本發明屬于高分子材料領域，具體涉及一種耐高溫低磨耗尼龍66組合物及其制備方法。
背景技術：
尼龍66是聚酰胺樹脂中最早合成開發、相對廉價的品種之一，具有質輕、力學強度高和容易成型加工的特點，同時具有摩擦系數低、耐油、自潤滑性和耐腐蝕等優良的綜合性能，在許多行業中獲得了良好的應用。純尼龍66易吸水，機械性能、自潤滑和耐磨性能不能滿足高溫低磨耗零部件的要求，但可以通過添加增強材料、耐磨劑等助劑，改善其機械強度、耐磨性能，成為高耐磨材料。
中國專利cn102816428a公開了一種剛韌適中的抗老化潤滑尼龍66材料，采用無機粉末、耐磨劑、增韌劑、抗老化助劑、內潤滑加工助劑等對尼龍66材料進行復合改性。可廣泛應用在潤滑軸承、軸套、齒輪、軸承保持架等需要潤滑、耐老化等部件。該專利主要解決了在濕熱環境中耐磨尼龍66材料機械性能大幅度降低、老化的問題。
中國專利cn103540128a公開了一種耐磨碳纖維增強尼龍66樹脂組合物及其制備方法，主要解決現有耐磨碳纖維增強尼龍66樹脂組合物沖擊強度較低，而加入沖擊改性劑后拉伸強度又會降低的問題。可用于注塑加工齒輪、軸承、滑輪、機械泵轉子等機器零部件的工業生產中。
中國專利cn102051043a公開了一種高耐磨耐寒增韌尼龍復合材料，其組成及各組成的重量百分比如下：尼龍樹脂69.5％～95％、增韌劑2％～9％、耐磨劑0.5％～20％、加工助劑1％～2％，上述各組成的配比之和為100％；所述增韌劑為馬來酸酐接枝聚合物，所述耐磨劑為二硫化鉬或聚四氟乙烯微粉。該專利解決了耐磨尼龍在寒冷條件下的正常使用問題。
以上專利均未對高溫條件下使尼龍66保持較低的磨耗量做為研究課題。一些高速相對運轉的軸承、軸承保持架、滑輪、滑件、齒輪等在長期使用過程中溫度快速上升，而尼龍66的最高長期使用溫度(rti值)不高，隨著溫度的上升，分子間的氫鍵急速降低，分子間結合力變弱，強度大幅降低，動摩擦系數逐漸增大，當溫度超過rti值時，材料表面逐漸被熱氧老化降解而變的疏松，造成磨耗量急劇增加，導致零部件的損壞。
技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種耐高溫低磨耗尼龍66組合物及其制備方法，使尼龍66組合物可長期在180℃以下高溫中使用，并保持較低的摩擦系數和磨耗量。
本發明所采取的技術方案是：
一種耐高溫低磨耗尼龍66組合物，按質量百分比由以下原料組成：
尼龍6640-80％；
玻璃纖維10-45％；
二硫化鉬0.5-5.0％；
石墨烯0.2-5.0％；
耐熱劑0.5-5.0％；
抗氧劑0.2-1.0％；
潤滑劑0.1-5.0％。
所述尼龍66的相對粘度為2.2～3.2。
所述的玻璃纖維為表面經硅烷偶聯劑改性的無堿玻璃纖維，其直徑范圍為7μm～15μm。
所述的二硫化鉬為微粉狀，其粒徑范圍為100目～10000目。
所述的石墨烯為微粉狀的氧化石墨烯，層數為1～3層。
所述的耐熱劑為銅鹽的復合物。
所述的抗氧劑是受阻酚類、亞磷酸酯類、受阻胺類、無機磷酸鹽類中的至少一種。
所述的潤滑劑為硅酮粉、硬脂酸、硬脂酸鹽、褐煤酸鹽、石蠟、聚乙烯蠟、ebs、pets、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的至少一種。
一種耐高溫低磨耗尼龍66組合物的制備方法，包括以下步驟：
1)把除玻璃纖維外的各組分按比例稱取，攪拌混合，制得預混料；
2)在雙螺桿擠出機的主進料口加入預混料，從側進料口加入玻璃纖維，擠出造粒即可。
所述的雙螺桿擠出機為齒合型同向平行雙螺桿擠出機，長徑比≥32:1；雙螺桿擠出機各區設置溫度范圍為245℃～305℃。
本發明的有益效果是：
