專利名稱：一種具有高自潤滑性和高耐磨損性尼龍樹脂的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種具有高自潤滑性和高耐磨損性尼龍樹脂的制備方法，屬高分子材料技術領域。
各種尼龍樹脂(PA)，因其具有較高的拉伸、壓縮和剪切強度，具有較好的抗腐蝕性、耐熱性和耐磨損性，在工業上用來制作各種軸承、齒輪、輥軸、蝸輪、轉向軸節，襯套等承擔動力傳動傳導的零部件使用，已有較長的歷史，但尼龍存在著吸水性強、耐蠕變性差等缺點。而且隨著工業的發展，對尼龍的耐磨損性和自潤滑性的要求也越來越高，為了適應更廣泛的工業用途和更苛刻的使用條件，人們對尼龍耐摩擦磨損性的改良也有較多的研究。改善尼龍摩擦磨損性能的方法已有很多報道，一般采用較多的方法是，在尼龍樹脂中添加如聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等自身摩擦系數較低的高分子材料，添加如硅油、礦物油、有機脂等潤滑油，或添加碳纖維、芳胺纖維纖維、二硫化鉬(MoS2)、石墨等有機/無機纖維或粉體狀潤滑材料等等。以上方法，雖然可以在一定程度上改善尼龍樹脂的摩擦磨損性能，但往往存在著價格性能比差、材料物性強度低、材料加工性差等一系列缺點。
本發明的目的提出一種具有高自潤滑性和高耐磨損性尼龍樹脂的制備方法。以達到1)提高尼龍樹脂的PV值，該PV值即試樣表面發生熔融時，載荷與線速度的乘積，解決其制品在低載荷下發塵表面熔融，只能在低速低負荷條件下使用的問題；2)降低尼龍樹脂的摩擦系數，使其可以在無油自潤滑的條件下長期使用；3)改善尼龍樹脂的耐磨損性能，提高其使用壽命等目的。
本發明提出的具有高自潤滑性和高耐磨損性尼龍樹脂的制備方法，主要由下列物質相配合，并通過混合、熔融混煉、造粒等過程制造而成。
a.尼龍樹脂以重量計100份b.超高分子量聚乙烯樹脂0.5～5.0wt％(對尼龍樹脂)c.低分子量聚烯烴蠟1.0～5.0wt％(同上)d.脂肪酸酰胺類表面活性劑0.1～2.0wt％(同上)本發明提出的具有高自潤滑性和高耐磨損性特征的尼龍樹脂，是將所列組分按一定比例混合后，經螺桿擠出機，在螺桿轉數為15～150轉/分、料筒溫度為200～270℃條件下熔融混煉、造粒而成。
(1)上述所指的尼龍樹脂，系指由C原子數為4～12的脂肪族、脂環族或芳香族的二元酸、二元胺及ω-氨基酸等為原料合成的聚酰胺類均聚物或共聚物，這些均聚物或共聚物通常被稱之為尼龍樹脂，如尼龍6、尼龍10、尼龍11、尼龍12、尼龍46、尼龍66、尼龍610、尼龍1010、尼龍6T、尼龍6I或尼龍MXD6等等。
(2)上述的超高分子量聚乙烯樹脂，為分子量為75萬以上的聚乙烯樹脂。
(3)上述的低分子量聚烯烴蠟，是指以-[CH2]-為重復單元或主要重復單元的，一般在分子量500～5000范圍的均聚物或共聚物；也可以是前述均聚物及共聚物的氧化物或鹵化物，但其氧含量或鹵素含量一般應低于5wt％。
(4)上述的脂肪酸酰胺類表面活性劑，系指各種脂肪酸和各種脂肪族胺或脂肪族二胺，經酰胺化而成的表面活性劑類物質。
下面介紹
具體實施例方式實施例1在日本宇部興產公司生產的通用型尼龍6樹脂(1013B)100份中，添加分子量為425萬的超高分子量聚乙烯樹脂1.0wt％、分子量為2000的低分子量聚乙烯蠟2.0wt％、乙撐雙硬脂酰胺1.0wt％均勻混合，并采用上海擠出機廠Φ30型單螺桿擠出機，在螺桿溫度為200～230℃、轉數為70rpm條件下造粒，而后，采用浙江鎮達機械公司ZT-630型注射機制成摩擦磨損性能測試試樣和拉伸試樣。采用宣化材料試驗機廠制M-200型磨損試驗機，測試了摩擦磨損性能測試試樣的摩擦系數，比磨損率及PV值等。數值如表1所示。
M-200型磨損試驗機測試時試樣固定不動，摩擦副轉動，摩擦副選用45#鋼，表面粗糙度Ra＝0.8，直徑50mm，摩擦時轉速為200rpm(線速度31.44m/min)。各摩擦磨損性能定義如下，a)恒載摩擦系數μt在100N的恒定載荷下，測定1個小時所得的平均摩擦系數。b)變載摩擦系數μp及PV值從50N的載荷起，每隔10min加載50N直至試樣表面熔融。在此，變載摩擦系數μp為50～300N載荷下所得摩擦系數的平均值。PV值為試樣表面發生熔融時載荷及線速度的乘積。c)比磨損率Wa在固定載荷300N，固定線速度31.44m/min的條件下，摩擦5個小時后用感量為1/1000的電子天平測定試樣的磨損質量，按式Wa＝(m1-m2)/(ρ·P·V·t)計算。式中，m1、m2試驗前后試樣質量(g)；(ρ試樣密度(g/cm3)；P載荷(N)；V轉速(m/s)；t測試時間(s)。
