquid crystal polymer fiber; D) 0.1 1 phr of thermal stabilizer; E) 0.1 1 phr of glass fiber. F) 0.1 0.5% nucleating agent, this application is filled with ultra-fine glass fibers, because the size of ultra-fine glass fibers is small, thermal deformation is small, thermal expansion coefficient of composite materials is small, surface fatigue wear resistance of thermoplastic polyamide composite materials has excellent surface fatigue wear resistance, and dimensional stability is high.

【技术实现步骤摘要】
耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料及其制备方法
本专利技术涉及工程塑料改性
,尤其涉及一种耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料及其制备方法。
技术介绍
聚酰胺(PA)又名尼龙，其分子链中含有极性的酰胺基团，能形成氢键，通过物理或化学改性，能制成机械性能优秀的工程塑料，具有抗冲性、相对坚硬的工程塑料，并能实现广泛应用。这种材料的优点是：1、结晶度高，表面硬度高，耐磨损、有自润滑特性。2、耐有机溶剂性好，耐油、耐盐雾。3、无毒、无臭，耐候性好。其缺点是由于含有酰胺基团，所以吸水性大、不耐酸。由于聚酰胺具有优越的性能，在工业领域应用广泛，如汽车工业、电子电气、家具等领域，采用这种材料作为零部件，但由于其吸水大，尺寸稳定性差，通过增强改性来减少吸水性和提高尺寸稳定性，并增强刚性，降低收缩率，提高冲击强度。增强改性的材料一般有云母、滑石、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，用来提高材料的刚性和表面硬度，但对复合材料的耐磨性提升有限。而通过添加固体润滑剂如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、石墨、二硫化钼、晶须、SiC、纳米硅、硅酮等材料，可以很好的提高耐磨性，但固体润滑剂必须在复合材料中达到较高的份量才有效果，而但是大的添加量，会使材料的加工性等性能下降。若是直接在材料表面进行改性，如涂层等，工序繁琐复杂，成本高，且与本体材料结合差，其造成使用寿命短。这些方法虽然在一定程度上对材料的耐磨性的提伸有一定的帮助，但仅仅限于改进摩擦学的一方面，使聚酰胺复合材料存在明显缺点，如对涉及高温、油剂环境和高频率、高载荷的精密承载部件领域，鞭长莫及。众所周知，填充改性高分子复合材料，作为耐磨材料，与对磨材料组成摩擦副，在长时间、高频、高载荷作用下，复合材料是热的不良导体，摩擦过程产生大量的热，复合材料会产生热膨胀，由于高分子材料与填充材料热膨胀系数不同，复合材料在表面及内部会产生微小间隙。在热膨胀压力作用下，油剂分子或其他介质被压入间隙中，导致复合材料形成微裂纹，随使用时间延长，材料表层及表层以下30微米处会产生大量微裂纹，复合材料表面随即出现破坏，最显著的现象，即出现“犁耕”情况，即复合材料产生碎穴、凹坑，这种情况出现，更加恶化复合材料表面结构，上述现象即所谓的表面疲劳磨损，在齿轮、轴承、导轨等部件上这种失效模式占最主要部分。如公告号为CN104945652A的中国专利技术专利公开了一种表面高硬度耐磨尼龙及其制备方法，其通过硬化表面层，加工技术过于复杂，又表面处理的硬化层与复合材料本体的结合力弱，且在反复交变应力应变下，外层硬化层会出现变形，很容易快速失效，导致其有效性低。又如公告号为CN102757639A的中国专利技术专利公开了一种高强高耐磨尼龙及其制备方法，通过添加常规玻璃纤维和纳米金刚石粉，其公开的只是常规改善耐磨性的方法，仅仅改善了材料的磨损量，但材料的热膨胀系数主要受玻纤和尼龙树脂控制，复合材料其表面疲劳磨损特性未有提升。复合材料表面的疲劳磨损对精密运动部件的运行精度、使用寿命影响非常大，导致部件失效，甚至导致一定的安全风险，部件摩擦，首先从表面开始，所以需要先期提高复合材料表面耐磨性，才能更好的解决材料的整体耐磨性。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在为克服现有技术中在改性聚酰胺时填充改性高分子复合材料时，会出现母材料与填充材料热膨胀系数不同，导致聚酰胺复合材料表面出现大量微裂纹而破坏的问题，提供一种高耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料及其制备方法。本专利技术的技术方案如下：耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料，其中，包括下列重量份的组分：组分A：聚酰胺10-80份；组分B：玻璃纤维1-50份；玻璃纤维的直径为1-8微米；组分C：液晶高分子聚合物纤维1-50份；组分D：热稳定剂0.1-1份；组分E：润滑分散剂0.1-1份；组分F：成核剂0.1-0.5份；本申请通过填充超细电子级的玻璃纤维，与常规玻璃纤维相比，此玻璃纤维在基体中分布体积比是普通玻纤的5-10倍，因其直径在10微米以下，与聚酰胺树脂接触面大，宏观尺寸小，受热变形小，复合材料整体的热膨胀系数小。超细玻璃纤维分布在制件表面，因玻璃纤维尺寸小，“犁耕”破坏现象消失，解决了因母材料与填充材料热膨胀系数不同，导致聚酰胺复合材料表面出现大量微裂纹而破坏的问题，且吸水率低，尺寸稳定性高进一步的，根据本申请实施例，所述聚酰胺选自聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺12、尼龙6T群中的至少一种。进一步的，根据本申请实施例，所述玻璃纤维在耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料中的长度为100至280微米。