本發明制得的耐高溫低磨耗尼龍66組合物對熱氧、水汽具有高阻隔性，分子間有銅鹽絡合防止尼龍66脫氫、脫水，可長期在180℃以下高溫中使用，并保持了低摩擦系數和低磨耗量。
本發明在耐高溫低磨耗尼龍66組合物中同時加入二硫化鉬、石墨烯和耐熱劑，在高溫時發揮了協同作用，優勢在于：
1、二硫化鉬增加了尼龍66的耐磨性，降低了摩擦系數；
2、石墨烯增加了尼龍66的耐磨性和自潤滑性，并且對熱氧、水汽具有高阻隔性，防止加工過程和高溫使用時尼龍66的老化降解；
3、耐熱劑中的銅鹽與酰胺基形成穩定的絡合物，提高了尼龍66的長期使用溫度和在高溫下分子的致密度，防止尼龍66在高溫下脫氫、脫水而降解。
具體實施方式
一種耐高溫低磨耗尼龍66組合物，按質量百分比由以下原料組成：
尼龍6640-80％；
玻璃纖維10-45％；
二硫化鉬0.5-5.0％；
石墨烯0.2-5.0％；
耐熱劑0.5-5.0％；
抗氧劑0.2-1.0％；
潤滑劑0.1-5.0％。
優選的，所述尼龍66的相對粘度為2.2～3.2；進一步優選的，可選用神馬實業股份有限公司的pa66epr24(相對粘度2.45±0.05)、pa66epr27(相對粘度2.67±0.05)或pa66epr32(相對粘度3.2±0.1)的其中一種。
優選的，所述的玻璃纖維為表面經硅烷偶聯劑改性的無堿玻璃纖維，其直徑范圍為7μm～15μm。
優選的，所述的二硫化鉬為微粉狀，其粒徑范圍為100目～10000目。
優選的，所述的石墨烯為微粉狀的氧化石墨烯，層數為1～3層；進一步優選的，所述的石墨烯為中國科學院成都有機化學有限公司的tngo-3。
優選的，所述的耐熱劑為銅鹽的復合物；進一步優選的，所述的耐熱劑為鹵化亞銅的復合物；再進一步優選的，所述的耐熱劑為銅鹽、鹵素化合物和硬脂酸鹽的復合物；更進一步優選的，所述的耐熱劑為德國布呂格曼公司的h3336。
優選的，所述的抗氧劑是受阻酚類、亞磷酸酯類、受阻胺類、無機磷酸鹽類中的至少一種；進一步優選的，所述的抗氧劑為抗氧劑1010、168、1098、626、h10中的至少一種；再進一步優選的，所述的抗氧劑為天津利安隆新材料股份有限公司的thanox系列的1010、168、1098、626、布呂格曼的h10中的至少一種。
優選的，所述的潤滑劑為硅酮粉、硬脂酸、硬脂酸鹽、褐煤酸鹽、石蠟、聚乙烯蠟、ebs(n,n’-乙撐雙硬脂酰胺)、pets(季戊四醇雙硬脂酸酯)、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物中的至少一種；進一步優選的，所述的潤滑劑為硅酮粉、乙烯丙烯酸共聚蠟中的至少一種。進一步的，所述的硅酮粉其分子量為50萬～80萬。
一種耐高溫低磨耗尼龍66組合物的制備方法，包括以下步驟：
1)把除玻璃纖維外的各組分按比例稱取，攪拌混合，制得預混料；
2)在雙螺桿擠出機的主進料口加入預混料，從側進料口加入玻璃纖維，擠出造粒即可。
優選的，所述攪拌混合的操作條件為：溫度120℃，轉速800rpm，攪拌時間2min～5min。
優選的，所述的雙螺桿擠出機為齒合型同向平行雙螺桿擠出機，長徑比≥32:1；雙螺桿擠出機各區設置溫度范圍為245℃～305℃；進一步的，所述的雙螺桿擠出機其長徑比為(36～48)：1。
以下通過具體的實施例對本發明的內容作進一步詳細的說明。
實施例1：
采用如下原材料：
尼龍66(神馬實業股份有限公司的pa66epr27，相對粘度2.67±0.05)75.2kg
玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司經過硅烷偶聯處理的無堿玻璃纖維ecs301cl-3)15kg