實施例2除將低分子量聚乙烯蠟分子量改為1000，添加量改為4.0wt％外，試樣制作條件及摩擦磨損性能測試條件均同實施例1，數值如表1所示。
實施例3除將超高分子量聚乙烯樹脂添加量改為2.0wt％、將乙撐雙硬脂酰胺改為己撐雙硬脂酰胺，添加量改為2.0wt％外，試樣制作條件及摩擦磨損性能測試條件均同實施例1，數值如表1所示。
實施例4除超高分子量聚乙烯樹脂的分子量改為150萬，將低分子量聚乙烯蠟添加量改為4.0wt％，將乙撐雙硬脂酰胺改為己撐雙硬脂酰胺外，試樣制作條件及摩擦磨損性能測試條件均同實施例1，數值如表1所示。
實施例5除將超高分子量聚乙烯樹脂的添加量改為5.0wt％、低分子量聚乙烯蠟分子量改為1000，添加量改為1.0wt％、乙撐雙硬脂酰胺添加量改為0.5wt％外，試樣制作條件及摩擦磨損性能測試條件均同實施例1，數值如表1所示。
實施例6除將低分子量聚乙烯蠟分子量改為1000，添加量改為4.0wt％、乙撐雙硬脂酰胺改為硬脂酰胺外，試樣制作條件及摩擦磨損性能測試條件均同實施例1，數值如表1所示。
實施例7除將低分子量聚乙烯蠟改為氧化乙烯蠟(含氧量1％)，添加量改為4.0wt％外，試樣制作條件及摩擦磨損性能測試條件均同實施例1，數值如表1所示。
實施例8除將尼龍6樹脂改為尼龍66樹脂(東麗CM3007)，低分子量聚乙烯蠟分子量改為1000，添加量改為4.0wt％，且試樣制作時擠出機的料筒溫度改為為200～270℃、轉數為100rpm外，試樣制作條件及摩擦磨損性能測試條件均同實施例1，數值如表1所示。
比較例1采用和實施例1同樣的尼龍6樹脂，直接用注射機制成摩擦磨損性能測試試樣，并采用和實施例1同樣的方法進行摩擦磨損性能測試，數值如表1所示。
比較例2除將雙硬脂酸酰胺1.0wt％改為硬脂酸鈣1.0wt％外，試樣制作條件及摩擦磨損性能測試條件均同實施例2，數值如表1所示。
比較例3采用和實施例8同樣的尼龍66樹脂，直接用注射機制成摩擦磨損性能測試試樣，并采用和實施例1同樣的方法進行摩擦磨損性能測試，數值如表1所示。
表1實施例及比較例試樣的摩擦磨損性能
權利要求
1.一種具有高自潤滑性和高耐磨損性尼龍樹脂的制備方法，其特征在于，所用原料為a.尼龍樹脂以重量計100份b.超高分子量聚乙烯樹脂占尼龍樹脂的0.5～5.0wt％c.低分子量聚烯烴蠟占尼龍樹脂的1.0～5.0wt％)d.脂肪酸酰胺類表面活性劑占尼龍樹脂的0.1～2.0wt％上述的尼龍樹脂，是指由C原子數為4～12的脂肪族、脂環族或芳香族的二元酸、二元胺及ω-氨基酸為原料合成的聚酰胺類均聚物或共聚物，上述的的超高分子量聚乙烯樹脂，為分子量為75萬以上的聚乙烯樹脂，上述的的低分子量聚烯烴蠟，是指以-[CH2]-為重復單元的，分子量為500～5000范圍的均聚物或共聚物；或前述均聚物及共聚物的氧化物或鹵化物，其氧含量或鹵素含量應低于5wt％，上述的脂肪酸酰胺類表面活性劑，是脂肪酸和脂肪族胺或脂肪族二胺，經酰胺化而成的表面活性劑類物質，將上述所列組分按比例混合后，經螺桿擠出機，在螺桿轉數為15～150轉/分、料筒溫度為200～270℃條件下熔融混煉、造粒而成。
全文摘要
本發明涉及一種具有高自潤滑性和高耐磨損性尼龍樹脂的制備方法,以尼龍樹脂、超高分子量聚乙烯樹脂、低分子量聚烯烴蠟、脂肪酸酰胺類表面活性劑為原料,將所列組分按一定比例混合后,經螺桿擠出機,在一定溫度下熔融混煉、造粒而成。本發明的方法可解決制品在低載荷下發生表面熔融,只能在低速低負荷條件下使用的問題;降低尼龍樹脂的摩擦系數,在無油自潤滑的條件下長期使用;改善尼龍樹脂的耐磨損性能,提高其使用壽命。
文檔編號C08L77/00GK1270189SQ0010616
公開日2000年10月18日 申請日期2000年4月28日 優先權日2000年4月28日
發明者于建, 秦燕 申請人:清華大學