[发明专利]物理化学协同改性低温高强度耐磨尼龙66及其制备方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，公开了一种物理化学协同改性低温高强度耐磨尼龙66及其制备方法。所述低温高强度耐磨尼龙66包含PA66、环氧树脂、抗氧剂、耐磨剂、润滑剂和玻璃纤维，制备方法包括：(1)将PA66、环氧树脂和抗氧剂置于双螺杆挤出机中，在螺杆剪切和热作用下，PA66和环氧树脂进一步熔融反应，得到低温高强度PA66材料；(2)将步骤(1)制得的低温高强度PA66材料与耐磨剂、润滑剂和抗氧剂混合均匀后，从双螺杆挤出机主喂料口加入到双螺杆挤出机中，得到物理化学协同改性低温高强度耐磨尼龙。发明通过化学改性将环氧树脂作为增韧剂增韧PA66，避免物理改性弹性体的加入导致PA66复合材料低温耐磨性能的降低。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体是涉及一种物理化学协同改性低温高强度耐磨尼龙66及其制备方法。

背景技术

尼龙66，化学名称为聚己二酰己二胺，工业简称PA66，是一种半透明或不透明乳白色树脂，名称中的66分别表示单元链节中酸和胺的碳原子数。PA66含有极性的酰胺键，分子链间可以形成氢键，容易使分子发生取向，具有较高的结晶性，较优异的拉伸性能、弯曲性能、压缩强度等力学性能，并具有良好的耐腐蚀性、耐油性、耐热性等性能，是一种用途广泛的工程塑料。现有技术多将玻璃纤维(GF)作为增强材料，制备得到PA66/GF复合材料，这种材料具有高强度、高硬度，被应用于轨距块、套管、挡板座等轨道紧固件。但随着我国轨道交通在北方寒冷地区的建设和发展，轨道设施长时间处于低温环境，对PA66/GF复合材料制备的轨道紧固件提出了更高的强度和耐磨性能要求，-50℃低温简支梁缺口冲击强度需达到18kJ/m²，磨损量需不大于8mg。

中国发明专利CN201911379186.5公开了一种高强耐磨尼龙复合材料，所述复合材料由以下重量份原料组成：40-70份尼龙树脂、20-40份纤维增强材料、5-20.5份耐磨剂、0.2-0.5份润滑剂和0.2-0.5份抗氧剂，此发明制备得到的尼龙复合材料低温强度与耐磨性能并未达到轨道紧固件的要求。此外，在材料强度增强方面，马小丰等人选用乙烯-辛烯共聚物接枝马来酸酐(POE-g-MAH)作为增韧剂，当POE-g-MAH质量分数为30％时，增韧PA66的-50℃缺口冲击强度达到16.1kJ/m²，为纯PA66的7.7倍，但在低温环境下，弹性体硬度较低，会显著降低材料的耐磨性能。因此低温高强度高耐磨尼龙66/GF复合材料仍是低温尼龙制品领域的重要研究方向。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种物理化学协同改性低温高强度耐磨尼龙66及其制备方法，本发明采用环氧树脂作为改性剂与PA66发生开环反应，生成高韧性尼龙材料，并加入耐磨剂进一步提高材料耐磨性能，不仅增韧尼龙66，避免了物理改性中弹性体的加入降低材料耐磨性，同时耐磨剂的加入进一步延长了产品的低温使用寿命。

为达到本发明的目的，本发明的物理化学协同改性低温高强度耐磨尼龙66包含PA66、环氧树脂、抗氧剂、耐磨剂、润滑剂和玻璃纤维。

进一步地，所述环氧树脂为1，7-辛二烯二环氧化合物、3，3’，5，5’-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚、双酚A二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚中的一种或多种，优选聚丙二醇二缩水甘油醚。

进一步地，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂168和抗氧剂H3336中的一种或多种。

进一步地，所述耐磨剂为聚四氟乙烯微粉、二硫化钼、芳纶粉末、硅酮母粒、石墨、超高分子量聚乙烯和硅灰石中的一种或多种。

进一步地，所述润滑剂为乙撑双硬脂酸酰胺、聚乙烯蜡、E蜡和硬脂酸钙中的一种或多种。

优选地，在本发明的一些实施例中，所述物理化学协同改性低温高强度耐磨尼龙66中PA66和环氧树脂的质量比为80-89.8：10-20，耐磨剂、润滑剂和玻璃纤维的质量比为10-20：0.1-0.5：25-40。