二硫化鉬(長沙市京華粉體材料有限公司合成二硫化鉬)2.5kg
石墨烯(中國科學院成都有機化學有限公司的氧化石墨烯粉末tngo-3)2.5kg
耐熱劑(德國布呂格曼公司的h3336，銅鹽復合物)3.5kg
抗氧劑(天津利安隆新材料股份有限公司1098與168按1:1互配)0.7kg
潤滑劑(藍星中藍晨光化工研究設計院有限公司的硅酮粉，gm100)0.6kg
將除玻璃纖維以外的組分按重量百分比投入到高速攪拌機中，在120℃、800轉/分鐘的條件下攪拌2-5分鐘，制得預混料；選用長徑比為36：1的齒合型同向平行雙螺桿擠出機，各區設置溫度范圍為245-305℃，將預混料經過雙螺桿擠出機主進料口喂入擠出機中，同時將玻璃纖維經雙螺桿擠出機的側進料口喂入擠出機中，經過拉條、水冷、除濕、切粒，制得耐高溫低磨耗尼龍66組合物。
實施例2：
采用如下原材料：
尼龍66(神馬實業股份有限公司的pa66epr32，相對粘度3.2±0.1)67.3kg
玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司的經硅烷偶聯劑處理的無堿玻璃纖維ecs5301hp)25kg
二硫化鉬(嵩縣開拓者鉬業有限公司的高純度合成超細二硫化鉬)1.5kg
石墨烯(中國科學院成都有機化學有限公司的氧化石墨烯粉末tngo-3)4.5kg
耐熱劑(德國布呂格曼公司的h3336，銅鹽復合物)0.6kg
抗氧劑(天津利安隆新材料股份有限公司的1010與626按1:1互配)0.5kg
潤滑劑(美國霍尼韋爾公司乙烯丙烯酸共聚蠟，ac540a)0.6kg
將除玻璃纖維以外的組分按重量百分比投入到高速攪拌機中，在120℃、800轉/分鐘的條件下攪拌2-5分鐘，制得預混料；選用長徑比為40：1的齒合型同向平行雙螺桿擠出機，各區設置溫度范圍為245-305℃，將預混料經過雙螺桿擠出機主進料口喂入擠出機中，同時將玻璃纖維經雙螺桿擠出機的側進料口喂入擠出機中，經過拉條、水冷、除濕、切粒，制得耐高溫低磨耗尼龍66組合物。
實施例3：
采用如下原材料：
尼龍66(神馬實業股份有限公司的pa66epr24，相對粘度2.45±0.05)55.6kg
玻璃纖維(中國巨石股份有限公司的經過硅烷偶聯劑處理過的無堿玻璃纖維er13-988a-2000)30kg
二硫化鉬(長沙市京華粉體材料有限公司合成二硫化鉬)5kg
石墨烯(中國科學院成都有機化學有限公司的氧化石墨烯粉末tngo-3)4kg
耐熱劑(德國布呂格曼公司的h3336，銅鹽復合物)3.5kg
抗氧劑(天津利安隆新材料股份有限公司1010與626按1:1互配)0.9kg
潤滑劑(藍星中藍晨光化工研究設計院有限公司的硅酮粉，gm100)1.0kg
將除玻璃纖維以外的組分按重量百分比投入到高速攪拌機中，在120℃、800轉/分鐘的條件下攪拌2-5分鐘，制得預混料；選用長徑比為40：1的齒合型同向平行雙螺桿擠出機，各區設置溫度范圍為245-305℃，將預混料經過雙螺桿擠出機主進料口喂入擠出機中，同時將玻璃纖維經雙螺桿擠出機的側進料口喂入擠出機中，經過拉條、水冷、除濕、切粒，制得耐高溫低磨耗尼龍66組合物。
實施例4：
采用如下原材料：
尼龍66(神馬實業股份有限公司的pa66epr27，相對粘度2.67±0.05)45.6kg
玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司經過硅烷偶聯處理的無堿玻璃纖維ecs301hp)45kg
二硫化鉬(嵩縣開拓者鉬業有限公司的高純度合成超細二硫化鉬)4.5kg
石墨烯(中國科學院成都有機化學有限公司的氧化石墨烯粉末tngo-3)1.5kg
耐熱劑(德國布呂格曼公司的h3336，銅鹽復合物)1.5kg
