一种高性能聚酰胺6基摩擦材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高性能聚酰胺6基摩擦材料及其制备方法，该摩擦材料按质量分数组成包括：聚酰胺6：55％～65％，短切玻璃纤维：10％～15％，复合固体润滑剂：10％～15％，增容剂：2％～5％，阻燃剂：10％～15％，抗静电剂：0.5％～2％，抗老化剂：0.05％～0.5％，硅烷偶联剂：0.5％～1％；将所有材料按质量配比混匀后，采用熔融法制得高性能聚酰胺6基摩擦材料。该摩擦材料具有制作工艺简单、磨损率低、摩擦系数低、强度高、阻燃、抗静电、耐高低温、抗腐蚀、抗老化、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种高分子材料改性领域，尤其涉及。
技术介绍
聚酰胺6具有力学强度高、韧性佳、电气性能优良、抗震吸音、耐弱酸弱碱及一些有机溶剂，自润滑性能优异，易于成型加工等特性，工业生产中广泛应用于制造轴承、齿轮、凸轮、各种滚子、滑轮等摩擦器件。但其尺寸稳定性差，吸水率大，干摩擦时摩擦系数较高，热、力学性能还不足以应付高速摩擦等缺点，使其应用仍受到一定的限制。近年来，国内外通过添加纤维、无机粒子提高聚酰胺6的耐磨性和力学性能却往往增大了摩擦系数；而通过添加固体润滑剂，可降低摩擦系数，却可能增大了磨损率、降低了其力学性能；添加阻燃、抗静电剂制得阻燃抗静电复合材料的同时，力学性能和摩擦磨损性能降低，高强度、阻燃、耐磨聚酰胺6复合材料的制备亟待解决。专利CN103102A介绍了一种高抗冲击阻燃耐磨聚酰胺6复合材料的制备方法，得到较高冲击强度及氧指数的聚酰胺6复合材料，但其摩擦系数及磨耗仍较大。针对这种情况，本专利技术创新性的在聚酰胺6基体中加入玻璃纤维和复合固体润滑剂，发挥其协同效应，配以阻燃剂和抗静电剂，制备出一种磨损率低、摩擦系数低、强度高、阻燃、抗静电的高性能聚酰胺6基摩擦材料，具有非常重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磨损率低、摩擦系数低、强度高、阻燃、抗静电、耐高低温、抗腐蚀、抗老化的高性能聚酰胺6基摩擦材料。为了达到上述目的，本专利技术包括:聚酰胺6树脂:55?65% (重量)，短切玻璃纤维:10?15% (重量)，复合固体润滑剂:10?15% (重量)，增容剂:3?5% (重量)，阻燃剂:10?15% (重量)，抗静电剂:0.5?2% (重量)，抗老化剂:0.05?0.5% (重量)，硅烷偶联剂:0.5?1 % (重量)，其中复合固体润滑剂粒径为5?10 μ m，由质量比为1: 1?2: 1的聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯组成或者由质量比为1: 1?2: 1聚四氟乙烯、石墨粉组成或者由质量比为1: 1: 1的聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、石墨粉组成；所述的增容剂为HDPE-g-MAH或POE-g-MAH;所述的阻燃剂为质量比为1: 3?1: 4的三氧化二锑、十四溴二苯氧基苯或者质量比为1: 3?1: 4的三氧化二锑、十溴二苯醚；所述的抗静电剂为乙氧基化烷基胺；所述的抗老化剂为抗氧剂1010。优选的，所述的聚酰胺6树脂的相对粘度为2.80?2.95。优选的，所述的短切玻璃纤维为长度3?5mm的E玻璃纤维。本专利技术的另一个目的为提供一种高性能聚酰胺6基摩擦材料的制备方法，包括:1)按聚酰胺6树脂:55?65% (重量)，短切玻璃纤维:10?15% (重量)，复合固体润滑剂:10?15% (重量)，增容剂:3?5% (重量)，阻燃剂:10?15% (重量)，抗静电剂:0.5?2% (重量)，抗老化剂:0.05?0.5% (重量)，硅烷偶联剂:0.5?1 % (重量)配料，其中复合固体润滑剂粒径为5?10 μ m，由质量比为1: 1?2: 1的聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯组成或者由质量比为1: 1?2: 1聚四氟乙烯、石墨粉组成或者由质量比为1: 1: 1的聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、石墨粉组成；所述的增容剂为HDPE-g-MAH或POE-g-MAH;所述的阻燃剂为质量比为1: 3?1: 4的三氧化二锑、十四溴二苯氧基苯或者质量比为1: 3?1: 4的三氧化二锑、十溴二苯醚；所述的抗静电剂为乙氧基化烷基胺；所述的抗老化剂为抗氧剂1010 ;2)混合均匀；3)在190?250°C挤出造粒；4)干燥除去水分。