本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高耐磨聚酰胺/聚酮合金。
背景技術(shù)：
聚酰胺統(tǒng)稱尼龍(nylon)，英文名稱polyamide(簡稱pa)，因分子主鏈上含有重復(fù)酰胺基團(tuán)—[nhco]—而得名，是五大通用工程塑料中產(chǎn)量最大、品種最多、用途最廣、綜合性能優(yōu)良的一類基礎(chǔ)樹脂。尼龍具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，軟化點(diǎn)高，耐熱，耐油，耐弱酸，耐堿和一般溶劑，電絕緣性好，有自熄性，無毒，無臭，耐候性好，染色性好，磨擦系數(shù)低，耐磨損，具有自潤滑性、吸震性和消音性，同時具有優(yōu)良的加工成型特性。缺點(diǎn)是吸水性較大，影響尺寸穩(wěn)定性，合金化與增強(qiáng)改性可降低樹脂吸水率，提高制件穩(wěn)定性，使其能在高濕度下工作。尼龍本身已具備良好的強(qiáng)度和耐磨損及自潤滑性，但針對一些特殊使用要求如高強(qiáng)度齒輪等制件時，其強(qiáng)度和耐磨性能還不能滿足使用要求。同時由于尼龍66/尼龍6材料的吸水特性，導(dǎo)致使用時吸水后力學(xué)性能的降低和尺寸的穩(wěn)定性較差，因此作為耐磨材料，必須進(jìn)一步提高材料的力學(xué)性能和耐磨性、降低吸水率。
聚酮英文名稱polyketone，縮寫為pk，是由一氧化碳、乙烯和丙烯單體聚合得到的三元共聚物。相比于聚酰胺，聚酮也具有良好的耐熱性、耐化學(xué)性、低吸水性和優(yōu)異的耐磨性和氣體阻隔性。公開號為cn102746639a的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種由大約40～90重量％的聚酮、大約5～40重量％的聚酰胺和大約5～20重量％的改性橡膠組成的聚酮組合物。該組合物在極大程度上改善了耐熱性、耐化學(xué)性、耐燃料滲透性、耐磨性等，但是由于改性橡膠添加較多，材料的強(qiáng)度降低較多。
公開號為cn106221204a的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種玻纖增強(qiáng)聚酰胺組合物及其制備方法和應(yīng)用，該組合物包含：按重量計1～90％的聚酰胺6或聚酰胺66，按重量計5～40％的低熔點(diǎn)聚酰胺，按重量計2～42％的脂肪族聚酮，按重量計10～60％的無堿短切玻璃材料，以及按重量計1～12％的poe接枝馬來酸酐。通過該配方設(shè)計，獲得的組合物材料具有低浮纖、低吸水性、尺寸穩(wěn)定性好、耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)。通過其說明書中記載可知，該組合物中，以poe接枝馬來酸酐作為相容劑，權(quán)利要求1中雖然限定了其用量為按重量計1～12％，但從其表2中的性能數(shù)據(jù)可知，當(dāng)poe接枝馬來酸酐的含量為1重量％(實施例3)，所得材料的表面有浮纖、吸水率最大、耐磨性最差，可知，當(dāng)采用1重量％的poe接枝馬來酸酐作為相容劑時，并不能獲得理想的效果。而當(dāng)材料的表面完全觀察不到浮纖，且耐磨性達(dá)到最佳時，需要的poe接枝馬來酸酐的含量高達(dá)6～8重量％(實施例5～6)，但同時，材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲模量均發(fā)生了顯著下降。
