一種碳纖維改性耐磨材料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及改性耐磨材料領域，該材料適用于對耐磨和耐腐蝕有較高要求的化 工、機械零件等領域，具體涉及一種碳纖維改性耐磨材料。
【背景技術】
[0002] 尼龍是耐磨性優良的熱塑性工程塑料，而普通尼龍66和尼龍6摩擦系數高于尼龍 1010 (聚癸二酰癸二胺)，且吸水率高，吸水后剛性會大幅下降。
[0003] 現有技術中，其他改性材料也使用了尼龍1010 (聚癸二酰癸二胺)和碳纖維或者玻 璃纖維等復合改性，如專利號是CN103897387A高強耐磨聚酰胺復合材料及其制備方法， 但是復合材料摩擦系數均高于〇. 17,仍然無法滿足耐磨要求高的使用場合。
【發明內容】
[0004] 發明要解決的技術問題 本發明的目的在于克服上述技術不足，提供了一種碳纖維改性耐磨材料，本發明中將 尼龍1010、聚丙烯腈基碳纖維、耐磨劑、加工助劑按照重量百分比熔融擠出，在制備方法中 進行了改進，制備出一種新型的耐磨材料，該材料具有力學性能高、耐磨性好的優點，且吸 水率低，在濕度大的環境下制件剛性不會明顯下降。
[0005] 技術方案 為達到上述目的，本發明提供的技術方案為： 一種碳纖維改性耐磨材料，組成成分包括尼龍1010 (聚癸二酰癸二胺)、聚丙烯腈基碳 纖維、耐磨劑、加工助劑。
[0006] 進一步的技術方案，各組分按照重量百分比如下： 尼龍 1010 55-86% 聚丙烯腈基碳纖維 10-30% 耐磨劑 3-15% 加工助劑 0. 3-0. 5%。
[0007] 進一步的技術方案，所述的尼龍1010是未改性樹脂，熔點是200-2KTC。
[0008] 進一步的技術方案，所述的聚丙烯腈基碳纖維是強度高于T-300以上的連續 碳纖維或短切碳纖維。
[0009] 進一步的技術方案，所述的聚丙烯腈基連續碳纖維在制備過程中的添加方式 如下：將尼龍1010、耐磨劑、加工助劑按照比例加入高速混合機混合均勾，然后由雙螺 桿擠出機主喂料口加入，聚丙烯腈基連續碳纖維由加纖口加入。
[0010] 進一步的技術方案，所述的聚丙烯腈基短切碳纖維在制備過程中的添加方式 如下：將尼龍1010、耐磨劑、加工助劑按照比例加入高速混合機混合均勾，然后由雙螺 桿擠出機主喂料口加入，聚丙烯腈基短切碳纖維由側喂料口加入。
[0011] 進一步的技術方案，雙螺桿擠出機在制備過程中的加工溫度是：加料段是 210-220°C;塑化段是 220-230°C;均化段 230-240°C;機頭溫度 215-235°C。
[0012] 進一步的技術方案，所述的耐磨劑為聚四氟乙烯、二硫化鉬中的一種或者二者的 復合物，所述的耐磨劑復合物按照重量比例為聚四氟乙烯：二硫化鉬=1 :1。
[0013] 進一步的技術方案，所述的加工助劑包括偶聯劑、抗氧劑。
[0014] 進一步的技術方案，所述的偶聯劑是硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑中的一種或 者二者的復配物，所述的偶聯劑復配物按照重量比例為硅烷偶聯劑：鈦酸酯偶聯劑 =0. 5 ： 1-1:1 ； 所述的抗氧劑是抗氧劑1〇98(N，N' -雙-(3-(3, 5-二叔丁基-4-羥基苯基）丙酰基） 己二胺）和抗氧劑168 (三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯）的復配物，所述的抗氧化 劑復配物按照重量比例為抗氧劑1098 :抗氧劑168=0. 5 :1- 1:1。
[0015] 3.有益效果 采用本發明提供的技術方案，與現有技術相比，具有如下有益效果： 1、【背景技術】中的對比文件盡管使用了尼龍1010和短切玻璃纖維，但是由于尼龍66的 加入導致摩擦系數上升，此外對比文件中的尼龍1010的熔點在220°C以上會導致復合材料 注塑加工溫度要求較高，且會影響復合材料的加工流動性，而本申請中以尼龍1010和聚丙 烯腈基碳纖維為主要原料，尼龍1010的熔點在200-2KTC之間，注塑加工溫度范圍較寬，且 流動性較好，從而有了制備出摩擦系數更低的耐磨材料的基礎。
[0016] 2、本申請中使用聚丙烯腈基碳纖維，而碳纖維是一種含碳量高于90%的無機高分 子纖維，它是由有機纖維在惰性氣氛中經高溫（1500°C)碳化而成的纖維狀而制得的，具有 高強度、耐高溫、抗化學腐蝕、熱膨脹系數和摩擦系數小等一系列優異性能；而對比文件中 使用的是短切玻璃纖維，相較于聚丙烯腈基碳纖維，其材料強度和潤滑性都相差甚遠。
[0017] 3、本申請中的聚丙烯腈基碳纖維是強度高于T-300以上的連續碳纖維或短切碳 纖維作為增強填料，可以得到機械強度更高的復合材料。
[0018] 4、本申請在制備過程中是將尼龍1010、耐磨劑、加工助劑按照比例加入高速混合 機混合均勻，然后由雙螺桿擠出機主喂料口加入，聚丙烯腈基連續碳纖維由加纖口加入或 者聚丙烯腈基短切碳纖維由側喂料口加入，這種加工方式可以更好地保留玻纖長度，提高 材料力學性能；而對比文件中是將所有原料一并投入高速混料機，然后一并投入雙螺桿擠 出機擠出，這樣會導致玻纖剪切過碎，力學性能下降。
[0019] 5、本申請中對雙螺桿擠出機在制備過程中的加工溫度進行設定，加料段是 210-220°C;塑化段是220-230°C;均化段230-240°C;機頭溫度215-235°C，針對樹脂熔 融擠出各個階段的溫度要求，使復合材料各個組分能夠在雙螺桿擠出機種更好地融合，從 而充分發揮各個組分的優點，最終制備出具有更佳綜合物性的復合材料。
[0020] 6、本申請中的聚四氟乙烯和二硫化鉬配合尼龍1010和碳纖維使用能夠得到高剛 性和低摩擦系數的耐磨材料，分別利用了尼龍1010的突出自潤滑性以及碳纖維的高強度 和低摩擦系數，相對于尼龍66/聚四氟乙烯/二硫化鉬/短切玻璃纖維的復合材料，具有更 加低摩擦系數和更高的力學性能。
[0021] 7、本申請中的偶聯劑使用硅烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑按照重量比例0. 5-1組成 的復配物，針對碳纖維表面活性較低的特點，復配具有不同作用機理的偶聯劑，從而進一步 提升碳纖維與尼龍1010樹脂的親和力。
[0022]