本發(fā)明涉及高分子材料領(lǐng)域,具體為高韌性耐磨軌道交通緊固件用玻纖/尼龍6復(fù)合材料及其制備方法,主要應(yīng)用于鐵路產(chǎn)品領(lǐng)域的軌道交通緊固件。
背景技術(shù):
尼龍用于軌道交通緊固件領(lǐng)域,可以有效解決機(jī)車抖動(dòng)、噪音大等問題,并能確保軸距穩(wěn)定,減少維修次數(shù),特別是它具備良好的抗震性,對(duì)保障鐵路機(jī)車的平穩(wěn)運(yùn)行至關(guān)重要。隨著鐵路機(jī)車的不斷提速,相應(yīng)的對(duì)鐵路產(chǎn)品的性能要求也越來越高,尤其是常年低溫的寒凍區(qū)對(duì)其要求極其嚴(yán)格。國內(nèi)外普通鐵路、高鐵、地鐵上的緊固件(包括尼龍?zhí)坠?、軌距塊、擋板座)均使用尼龍作為為主原料,其低溫韌性差、耐磨性低、生產(chǎn)成本高,所以利用改性的玻纖/尼龍6復(fù)合材料取代其已成必然趨勢(shì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明制備了一種高韌性耐磨軌道交通緊固件用玻纖/尼龍6復(fù)合材料,該材料制備的型件用于鐵路行業(yè)的緊固件,利用復(fù)合增韌劑改善玻纖/尼龍6復(fù)合材料的韌性,利用空心玻璃微珠的潤滑性改善玻纖的各向異性,提高玻纖/尼龍6復(fù)合材料各向同性從而提高其耐磨性。該復(fù)合材料具備良好的力學(xué)性能、化學(xué)穩(wěn)定性,同時(shí)具有良好的耐磨性、抗氧性、耐高溫性;技術(shù)方案上述高韌性耐磨軌道交通緊固件用玻纖/尼龍6復(fù)合材料的制備方法包括:步驟一、將尼龍6在110~120℃下烘干4~5小時(shí);步驟二、將增韌劑馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體和三元乙丙橡膠進(jìn)行共混,共混時(shí)間為5~8min;步驟三、將干燥的尼龍6、復(fù)合增韌劑、空心玻璃微珠、抗氧劑放入高速混合機(jī)內(nèi),在常溫下攪拌5~10min;步驟四、將步驟三混合后的物料加入雙螺桿擠出機(jī)的料斗內(nèi),將玻璃纖維從雙螺桿中段的玻纖添加口加入,經(jīng)熔融共混擠出、牽引,冷卻制備高韌性耐磨軌道交通緊固件用玻纖/尼龍6復(fù)合材料;其中雙螺桿擠出機(jī)的溫度設(shè)置為:后段溫度235~245℃,中段和前段溫度245~255℃,螺桿轉(zhuǎn)速220~280r/min本發(fā)明解決了傳統(tǒng)玻纖/尼龍6復(fù)合材料的韌性問題,同時(shí)復(fù)配的增韌劑可有效降低生產(chǎn)成本,另外空心玻璃微珠可改善產(chǎn)品的表觀,提高其耐磨性、耐高溫性,并使材料具備良好的機(jī)械性能,滿足鐵路領(lǐng)域的使用;具體實(shí)例:為便于進(jìn)一步說明本發(fā)明,下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明:主要原料尼龍6樹脂,特性粘度2.48dL/g;增韌劑使用馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體和三元乙丙橡膠;填料為采購的空心玻璃微珠;填充玻纖使用采購的耐高溫E型玻璃纖維;抗氧劑包括168,1010;防玻纖外露劑。雙螺桿擠出機(jī)料筒溫度一區(qū)溫度:220~240℃,二區(qū)溫度230~250℃,三區(qū)溫度230~250℃,四區(qū)溫度230~250℃,五區(qū)溫度230~250℃,六區(qū)溫度230~250℃,壓力10~16MPa,螺桿長徑比35~40,主機(jī)轉(zhuǎn)速200~250r/min。將各組分按比例混合均勻置于雙螺桿擠出機(jī)中,經(jīng)熔融混合擠出造粒;本發(fā)明各實(shí)施例中所得的改性玻纖/尼龍6復(fù)合材料,按以下注塑條件注塑成測(cè)試樣條。注塑條件:注塑溫度230~240℃,注塑壓力40~50MPa,注塑速度30~40mm/s;各實(shí)施例具體檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)如下:缺口沖擊強(qiáng)度ISO179低溫缺口沖擊強(qiáng)度ISO179(-50℃,5H)拉伸強(qiáng)度ISO527(5mm/min)完全強(qiáng)度ISO178(3mm/min)彎曲模量ISO178(3mm/min)摩擦系數(shù)GB/T3960實(shí)施例1~5對(duì)應(yīng)的各組分用量及實(shí)施例配方對(duì)應(yīng)的樣品性能(見表1和表2)表1實(shí)施例1~4的配方表實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5原料用量(份)用量(份)用量(份)用量(份)用量(份)尼龍65050505050馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體2015105三元乙丙橡膠5101520防玻纖外露劑11111玻璃纖維3030303030空心玻璃微珠5555510100.20.20.20.20.21680.40.40.40.40.4表2各實(shí)施例樣品對(duì)應(yīng)的物理性能檢測(cè)項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5缺口沖擊強(qiáng)度2329.83227.918.6拉伸強(qiáng)度91.7104.2100.798.273.6彎曲強(qiáng)度126.2180.3170.4156.4139.7彎曲模量29635619538240933953低溫缺口沖擊強(qiáng)度(-50℃,5H)15.518.121.117.512.5摩擦系數(shù)0.290.310.290.300.29表3未進(jìn)行改性的尼龍6物理性能檢測(cè)項(xiàng)目尼龍6缺口沖擊強(qiáng)度19拉伸強(qiáng)度73.6彎曲強(qiáng)度98.6彎曲模量957低溫缺口沖擊強(qiáng)度(-50℃,5H)9.5摩擦系數(shù)0.36通過表2實(shí)施例1~5的材料物性對(duì)比分析可知,本發(fā)明采用幾種不同比例的馬來酸酐接枝聚烯烴彈性體、三元乙丙橡膠,制備出不同綜合性能的玻纖增強(qiáng)尼龍6復(fù)合材料,從表2、表3可知,改性的玻纖/尼龍6復(fù)合材料的常溫缺口沖擊強(qiáng)度和低溫缺口沖擊強(qiáng)度與未改性的尼龍6相比明顯提高,同時(shí)材料的摩擦系數(shù)明顯降低,耐磨性增強(qiáng),并且滿足國家軌道交通緊固件標(biāo)準(zhǔn)TB/T1495.5,證明此種材料制備的軌道交通緊固件適合在寒凍區(qū)域等特殊環(huán)境下使用。