[发明专利]一种自润滑耐磨复合材料及其加工工艺

说明书

本发明公开了一种自润滑耐磨复合材料及其加工工艺，涉及复合材料技术领域，本发明以聚酰胺作为聚合物基料，以玄武岩纤维作为增强填料，通过改性玄武岩纤维的制备以及辅料与助剂的添加制得复合材料，所制复合材料的加工成型性好，工艺简便，并且制得的复合材料不仅力学强度高，同时显示出优良的自润滑耐磨性能，从而扩大复合材料的应用范围以及提高复合材料的应用质量。

技术领域：

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种自润滑耐磨复合材料及其加工工艺。

背景技术：

自润滑工程塑料具有质轻、刚性大、蠕变小、耐热、耐磨、耐腐蚀、电绝缘性好、机械强度高等特性，如聚酰胺6、聚苯硫醚、聚甲醛等这些材料在传动领域逐渐取代金属材料，已经得到了广泛的应用。

但是，很多单一的工程塑料仍存在摩擦系数高、磨损量大的问题，在某些要求苛刻的领域还是受到了应用限制，虽然选用高性能的工程塑料可以解决这一问题，但会增加成本，从而限制了其量产。

目前，通常采用的方式是对工程塑料进行增强改性和填充改性，优化其自润滑耐磨性能，从而扩大其应用范围。专利CN 105860524B公开了一种热塑性低摩擦耐磨复合材料，由聚酰胺6、氟树脂、短切纤维、抗氧剂、润滑剂、热稳定剂和成核剂制备得到。以碳纤维作为增强纤维时，摩擦系数降低明显，但碳纤维的成本较高；而玻璃纤维的耐磨性差，芳纶纤维的成本也较高。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种自润滑耐磨复合材料及其加工工艺，以聚酰胺作为聚合物基料，以玄武岩纤维作为增强填料，并制备改性玄武岩纤维，以及添加辅料与助剂制得复合材料，所制复合材料显示出优良的自润滑耐磨性能。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种自润滑耐磨复合材料，由以下重量份数的原料加工而成：

聚酰胺80-100份、改性玄武岩纤维15-35份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物10-20份、纳米碳酸钙5-15份、相容剂1-10份、抗氧剂0.25-3份、钙锌稳定剂0.25-3份；

所述改性玄武岩纤维是由玄武岩纤维和3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷制成，以浓硫酸作为脱水剂，玄武岩纤维、3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷的质量比为20-40:30-50。

以简称R-OH表示表面含有羟基的玄武岩纤维，改性玄武岩纤维的制备路线如下所示：

所述聚酰胺为聚酰胺6、聚酰胺66、聚酰胺1010、聚酰胺1212中的一种或几种。

所述玄武岩纤维的粒径为5-30μm。

以玄武岩纤维作为填料，利用玄武岩纤维的高强度和耐磨性来优化复合材料的自润滑耐磨性能。

虽然玄武岩纤维的耐磨性强，但自润滑效果差。为了优化所制复合材料的自润滑效果，本发明利用玄武岩纤维表面含有的羟基对玄武岩纤维进行了表面改性，以3-[3-羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷作为改性剂，经酯化反应在玄武岩纤维的表面接枝上酯基烯丙酰胺基丙基三乙氧基硅烷分子链，在保留玄武岩纤维本身固有耐磨性的同时增强其自润滑效果。

所述纳米碳酸钙的粒径为20-50nm。

以纳米碳酸钙作为填料，利用纳米碳酸钙的分散性和补强作用来优化复合材料的综合性能。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，简称ABS，是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑性高分子材料，本发明通过少量丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的添加来改善复合材料的加工成型性以及综合性能。

所述相容剂为马来酸酐接枝聚丙烯。