一种聚酰胺组合物及用其制成滑动和滚动零件的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种聚酰胺组合物及用其制成滑动和滚动零件的制造方法，聚酰胺组合物按重量份百分比计算，包括以下组分：聚酰胺66树脂29

【技术实现步骤摘要】
一种聚酰胺组合物及用其制成滑动和滚动零件的制造方法


[0001]本专利技术涉及高分子材料与工程领域，具体为一种聚酰胺组合物及用其制成滑动和滚动零件的制造方法。

技术介绍

[0002]齿轮传动是应用最广泛的机械传动之一，可传递空间任意两轴之间的运动与动力，并变换运动方式。齿轮传动还具有传动平稳、精确、效率高，且结构紧凑、工作可靠等特点。塑料齿轮相比金属齿轮，具有质量轻、惯性小、耐腐蚀、耐磨损和低噪声等特点，并具有良好的绝缘性，被广泛应用于汽车、低压电器等领域。基于塑料的注塑工艺，塑料齿轮还可以实现复杂的几何形状和着色处理。同时，在“以塑代钢”趋势和高性能工程塑料的不断发展下，塑料齿轮已作为动力型传动件在汽车、家用电器等领域得到了广泛应用。
[0003]聚酰胺66树脂由于其优异的自润滑性和出色的力学性能，是塑料齿轮的常用材料之一。但是，与金属齿轮比较起来，塑料齿轮的承载能力要低于金属齿轮，很难用于高载荷的场景。同时，由于聚酰胺材料本身导热系数较低，塑料齿轮受温升变化的影响很明显，齿轮啮合时产生的摩擦热容易集聚在齿轮节线附近，造成塑料齿轮热失效，具体表现为弯曲疲劳、过度磨损、热胶合等，进一步导致齿轮断裂，使寿命大大降低。同时，聚酰胺材料吸水率高，在吸水之后，材料强度和刚度进一步下降，也使得他不适用于高速高载荷传动领域。
[0004]为了进一步扩大聚酰胺66塑料齿轮的应用场景，研究人员通常对聚酰胺66进行增强改性，以提高齿轮的极限PV值和耐热温度，比如公开号为WO2006054774A1的专利申请公开了使用直径为6.5um的玻璃纤维对聚酰胺66进行增强的策略，公开号为CN104744926A的专利申请公开了用长玻纤增强尼龙应用于齿轮的实施例，公开号为CN103540127A和CN103540128A的专利申请公开了碳纤维增强尼龙并增强材料耐磨性的方法，公开号为CN108912673A的专利申请公开了一种用芳纶增强的尼龙改性材料，芳纶的加入显著了提高了材料的强度和耐磨性。
[0005]需要注意的是，虽然增强纤维显著地提高了聚酰胺66复合材料的力学性能，但是这也伴随着材料延展性和韧性的损失，这使得该材料制成的齿轮在意外过载时出现齿节或者齿根断裂的风险。另外，从现有的文献和工业实践来看，用于制造齿轮等零件的增强聚酰胺66材料的纤维填充含量没有超过50％，虽然，更高的玻纤含量带来更强的材料性能，可适配于更高的载荷，但这对复合材料的制造来说是困难的，过高的增强填料的加入导致填料分散不良，由此材料注塑得到的零件表面粗糙度较大，动摩擦系数显著增加，可能会引起极端刺耳的噪音，而且磨耗量并未由于增强填料的增加而下降。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种增强填料含量大于等于50％的增强聚酰胺组合物及用其制成滑动和滚动零件的制造方法。
[0007]为此，本专利技术采用以下技术方案：一种聚酰胺组合物，按重量份百分比计算，包括
通过平行同向双螺杆挤出机共混的以下组分：聚酰胺66树脂29
‑
50％，增强纤维50
‑
70％，挤出添加助剂0
‑
1％；
[0008]所述的聚酰胺66树脂在96％浓硫酸溶剂中测得的相对粘度不大于2.0，不小于1.5(将1％质量分数的聚酰胺66溶解在96％质量分数的浓硫酸溶液中测得，参考标准ISO307)，聚酰胺66树脂中端氨基含量和端羧基含量比为0.85:1至1.15:1，聚酰胺66树脂中包含不低于100ppm和不高于200ppm的含磷化合物；所述的增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或至少一种，其直径不大于14um，其纤维长度为2
‑
5mm，其表面存在含量不高于3％的浸润剂。
[0009]所述的聚酰胺66树脂合成流程如下：首先将1,6
‑
己二胺与己二酸按照摩尔比0.95:1
‑
1.05:1等比例混合后，加入抗氧剂，进行成盐反应，该反应温度控制在10
‑
130℃之间，压力控制在0.1
‑
0.3MPa之间，随后将该溶液泵送至管式连续反应器或者预聚反应釜中，控制温度在230
‑
290℃之间，控制压力在1
‑
5MPa之间，反应30
‑
