一種碳纖維改性耐磨材料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及改性耐磨材料領(lǐng)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(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維改性耐磨材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 尼龍是耐磨性優(yōu)良的熱塑性工程塑料，而普通尼龍66和尼龍6摩擦系數(shù)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(xiàn)有技術(shù)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(fù)合改性，如專利號是CN103897387A高強耐磨聚酰胺復(fù)合材料及其制備方法， 但是復(fù)合材料摩擦系數(shù)均高于〇. 17,仍然無法滿足耐磨要求高的使用場合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明要解決的技術(shù)問題 本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)不足，提供了一種碳纖維改性耐磨材料，本發(fā)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(jìn)行了改進(jìn)，制備出一種新型的耐磨材料，該材料具有力學(xué)性能高、耐磨性好的優(yōu)點，且吸 水率低，在濕度大的環(huán)境下制件剛性不會明顯下降。
[0005] 技術(shù)方案 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)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(jìn)一步的技術(shù)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(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的尼龍1010是未改性樹脂，熔點是200-2KTC。
[0008] 進(jìn)一步的技術(shù)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(xù) 碳纖維或短切碳纖維。
[0009] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的聚丙烯腈基連續(xù)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(xù)碳纖維由加纖口加入。
[0010] 進(jìn)一步的技術(shù)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(cè)喂料口加入。
[0011] 進(jìn)一步的技術(shù)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(jìn)一步的技術(shù)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(fù)合物，所述的耐磨劑復(fù)合物按照重量比例為聚四氟乙烯：二硫化鉬=1 :1。
[0013] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的加工助劑包括偶聯(lián)劑、抗氧劑。
[0014] 進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述的偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑中的一種或 者二者的復(fù)配物，所述的偶聯(lián)劑復(fù)配物按照重量比例為硅烷偶聯(lián)劑：鈦酸酯偶聯(lián)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?；?己二胺）和抗氧劑168 (三[2. 4-二叔丁基苯基]亞磷酸酯）的復(fù)配物，所述的抗氧化 劑復(fù)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(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果： 1、【背景技術(shù)】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(dǎo)致摩擦系數(shù)上升，此外對比文件中的尼龍1010的熔點在220°C以上會導(dǎo)致復(fù)合材料 注塑加工溫度要求較高，且會影響復(fù)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(shù)更低的耐磨材料的基礎(chǔ)。
[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(jīng)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(xué)腐蝕、熱膨脹系數(shù)和摩擦系數(shù)小等一系列優(yōu)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(yuǎn)。
[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(xù)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(fù)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(xù)碳纖維由加纖口加入或 者聚丙烯腈基短切碳纖維由側(cè)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(xué)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(dǎo)致玻纖剪切過碎，力學(xué)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(jìn)行設(shè)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(fù)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(fā)揮各個組分的優(yōu)點，最終制備出具有更佳綜合物性的復(fù)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(shù)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(shù)，相對于尼龍66/聚四氟乙烯/二硫化鉬/短切玻璃纖維的復(fù)合材料，具有更 加低摩擦系數(shù)和更高的力學(xué)性能。
[0021] 7、本申請中的偶聯(lián)劑使用硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑按照重量比例0. 5-1組成 的復(fù)配物，針對碳纖維表面活性較低的特點，復(fù)配具有不同作用機理的偶聯(lián)劑，從而進(jìn)一步 提升碳纖維與尼龍1010樹脂的親和力。
[0022]