針狀焦是炭素材料中大力發(fā)展的一個優(yōu)質(zhì)品種，其外觀為銀灰色、有金屬光澤的多孔固體，其結(jié)構(gòu)具有明顯流動紋理，孔大而少且略呈橢圓形，顆粒有較大的長寬比，有如纖維狀或針狀的紋理走向，摸之有潤滑感。目前，人們研究的焦點(diǎn)主要在于針狀焦的制備上，而對于其進(jìn)一步的應(yīng)用，還僅僅局限于制造高功率和超高功率電極。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種高耐磨聚酰胺/聚酮合金，制備得到的材料具有優(yōu)異的耐磨性、力學(xué)性能和良好尺寸穩(wěn)定性，可用于制造汽車、電子電器和各種機(jī)械用傳動部件以及需要高強(qiáng)度、高耐磨和尺寸穩(wěn)定性要求的制件。
具體技術(shù)方案如下：
一種高耐磨聚酰胺/聚酮合金，其原料包括聚酰胺、聚酮、相容劑和其它助劑，還包括針狀焦；所述的相容劑為乙烯-馬來酸酐交替共聚物。
本發(fā)明中首次將針狀焦用于聚酰胺/聚酮合金體系，經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，針狀焦的加入可以提高聚酰胺/聚酮合金材料的耐磨性能。
本發(fā)明中采用乙烯-馬來酸酐交替共聚物作為相容劑，在極低的添加量下，即可顯著提高聚酰胺-聚酮體系的相容性，同時提高樹脂基體和針狀焦的界面結(jié)合強(qiáng)度，因其用量極低，不會出現(xiàn)類似橡膠相容劑導(dǎo)致的力學(xué)性能尤其是強(qiáng)度性能的劣化。同時我們發(fā)現(xiàn)該相容劑相對于目前能夠工業(yè)合成的其他類型的馬來酸酐共聚物，如苯乙烯-馬來酸酐無規(guī)共聚物(sma)材料，材料的力學(xué)性能得到大幅提高。
作為優(yōu)選，所述的高耐磨碳材料增強(qiáng)聚酰胺/聚酮合金由以下重量百分比的原料組分制成：
所述的針狀焦包括石油系針狀焦和煤系針狀焦，作為優(yōu)選，所述針狀焦為石油系針狀焦。經(jīng)試驗發(fā)現(xiàn)，石油系針狀焦相比于煤系針狀焦，在相同的處理條件下，合金材料的力學(xué)性能更佳。進(jìn)一步優(yōu)選為表面經(jīng)過有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑處理、粒徑為1250目的石油系針狀焦。
作為優(yōu)選，所述聚酰胺選自長碳鏈尼龍，如pa610、pa1010、pa12等。
作為優(yōu)選，所述聚酰胺選自相對粘度為2.0～2.4的pa610，進(jìn)一步優(yōu)選的相對粘度為2.0。優(yōu)選pa610的理由為該材料目前市場合成較為成熟，價格相對較低，同時材料的綜合性能較好。優(yōu)選的相對粘度范圍下，pa610的注射加工性能最佳。
作為優(yōu)選，所述的聚酮選自脂肪族聚酮，脂肪族聚酮為一氧化碳、乙烯和丙烯的三元共聚物。進(jìn)一步優(yōu)選，所述脂肪族聚酮的熔點(diǎn)為215～225℃，熱變形溫度為90～100℃。上述優(yōu)選的脂肪族聚酮在pa610中具有更好的分散性。
作為優(yōu)選，所述相容劑的分子量為20000～30000。該分子量范圍下的相容劑，在基體中的分散性能最佳，由此獲得的相容效率最高。
作為優(yōu)選，所述的其它助劑包括復(fù)合熱穩(wěn)定劑和潤滑劑。
進(jìn)一步優(yōu)選，所述的復(fù)合熱穩(wěn)定劑選自受阻酚類穩(wěn)定劑、亞磷酸酯類穩(wěn)定劑、受阻胺類穩(wěn)定劑中的至少兩種；
進(jìn)一步優(yōu)選，所述的潤滑劑選自硬脂酸鹽類潤滑劑和/或聚酯類潤滑劑。
在對上述原料參數(shù)進(jìn)一步限定的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步優(yōu)選，所述的高耐磨聚酰胺/聚酮合金由以下重量百分比的原料組分制成：
所述高耐磨碳材料增強(qiáng)聚酰胺/聚酮合金的制備方法如下：