300分钟，得到预聚物。进一步将此得到的预聚物闪蒸，除去水分，继续将此除水的预聚物泵送至缩聚反应器中，在氮气保护下，设置反应温度为250
‑
300℃，反应时间为30
‑
200min，得到聚酰胺66树脂，并将其熔融物挤压切粒，得到最终成品，详细合成步骤可参照专利CN105885038A、CN103145979A、CN104031263A等。所述的聚酰胺66树脂在聚合的过程中不添加封端剂，所述的封端剂为醋酸、丙酸、己二酸、苯甲酸中的至少一种。
[0010]所述的聚酰胺66树脂在96％浓硫酸溶剂中测得的相对粘度优选的范围为1.5
‑
1.7。
[0011]进一步地，所述的聚酰胺66树脂中端氨基含量和端羧基优选的含量比为0.9:1至1.1:1，更加优选的是0.95:1至1.05：1。
[0012]进一步地，所述的含磷化合物磷酸、次磷酸和它们各自的盐中的一种或至少一种，包含100
‑
200ppm的含磷化合物，更加优选的含量为120
‑
180ppm，更加优选的含量为130
‑
150ppm，所述的盐为钠盐，所述的磷酸盐在聚酰胺66树脂聚合时加入。
[0013]所述的增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或至少一种。
[0014]所述的玻璃纤维的直径优选的是7
‑
14微米，更加优选的是10
‑
13微米。
[0015]所述的玻璃纤维使用经过切割的短切玻璃纤维，短切的玻璃纤维优选的长度为3
‑
4.5毫米。
[0016]所述的玻璃纤维为E级无碱玻璃纤维和S级高强玻璃纤维中的一种或至少一种。
[0017]所述的玻璃纤维的截面形状无特别要求，可为圆形和矩形。
[0018]所述的玻璃纤维经过表面浸润剂处理，浸润剂中含有环氧基团的化合物、包含丙烯酸的化合物、包含聚氨酯的化合物，优选地，含有硅烷偶联剂的化合物。所述增强纤维的含量优选的为50
‑
60％。所述的碳纤维是聚丙烯腈基和沥青基碳纤维中的一种或至少一种，所述的玻璃纤维和碳纤维表面存在含量不高于3％的浸润剂(上浆剂)，所述的浸润剂(上浆剂)中的纤维成膜剂为丙烯酸酯和聚氨酯中的一种或至少一种。所述的浸润剂(上浆剂)中，优选地为含有硅烷偶联剂的化合物。
[0019]硅烷偶联剂的通式如下：(X
‑
(CH2)
n
)
k
‑
Si
‑
(O
‑
C
m
H
2m+1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚酰胺组合物，其特征在于，按重量份百分比计算，包括通过平行同向双螺杆挤出机共混的以下组分：聚酰胺66树脂29
‑
50%，增强纤维50
‑
70%，挤出添加助剂0
‑
1%；所述的聚酰胺66树脂在96%浓硫酸溶剂中测得的相对粘度不大于2.0，不小于1.5，聚酰胺66树脂中端氨基含量和端羧基含量比为0.85:1至1.15:1，聚酰胺66树脂中包含以磷原子含量计不低于100ppm和不高于200ppm的含磷化合物；所述的增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维中的一种或至少一种，其直径不大于14um，其纤维长度为2
‑
5mm，其表面存在含量不高于3%的浸润剂。2.根据权利要求1所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述的聚酰胺66树脂在96%浓硫酸溶剂中测得的相对粘度范围优选为1.5
‑
1.7。3.根据权利要求1所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述的聚酰胺66树脂中端氨基含量和端羧基含量比优选为0.9:1至1.1:1。4.根据权利要求3所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述的含磷化合物为磷酸、次磷酸和它们各自的盐中的一种或至少一种。5.根据权利要求6所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述含磷化合物中磷原子含量优选为130
‑
150ppm，所述的盐为钠盐。6.根据权利要求5所述的聚酰胺组合物，其特征在于：所述的增强纤维的优选直径为7
‑
14um。7.根据权利要求5所述的聚酰胺组合物，其特征在于：按重量份百分比计算，所述的增强纤维含量...

【专利技术属性】
技术研发人员：周友华，周友锋，王世君，
申请(专利权)人：浙江美亚特精密机械有限公司，
类型：发明
国别省市：