[发明专利]一种新型生物基、高强耐磨尼龙复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种新型生物基、高强耐磨尼龙复合材料及其制备方式，该复合材料由以下质量百分比计的原料制备而成:尼龙70～80％，耐磨剂3～5％，增强剂10～20％，抗氧剂0.2～0.5％，色母0.2～0.5％。主要通过双螺杆或注塑机共混挤出条状共混物经过循环水冷却后进入切粒机切粒得复合尼龙粒子。该耐磨材料具有耐高温、耐磨、抗热衰退性好的特性，而且制备工艺简单，与目前常用的添加PTFE、二硫化钼等助剂改善尼龙耐磨的方法相比，有效解决了同类摩擦材料在高温时磨损率大、摩擦系数不稳定、冲击强度较低等问题，能很好满足耐磨工况零件的性能使用要求同时生物基的复合材料具有良好的经济效益以及绿色环保性。

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种新型生物基、高强耐磨尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

耐磨材料已经被普遍应用于轨道交通工具的制动器摩擦材料和离合器从动盘上，它们是实现减速、启停功能的十分关键的零部件，通过行驶过程中的摩擦将机器的动能转化为热能或其它形式的能量，从而达到制动的目的。随着摩擦材料所应用的工况条件越来越严峻，同时，伴着国内外越来越注重摩擦材料在各领域使用的过程中对人类健康、周围环境及能源资源的影响，在企业生产中，摩擦材料除了需要良好而适中的摩擦系数、较低的磨损率、优秀的耐热性、较高的力学强度、不易损伤对偶材料等综合性能，还需要具有环保性，如低噪音、落灰少、无污染等。

尼龙主链中有强极性的酰胺基，酰胺基间的氢键使分子间的结合力增强，易使结构发生结晶化，所以机械强度高，具有良好的耐油、耐磨性能，广泛用于摩擦磨损领域。但是尼龙的强极性使其在摩擦过程中有较严重的粘-滑现象，因而摩擦稳定性差，同时与PTFE、POM相比，尼龙的摩擦系数偏大，作为高速运转和强度要求高的耐磨材料使用具有局限性。为了进一步改善尼龙的耐磨性能，目前主要的途径是添加PTFE、二硫化钼等固体耐磨助剂，或者使用性能高，耐磨的MC尼龙。而这些耐磨助剂在加工过程中是以颗粒状态分散在树脂中，且添加量较大，降低了尼龙材料的强度，明显提高了材料的密度，而MC尼龙的加工过程复杂，效率低，成本高，因此进一步提高注塑级尼龙的机械性能和耐磨性能，对扩大尼龙材料在摩擦磨损领域的应用范围具有重要的意义。绿色环保的可持续性发展理念是目前经济发展的主流趋势，相对于传统化学合成的尼龙树脂原料来讲，生物基PA56尼龙材料来源于大自然的绿色作物，生产加工过程很大程度上降低了不可再生能源的消耗，同时兼具绿色环保，具有良好的社会经济效益。

耐磨材料的增强纤维主要是金属纤维、陶瓷纤维、玻璃纤维、有机纤维、矿物纤维及碳纤维等，但它们在作为单一纤维使用时都存在一些问题，如传统的石棉纤维会污染环境，产生致癌作用，现在已被禁止投入生产；而玻璃纤维材料的磨损率比较大，涉水性差，高温摩擦系数不稳定；碳纤维增强摩擦材料的性能优异，但是生产中材料成本过高，量产化的收益比较低；其它的纤维增强材料，有的浸润性不佳，有的制备工艺复杂，因此本发明选择玄武岩纤维、玻璃纤维复合增强耐磨材料，充分利用它们之间协同作用，取长补短，弥补摩擦材料综合性能上的不足。

发明内容

本发明的目的是针对单一纤维增强作用的不足以及同类摩擦产品出现的一些问题，提供一种生物基多纤维复合增强耐磨材料，降低了高温摩擦材料的磨损率，稳定了高温工况下的摩擦系数，明显改善了其抗热衰退性。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

以尼龙为基体，不同于二硫化钼(MOS2)润滑剂为耐磨助剂，本发明中采用相容性更好的高分子聚乙烯化合物，通过共混，双螺杆反应挤出获得机械性能高，摩擦系数小的尼龙材料。

一种新型生物基、高强耐磨尼龙复合材料，由以下质量百分比计的原料制备而成:尼龙70～80％，耐磨剂3～5％，增强剂10～20％,抗氧剂0.2～0.5％，色母0.2～0.5％。

上述新型生物基、高强耐磨尼龙复合材料中，

所述的尼龙为PA56、PA66或其混合物，尼龙的相对粘度优选为2.7。