[发明专利]一种兼具耐磨和抗静电性能的尼龙复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种兼具耐磨和抗静电性能的尼龙复合材料及其制备方法和用途，所述尼龙复合材料的组分包括尼龙和添加组分；所述添加组分包括超高分子量聚乙烯和碳纳米管；所述超高分子量聚乙烯与尼龙的质量比为0.05～0.3:1；所述尼龙复合材料具有优异的耐摩擦性能及抗静电性能，可用作制造汽车零部件和织机中的梭子；而且所述尼龙复合材料的制备方法简单，易于工业化操作。

技术领域

本发明涉及功能复合材料技术领域，尤其涉及一种兼具耐磨和抗静电性能的尼龙复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

尼龙是一种机械强度高、耐腐蚀、价格适中的通用工程塑料，成型工艺简单，可替代金属用于制造汽车、电子电器等行业的零部件。但是，尼龙分子链中存在大量的酰胺键，极性高，在与金属等材料摩擦时，易在金属材料表面产生黏着现象，同时，尼龙表面电阻率高、抗静电性能不佳，使用过程中易积聚静电带来安全隐患。改善其摩擦和电性能制备的既耐磨又抗静电的尼龙材料可被用于制作滚动轴承、发动机叶片和织机梭子等。

当前，提升聚酰胺材料的抗静电性能，最常用的方法是添加导电填料类抗静电剂，如金属纤维、碳纤维、炭黑、碳纳米管等。但金属纤维和碳纤维因存在高添加量、价格贵等缺点而制约其应用；炭黑因导电效率低需多量添加易引致尼龙树脂物理机械性能下降、流动性能下降等问题。提高聚酰胺材料摩擦性能的方法主要有无机粒子填充改性、纤维增强改性、无机粒子/纤维共混改性、树脂共混改性、表面改性这几种方法。无机粒子和纤维改性方法存在填料与树脂基体相容性差的问题，填充量过大时会对复合材料摩擦和力学性能造成负影响；表面改性方法在聚合物表面注入离子，改善效果不明显且成本高。

CN107216651A公开了一种增韧抗静电PA66组合物，PA66组合物由如下重量份的组分组成：尼龙66切片50-80份，聚丙烯10-20份，马来酸酐接枝PP1-10份，玻璃纤维10-30份，大粒径镍粉5-10份，小粒径镍粉5-10份，硅烷偶联剂0.5-3份，抗氧剂0.5-2份；润滑剂0.5-2份，该产品在具有耐磨、良好拉伸强度等性能的同时，还具有抗静电性能。

CN110240801A公开了一种高性能碳纤增强尼龙复合材料及其制备方法，所述高性能碳纤增强尼龙复合材料由尼龙树脂50-70wt％、长碳纤维18-30wt％、相容剂2-6wt％、填充石墨3-7wt％、有机海泡石2-5wt％、阻燃剂1-3wt％和其它抗静电剂1-2wt％组成，获得的复合材料具有较优良的力学性能、耐磨性能、阻燃性和抗静电性。

CN102731994A公开了尼龙复合材料、制备方法、其应用及该尼龙复合材料的塑料制品，所述尼龙复合材料主要成分为：高温尼龙、纳米导电材料、润滑剂、表面处理剂和抗氧剂，各组分的重量份数比为：尼龙为70～95份；纳米导电材料为3～25份；润滑剂为0.1～3份；表面处理剂为0.1～1.8份；抗氧剂为0.3～3.5份；及相容剂0.5～2.8份；其中，所述高温尼龙的含量可以为0～8重量份普通尼龙所取代。

但上述方法中均存在加入的抗静电剂过多，分散困难，随用量的增加，尼龙的力学性能也会随之下降，同时熔体流动性差，加工困难的问题。

因此，亟需开发一种易加工的兼具耐磨和抗静电性能的尼龙复合材料及其制备方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种兼具耐磨和抗静电性能的尼龙复合材料及其制备方法和用途，所述尼龙复合材料通过添加超高分子量聚乙烯和碳纳米管，形成由超高分子量聚乙烯、尼龙以及碳纳米管构成的三元纳米界面膜，有效地提高了摩擦体系的边界润滑性能，并且碳纳米管的添加赋予复合材料抗静电功能，扩大了复合材料的应用领域。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种兼具耐磨和抗静电性能的尼龙复合材料，所述尼龙复合材料的组分包括尼龙和添加组分；所述添加组分包括超高分子量聚乙烯和碳纳米管；所述超高分子量聚乙烯与尼龙的质量比为0.05～0.3:1。