將聚酰胺和聚酮樹脂在高速混合機(jī)中高速混合后從第一加料器(主喂料)加入擠出機(jī)；然后把相容劑、潤滑劑及復(fù)合穩(wěn)定劑由高混機(jī)高速混合后，由第二加料器加入擠出機(jī)；針狀焦加入偶聯(lián)劑，并用高速粉碎機(jī)粉碎至1250目后，由第三加料器加入雙螺桿擠出機(jī)，材料擠出后經(jīng)過水冷、切粒，然后包裝。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明采用聚酰胺作為主要樹脂基體，以乙烯-馬來酸酐交替共聚物作為相容劑，在相容劑極低的添加量下，即可顯著提高聚酰胺與聚酮的相容性，從而得到高耐磨、低吸水的合金，同時未導(dǎo)致合金力學(xué)性能的劣化；
2、本發(fā)明在聚酰胺/聚酮體系中加入針狀焦，意外發(fā)現(xiàn)可以進(jìn)一步改善合金的耐磨性能；
3、本發(fā)明制備得到的材料具有優(yōu)異的耐磨性和良好尺寸穩(wěn)定性，可用于制造汽車、電子電器和各種機(jī)械用傳動部件以及需要高強(qiáng)度、高耐磨和尺寸穩(wěn)定性要求的制件。
具體實施方式
實施例1～4
按照表1中各實施例的物料配比(如無特殊說明，以下的配比均為重量百分比)將聚酰胺(pa610)和聚酮樹脂(akro-palstic，牌號pk-hm)在高速混合機(jī)中高速混合2min后從第一加料器(主喂料)加入擠出機(jī)；然后把乙烯-馬來酸酐共聚物(凡特魯斯e60)、潤滑劑及復(fù)合穩(wěn)定劑由高混機(jī)高速混合3min，由第二加料器加入擠出機(jī)；石油系針狀焦(comocoinc)加入0.1％的kh550偶聯(lián)劑，用高速粉碎機(jī)粉碎至1250目后由第三加料器加入雙螺桿擠出機(jī)。
擠出機(jī)溫度分布如下：由進(jìn)料段到機(jī)頭分別為：245～265℃、245～265℃、245～255℃、235～245℃、230～245℃、220～230℃、220～230℃、210～230℃，模頭：235～255℃，材料擠出后經(jīng)過水冷、切粒，然后包裝。粒料在鼓風(fēng)干燥箱，110℃放置4小時，然后由注射成型機(jī)制備測試樣條。
實施例5
物料配比及加工工藝與實施例1中完全相同，區(qū)別僅在于采用的針狀焦為煤系針狀焦(國產(chǎn))，具體配比列于下表1中。
對比例1
物料配比及加工工藝與實施例4中完全相同，區(qū)別僅在于采用的相容劑為苯乙烯-馬來酸酐共聚物(polyscopesz26080)，具體配比列于下表1中。
對比例2
按照表1中各實施例的物料配比(如無特殊說明，以下的配比均為重量百分比)將聚酰胺(pa610)和聚酮樹脂(akro-palstic，牌號pk-hm)在高速混合機(jī)中高速混合2min后從第一加料器(主喂料)加入擠出機(jī)；然后把乙烯-馬來酸酐共聚物(凡特魯斯e60)、潤滑劑及復(fù)合穩(wěn)定劑由高混機(jī)高速混合3min，由第二加料器加入擠出機(jī)；
擠出機(jī)溫度分布如下：由進(jìn)料段到機(jī)頭分別為：245～265℃、245～265℃、245～255℃、235～245℃、230～245℃、220～230℃、220～230℃、210～230℃，模頭：235～255℃，材料擠出后經(jīng)過水冷、切粒，然后包裝。粒料在鼓風(fēng)干燥箱，110℃放置4小時，然后由注射成型機(jī)制備測試樣條。
表1
對按上述配方制得合金材料進(jìn)行性能測試，結(jié)果列于下表2中：
表2
*耐磨試驗方法如下：
試驗在xm-1型耐磨試驗機(jī)上進(jìn)行，負(fù)荷為210n、轉(zhuǎn)速180rpm、時間630min。將材料加工成10mm×20mm×20mm的試樣，對磨面為45#鋼，兩者磨面均用no.900金剛砂紙預(yù)打磨100次，用電子天平測量摩擦損耗。