—種復合型抗摩尼龍材料及制作工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種尼龍材料及制作工藝，具體為一種復合型抗摩尼龍材料及制作工藝，特別適用于要求強度性能好、抗蠕變能力強、摩擦系數高、耐磨損、耐腐蝕的機件材料。
【背景技術】
[0002]聚酰胺樹酯(Polyamide,簡寫為PA,俗稱尼龍)廣泛應用于航空航天、化工、機械、建筑等工業部門。尼龍是半晶態的高分子聚合物，其結晶度比一般高分子聚合物要低系線型不對稱分子，分子鏈通常呈繞曲狀態。由于分子中存在氮、氧、氫原子，因而其分子鏈之間易形成氫鍵，由分子鏈與酰胺極性基團引起的范德華力和氫鍵力使其分子間的作用力很大而且復雜，因此尼龍比一般聚合物材料有高得多的表面能，與另一物質接觸時有較大的粘附力，摩擦系數亦較大。此外尼龍還具有強度高，耐磨損，耐腐蝕等優點。但純尼龍吸水性較強，抗蠕變能力差，這使得其機械性能降低，尺寸穩定性受到影響，在一定程度上限制了其優良性能的充分發揮。為進一步提高材料性能，克服缺點，人們在純尼龍中加入各種填料以增強其性能。目前常用的填料為無機物顆粒及各類纖維。由于復合材料制備時可通過對原材料的選擇、各組分分布設計和工藝條件的保證等，使原組分材料優點互補，因而增強后的復合材料可以在保留尼龍優良性能的同時，大大提高其機械強度及抗蠕變能力，呈現出優良的綜合性能，從而擴大材料的應用范圍。目前關于填料增強尼龍復合材料方面的研究主要集中在減摩材料方面，如齒輪、軸承、凸輪等尼龍零件，其工作時需要的摩擦系數較小。但針對摩擦輪、剎車片等零件，不但需要材料具有較高的摩擦系數，而且對材料的機械性能、耐磨性能、絕熱性能等也有較高的要求。聚合物由于其獨特的材料結構及力學性質，可以較好地滿足這些要求，特別是當聚合物的彈性滯后效應成為滾動摩擦副阻力的主要因素時，摩擦介質的改變不會對滾動摩擦系數造成太大影響，這對于需較大的摩擦系數而又要求較小磨損率的應用場合具有特殊的意義。因此，研究制備高性能的增摩型聚合物復合材料，不但可以滿足高新技術發展對材料的需求，而且在工程應用中也具有良好的發展前景。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種摩擦系數高、強度高、耐磨損、耐腐蝕性能良好的一種復合型抗摩尼龍材料及制作工藝。
本發明的技術方案是:一種復合型抗摩尼龍材料，它以尼龍1010為基體、以經硅烷偶聯劑處理的氧化銅CuO、和氧化鋁AL203金屬氧化物作為添加劑，以碳纖維體作為增強劑復合組成，所述氧化銅CuO和氧化鋁AL203為微米級金屬氧化物，其中氧化銅CuO的粒度范圍為0.5?1um ;氧化鋁AL203的粒度范圍為10?20pm ;微米級金屬氧化物的比例含量中，氧化銅CuO所占的質量百分比為10%?1686 ;氧化鋁AL203所占的質量百分比為:1596?1796 ;碳纖維體增強劑為置于空氣中經過氧化處理后的聚丙烯腈基碳纖維，聚丙烯腈基碳纖維所占的質量百分比為2%?6%。
[0004]其制作工藝如下: ①將選定粒度大小的氧化銅CuO和氧化鋁AL203分別加入質量百分比為I?1.5%的硅烷偶聯劑和質量百分比為350%的丙酮放入超聲振蕩器中振蕩40分鐘；
②將振蕩后的混合物放入40?80°C干燥箱內，待丙酮蒸發后取出研磨并過250#篩: ⑧將聚丙烯腈基碳纖維置于空氣中進行氧化處理；
④按質量百分比為16%?18%的氧化鋁、10%?13%的氧化銅和6%?10%的碳纖維與尼龍1010同時放入球磨機內混料8?10小時；
⑤將混合后的復合材料置于注塑機內加熱熔化后，在220?240°C溫度下以80?90MPa的注射壓力注塑到加熱至70?90°C的模具內制成所需產品；
⑥將注塑后的產品置于干噪箱內，在90?110°C溫度下保溫3—6小時，消除產品內應力。
[0005]本發明所制成的產品，特別適用于要求提高機械強度及抗蠕變能力強、摩擦系數高、耐磨損、耐腐蝕性能良好的工件材料。采用由尼龍1010、經硅烷偶聯劑處理的氧化銅CuO、和氧化鋁AL203，金屬氧化物及碳纖維體增強劑組成的復合材料，以尼龍1010為基體，在尼龍1010基體中添加經硅烷偶聯劑處理的氧化銅CuO、氧化鋁AL203微米級金屬氧化物及PAN基碳纖維體作為增強劑，充分混合后注塑構成尼龍基復合材料，其復合材料摩擦系數大，一般情況下可達到I左右；復合材料機械強度高，耐磨損、耐腐蝕性能良好；復合材料成本低，具有良好的性能價格比，并具有廣泛的實用性。