进一步的，根据本申请实施例，所述液晶高分子聚合物纤维选自聚对苯二甲酰对苯二胺制成的纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、聚苯并噻唑纤维中的至少一种。更进一步的，根据本申请实施例，所述线性液晶高分子聚合物纤维的直径小于13微米。进一步的，根据本申请实施例，所述液晶高分子聚合物纤维在耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料中长度为100至500微米。进一步的，根据本申请实施例，所述热稳定剂由CuI(碘化亚铜)和KI(碘化钾)组成，CuI:KI摩尔比为7-2.5:1。进一步的，根据本申请实施例，所述润滑分散剂选自聚乙烯蜡、硬脂酸钙、硬脂酸锌、硅酮粉、N,N’-乙撑双硬脂酸酰胺、褐煤蜡群中的至少一种。本专利技术制备的耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料，通过体系中含有超细电子级的玻璃纤维，与常规玻璃纤维相比，此玻璃纤维在基体中分布体积比是普通玻纤的5-10倍，因其直径在10微米以下，与聚酰胺树脂接触面大，宏观尺寸小，受热变形小，复合材料整体的热膨胀系数小。超细玻璃纤维分布在制件表面，因玻璃纤维尺寸小，“犁耕”破坏现象消失，解决了因母材料与填充材料热膨胀系数不同，导致聚酰胺复合材料表面出现大量微裂纹而破坏的问题，且吸水率低，尺寸稳定性高。又体系中含有液晶高分子纤维，赋予复合材料制件表面的高强度、高硬度和润滑性以及低的摩擦系数。复合材料强度要高于常规同分量常规玻璃纤维增强材料，同时复合材料化学性和耐热性得到提高，亦适宜用于油剂和高温、高负载环境。本申请公开了耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料用于制备轴承、齿轮、导轨、涡杆的用途。本申请还公开了根据耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料制得的轴承、齿轮、导轨、涡杆。另外，本申请还公开了耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：将10-80份聚酰胺树脂、、0.1-1份热稳定剂、0.1-1份润滑分散剂、0.1-1份的成核剂加入到双螺杆挤出机；往双螺杆挤出机中添加1-50份的玻璃纤维；往双螺杆挤出机中添加1-50份的液晶高分子聚合物纤维；进行挤出、出料。进一步的，根据本申请实施例，所述的双螺杆挤出机各区温度如下：一区温度150-230℃，二区温度200-320℃，三区温度190-320℃，四区温度200-320℃，五区温度200-320℃，六区温度200-320℃，七区温度200-320℃，八区温度200-320℃、九区温度200-320℃、十区温度200-320℃；机头温度200-280℃；真空开启螺杆，螺杆转速为200-350转/分钟。本申请通过往双螺杆挤出机中添加1-50份的1-8微米的玻璃纤维；制得了高耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料，通过制备聚酰胺复合材本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料，其中，包括下列重量份的组分：组分A：聚酰胺                10‑80份；组分B：玻璃纤维              1‑50份；所述玻璃纤维的直径为1‑8微米；组分C：液晶高分子聚合物纤维  1‑50份；组分D：热稳定剂              0.1‑1份；组分E：润滑分散剂            0.1‑1份；组分F：成核剂                0.1‑0.5份。

【技术特征摘要】
1.耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料，其中，包括下列重量份的组分：组分A：聚酰胺10-80份；组分B：玻璃纤维1-50份；所述玻璃纤维的直径为1-8微米；组分C：液晶高分子聚合物纤维1-50份；组分D：热稳定剂0.1-1份；组分E：润滑分散剂0.1-1份；组分F：成核剂0.1-0.5份。2.根据权利要求1所述的耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料，其中，所述聚酰胺选自聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺46、聚酰胺12、尼龙6T中的至少一种。3.根据权利要求1所述的耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料，其中，所述玻璃纤维在耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料中的长度为100至280微米。4.根据权利要求1所述的耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料，其中，所述液晶高分子聚合物纤维选自聚对苯二甲酰对苯二胺制成的纤维、聚对苯撑苯并二噁唑纤维、聚苯并噻唑纤维中的至少一种。5.根据权利要求1或4所述的耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料，其中，所述液晶高分子聚合物纤维的直径小于13微米。6.根据权利要求1所述的耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料，其中，所述液晶高分子聚合物纤维在耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料中长度为100至500微米。7.根据权利要求1所述的耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料，其中，所述热稳定剂由CuI(碘化亚铜)和KI(碘化钾)组成，CuI:KI摩尔比为7-2.5:1。8.根据权利要求1所述的耐表面疲劳磨损的聚酰胺复合材料，其中，所述润滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵义仁，刘艳国，赵佰金，
申请(专利权)人：江苏博云塑业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32