[发明专利]蒙脱土/PA6纳米复合材料的高性能钢-塑蜗轮及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢-塑蜗轮制造工艺，具体涉及一种蒙脱土/PA6纳米复合材料 的高性能钢-塑蜗轮及其制造方法。

背景技术

高性能钢-塑蜗轮由于具有综合机械性能良好、重量轻、噪声小、耐腐蚀、 易于加工的优点，同时还具有优良的吸震性、抗冲击性、抗疲劳以及低噪声的 性能，正在取代由铜、铝等金属材料制成的蜗轮，逐渐广泛运用在汽车、船舶、 航空、机械、建筑、水利水电等行业领域。

传统的钢-塑蜗轮材料大多采用PA6、PA66、PA46、MC尼龙、聚甲醛等为 蜗轮的塑料基体材料。这些材料价格相对便宜，但不同程度存在低温韧性差、 热稳定性不好、湿度影响大、尺寸变化大、高负荷条件下性能下降明显等缺点。

蒙脱土(MMT)，是我国富产的一类天然粘土矿物，它是一种层状硅酸盐。 其结构片层是纳米尺度的，包含有三个亚层，在两个硅氧四面体亚层中间夹含 一个铝氧八面体亚层，亚层之间通过共用氧原子以共价键连接，结合极为牢固。 整个结构片层厚约1nm，长宽约100nm，由于铝氧八面体亚层中的部分铝原子 被低价原子取代，亚层带有负电荷。过剩的负电荷靠游离于层间的Na+、Ca2+ 和Mg2+等阳离子平衡，因此容易与烷基季铵盐或其它有机阳离子进行离子交换 反应生成有机化蒙脱土，交换后的蒙脱土呈亲油性，并且层间的距离增大。有 机纳米蒙脱土能进一步与单体或聚合物熔体反应，在单体聚合或聚合物熔体混 合的过程中剥离为微米或纳米尺度的结构片层，均匀分散到聚合物基体中，从 而形成复合材料。

发明内容

本发明的目的在于针对现有钢-塑蜗轮的缺陷，提供一种由蒙脱土/PA6 纳米复合材料制造的高性能钢-塑蜗轮及其制造方法，使钢-塑蜗轮能够具有更 大尺寸和更高承载能力。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种蒙脱土/PA6纳米复合材料 的高性能钢-塑蜗轮，包括位于中部的钢质镶件，以及钢质镶件外侧的注塑轮 廓，其中，所述的注塑轮廓为蒙脱土/PA6纳米复合材料，蒙脱土/PA6纳米复 合材料中蒙脱土的质量含量为4％～7％。

一种蒙脱土/PA6纳米复合材料制造高性能钢-塑蜗轮的方法，包括如下步 骤：

步骤一、对纳米蒙脱土原料进行改性处理；

步骤二、将干燥的PA6、改性蒙脱土、复合稳定剂、白油、硬脂酸按比例 混合均匀，采用熔融挤出工艺制得蒙脱土/PA6纳米复合材料；

步骤三、将步骤二制得的蒙脱土/PA6纳米复合材料通过注塑机对模具进行 注塑，使蒙脱土/PA6纳米复合材料与事先加工好的钢质镶件复合，生产出高性 能钢-塑蜗轮。

进一步，如上所述的蒙脱土/PA6纳米复合材料制造高性能钢-塑蜗轮的方 法，步骤二中制备蒙脱土/PA6纳米复合材料的过程分为如下两步：

(a)将干燥的PA6粒料、改性蒙脱土、复合稳定剂、白油、硬脂酸按比 例混合均匀，使蒙脱土在混合物中的质量含量为15％～30％，采用熔融挤出工艺 制得过渡原料；

(b)将步骤(a)制得的过渡原料、PA6粒料、复合稳定剂、白油、硬脂 酸按比例混合均匀，使蒙脱土在混合物中的质量含量为4％～7％，采用熔融挤出 工艺制得蒙脱土/PA6纳米复合材料。

更进一步，如上所述的蒙脱土/PA6纳米复合材料制造高性能钢-塑蜗轮的 方法，步骤(a)中各种原料的质量配比如下：PA6粒料70～85份、改性蒙脱土 15～30份、复合稳定剂0.2～0.5份、白油0.5～1份、硬脂酸0.1～0.5份； 步骤(b)中各种原料的质量配比如下：过渡原料30～50份、PA6粒料150～ 200份、复合稳定剂1.5～2份、白油1～1.5份、硬脂酸0.5～1份；复合稳定 剂包括钙锌复合稳定剂、热稳定剂、阻燃剂。

本发明的有益效果如下：本发明通过制备蒙脱土/PA6纳米复合材料，将其 作为原料用于高性能钢-塑蜗轮的生产，所制得的钢-塑蜗轮具有更大尺寸、 更高的承载能力，从而克服了现有钢-塑蜗轮的缺陷，使新型的钢-塑蜗轮具 有更为优良的热性能和力学性能。

附图说明

图1为蒙脱土/PA6纳米复合材料的高性能钢-塑蜗轮结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为蒙脱土/PA6纳米复合材料的高性能钢-塑蜗轮的制造方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。