【具體實施方式】
[0006]本發明一種復合型抗摩尼龍材料，它以尼龍1010為基體、以經硅烷偶聯劑處理的氧化銅CuO、和氧化鋁AL203金屬氧化物作為添加劑，以碳纖維體作為增強劑復合組成，所述氧化銅CuO和氧化鋁AL203為微米級金屬氧化物，其中氧化銅CuO的粒度范圍為0.5?1um ;氧化鋁AL203的粒度范圍為10?20pm ;微米級金屬氧化物的比例含量中，氧化銅CuO所占的質量百分比為10%?1686 ;氧化鋁AL203所占的質量百分比為:1596?1796 ;碳纖維體增強劑為置于空氣中經過氧化處理后的聚丙烯腈基碳纖維，聚丙烯腈基碳纖維所占的質量百分比為2%?6%。
[0007]制作產品時，選定粒度大小的氧化銅CuO和氧化鋁AL203分別加入質量百分比為I?1.5%的硅烷偶聯劑和質量百分比為350%的丙酮放入超聲振蕩器中振蕩40分鐘；將振蕩后的混合物放入40?80°C干燥箱內，待丙酮蒸發后取出研磨并過250#篩:將聚丙烯腈基碳纖維置于空氣中進行氧化處理；按質量百分比為16%?18%的氧化鋁、10%?13%的氧化銅和6%?10%的碳纖維與尼龍1010同時放入球磨機內混料8?10小時；將混合后的復合材料置于注塑機內加熱熔化后，在220?240°C溫度下以80?90MPa的注射壓力注塑到加熱至70?90°C的模具內制成所需產品；將注塑后的產品置于干噪箱內，在90?110°C溫度下保溫3— 6小時，消除產品內應力，從而獲得最終產品。
【主權項】
1.一種復合型抗摩尼龍材料，它以尼龍1010為基體、以經硅烷偶聯劑處理的氧化銅CuO、和氧化鋁AL203金屬氧化物作為添加劑，以碳纖維體作為增強劑復合組成，其特征在于: 所述氧化銅CuO和氧化鋁AL203為微米級金屬氧化物,其中氧化銅CuO的粒度范圍為0.5?1um ;氧化鋁AL203的粒度范圍為10?20pm ;微米級金屬氧化物的比例含量中，氧化銅CuO所占的質量百分比為10%?1686 ;氧化鋁AL203所占的質量百分比為:1596?1796 ；碳纖維體增強劑為置于空氣中經過氧化處理后的聚丙烯腈基碳纖維，聚丙烯腈基碳纖維所占的質量百分比為2%?6%。
2.根據權利要求1所述的一種復合型抗摩尼龍材料，其制作工藝是: ①將選定粒度大小的氧化銅CuO和氧化鋁AL203分別加入質量百分比為I?1.5%的硅烷偶聯劑和質量百分比為350%的丙酮放入超聲振蕩器中振蕩40分鐘； ②將振蕩后的混合物放入40?80°C干燥箱內，待丙酮蒸發后取出研磨并過250#篩； ⑧將聚丙烯腈基碳纖維置于空氣中進行氧化處理； ④按質量百分比為16%?18%的氧化鋁、10%?13%的氧化銅和6%?10%的碳纖維與尼龍1010同時放入球磨機內混料8?10小時； ⑤將混合后的復合材料置于注塑機內加熱熔化后，在220?240°C溫度下以80?90MPa的注射壓力注塑到加熱至70?90°C的模具內制成所需產品； ⑥將注塑后的產品置于干噪箱內，在90?110°C溫度下保溫3—6小時，消除產品內應力。
【專利摘要】本發明涉及—種復合型抗摩尼龍材料及制作工藝，特別適用于要求提高機械強度及抗蠕變能力強、摩擦系數高、強度高、耐磨損、耐腐蝕性能良好的材料。采用由尼龍、經硅烷偶聯劑處理的氧化銅、氧化鋁金屬氧化物及碳纖維體增強劑組成的復合材料，以尼龍1010為基體，在尼龍1010基體中添加經硅烷偶聯劑處理的氧化銅、氧化鋁微米級金屬氧化物及碳纖維體作為增強劑，充分混合后注塑構成尼龍基復合材料，其復合材料摩擦系數大；復合材料機械強度高，耐磨損、耐腐蝕性能良好；復合材料成本低，具有良好的性能價格比，并具有廣泛的實用性。
【IPC分類】C08K9-00, C08K3-22, C08J5-14, C08K7-06, C08L77-06, C08K9-06, C08J5-06
【公開號】CN104650579
【申請號】CN201310580137
【發明人】湯波
【申請人】湯波
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月19日