抗氧劑(天津利安隆新材料股份有限公司1098與626按1:1互配)0.9kg
潤滑劑(美國霍尼韋爾公司乙烯丙烯酸共聚蠟，ac540a)1kg
將除玻璃纖維以外的組分按重量百分比投入到高速攪拌機中，在120℃、800轉/分鐘的條件下攪拌2-5分鐘，制得預混料；選用長徑比為48：1的齒合型同向平行雙螺桿擠出機，各區設置溫度范圍為245-305℃，將預混料經過雙螺桿擠出機主進料口喂入擠出機中，同時將玻璃纖維經雙螺桿擠出機的側進料口喂入擠出機中，經過拉條、水冷、除濕、切粒，制得耐高溫低磨耗尼龍66組合物。
對比例1：
采用如下原材料：
尼龍66(神馬實業股份有限公司pa66epr27，相對粘度2.67±0.05)78.5kg
玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司經過硅烷偶聯處理的無堿玻璃纖ecs301cl-3)15kg
二硫化鉬(嵩縣開拓者鉬業有限公司的高純度合成超細二硫化鉬)5kg
抗氧劑(天津利安隆新材料股份有限公司1098與626按1:1互配)0.9kg
潤滑劑(藍星中藍晨光化工研究設計院有限公司的硅酮粉，gm100)0.6kg
將除玻璃纖維以外的組分按重量百分比投入到高速攪拌機中，在120℃、800轉/分鐘的條件下攪拌2-5分鐘，制得預混料；選用長徑比為36：1的齒合型同向平行雙螺桿擠出機，各區設置溫度范圍為245-305℃，將預混料經過雙螺桿擠出機主進料口喂入擠出機中，同時將玻璃纖維經雙螺桿擠出機的側進料口喂入擠出機中，經過拉條、水冷、除濕、切粒，制得低磨耗尼龍66組合物。
對比例2：
采用如下原材料：
尼龍66(神馬實業股份有限公司pa66epr27，相對粘度2.67±0.05)48.8kg
玻璃纖維(重慶國際復合材料有限公司的表面經過硅烷偶聯劑處理過的無堿玻璃纖維ecs301hp)45kg
二硫化鉬(嵩縣開拓者鉬業有限公司的高純度合成超細二硫化鉬)5kg
抗氧劑(天津利安隆新材料股份有限公司的1098與626按1:1互配)0.6kg
潤滑劑(美國霍尼韋爾公司乙烯丙烯酸共聚蠟，ac540a)0.6kg
將除玻璃纖維以外的組分按重量百分比投入到高速攪拌機中，在120℃、800轉/分鐘的條件下攪拌2-5分鐘，制得預混料；選用長徑比為48：1的齒合型同向平行雙螺桿擠出機，各區設置溫度范圍為245-305℃，將預混料經過雙螺桿擠出機主進料口喂入擠出機中，同時將玻璃纖維經雙螺桿擠出機的側進料口喂入擠出機中，經過拉條、水冷、除濕、切粒，制得低磨耗尼龍66組合物。
將以上制得的尼龍66組合物，采用iso樣條模具、在注塑機上注塑出測試樣條。180℃磨耗量的樣條在熱老化箱中預處理，條件是180℃、1000小時，并在180℃環境中測磨耗量，其他測試樣條按iso標準預處理后測試。
本發明中各性能指標按iso標準測試，具體如下：
1、拉伸強度按iso527-2標準測試。
2、彎曲強度和彎曲模量按iso178標準測試。
3、懸臂梁缺口沖擊強度按iso180標準測試。
4、動摩擦系數按is08295標準測試。
5、磨耗量按iso9352-2012標準測試。
測試數據如下表1所示：
表1實施例和對比例的尼龍66組合物材料性能效果
從表中實施例和對比例測試結果可以看出：
1、本發明實施例1—實施例4均添加了石墨烯和耐熱劑，室溫下磨耗量更低。
2、在180℃高溫時，實施例1—實施例4的磨耗量是15～19％，比對比例1和對比例2室溫下的磨耗量低，對比例1和對比例2在180℃的磨耗量達74-82％，磨耗量大。
3、通過對比，本發明制備的耐高溫低磨耗尼龍66組合物在180℃以下高溫中具有較低的磨耗量，可長期在溫度≤180℃下使用。