优选的，所述的聚酰胺6树脂的相对粘度为2.80?2.95。优选的，所述的短切玻璃纤维为长度3?5mm的E玻璃纤维。本专利技术选用具有良好的耐磨性、韧性、机械强度且价格相对便宜、易于成型的聚酰胺6为基体材料，克服了采用聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)等为基材时成型条件苛刻、价格高的缺点。玻璃纤维具有很高的强度和刚度、良好的导热性、小的伸长率和热膨胀系数，并能耐许多介质的腐蚀，不燃烧，在低于250°C的环境下耐温性能好，所以采用玻纤增强聚酰胺6，可以获得力学性能、耐磨性、耐热性好的摩擦材料，延长制品的使用寿命。固体润滑剂因在摩擦过程中在接触界面上形成了低剪切强度的转移膜而具有抗磨减摩的效果；选用复合固体润滑剂不仅可起到润滑的作用，还能有效防止玻璃纤维外露，从而大大改善了材料的摩擦磨损性能。该摩擦材料中纤维起增强作用保证力学性能并提高耐磨性、和热稳定性；由于复合固体润滑剂降低摩擦系数，从而提高了聚酰胺6的使用性能。本专利技术具有生产工序简单、成本低、在获得优异的摩擦磨损、阻燃、抗静电以及热性能的同时，保持了材料优异的力学性能的优点。所用复合固体润滑剂与单一固体润滑剂相比具有协同作用，制备出的材料同时具有更低的摩擦系数和磨损率。聚四氟乙烯显著降低材料的摩擦系数，石墨降低摩擦系数的同时，增大了材料导热率，使摩擦热快速导出，减缓了材料在摩擦过程中的熔融，同时降低了材料的表面电阻，超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯和石墨共同使用时具有显著的协同效应，三者协同改性的聚酰胺6复合材料较单一固体润滑剂填充改性的复合材料具有更低的摩擦系数和磨损率，在此基础上添加优选的阻燃剂和抗静电剂，得到一种磨损率低、摩擦系数低、强度高、阻燃、抗静电、耐高低温、抗腐蚀、抗老化的高性能聚酰胺6基摩擦材料。对于合适配方在优化工艺下制备的材料进行分析和评估，得到如下基本性能。轴向拉伸强度彡60MPa，缺口冲击强度彡25KJ/m2，使用温度-30?150。。，密度彡1.62g/cm3，阻燃性能:V_0，表面电阻< 5 X 10s Ω ;摩擦系数:0.02?0.13，磨损率4.5X 10 6?3.31X10 5mm3/Nm。本专利技术的聚酰胺6基摩擦材料具有高性能的特点，应用范围广，具有广阔的市场前景。【具体实施方式】:下面举实例对本专利技术进行详细描述，而不是限制专利技术的范围。实施例11)按聚酰胺6树脂:55% (重量)，3?5mm的E玻璃纤维:15% (重量)，聚四氟乙烯:7% (重量)、POE-g当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能聚酰胺6基摩擦材料，其特征在于，包括：聚酰胺6树脂：55～65％(重量)，短切玻璃纤维：10～15％(重量)，复合固体润滑剂：10～15％(重量)，增容剂：3～5％(重量)，阻燃剂：10～15％(重量)，抗静电剂：0.5～2％(重量)，抗老化剂：0.05～0.5％(重量)，硅烷偶联剂：0.5～1％(重量)，其中复合固体润滑剂粒径为5～10μm，由质量比为1∶1～2∶1的聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯组成或者由质量比为1∶1～2∶1聚四氟乙烯、石墨粉组成或者由质量比为1∶1∶1的聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、石墨粉组成；所述的增容剂为HDPE‑g‑MAH或POE‑g‑MAH；所述的阻燃剂为质量比为1∶3～1∶4的三氧化二锑、十四溴二苯氧基苯或者质量比为1∶3～1∶4的三氧化二锑、十溴二苯醚；所述的抗静电剂为乙氧基化烷基胺；所述的抗老化剂为抗氧剂1010。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李笃信，游一兰，司高杰，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43