[发明专利]一种连续长纤维增强耐高温尼龙复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于耐高温尼龙复合材料技术领域，涉及一种具有阻燃性、高耐磨性和高自润滑性连续长纤维增强耐高温尼龙复合材料及其制备方法。

背景技术

半芳香族和芳香族耐高温尼龙由于在主链中导入了芳香环，耐热性和力学性能大大提高，吸水率下降，尺寸稳定性好。芳香族和半芳香族耐高温尼龙在高温、超低温、高真空和有化学介质的场合下具有更好的耐磨性能，特别适合用作滑动部件如制造齿轮、涡轮、凸轮等传动零件，以及轴承、衬套、导轨、活塞等耐磨、减摩零件及一般的结构零件。但单独的半芳香族和半芳香族耐高温尼龙树脂阻燃性能不够，强度不高，耐磨性差，在高速摩擦中磨损量大，很难满足在高负荷下长期具有表面耐磨损和低摩擦性质的自润滑工程结构材料的使用要求。

超高分子量聚乙烯具有相对低的摩擦系数、优异的自润滑性能以及优良的冲击韧性和化学稳定性，因而广泛地应用于纺织、造纸、化工、矿山及机械等领域，利用超高分子量聚乙烯优异的柔韧性、自润滑性在改善抗冲击性能、降低吸水率的同时还能改善尼龙的其它性能,如降低尼龙摩擦系数提高材料耐磨性等，为了进一步提高耐高温尼龙复合材料的耐磨性和自润滑性，采用添加超高分子量聚乙烯和聚四氟乙烯复合润滑减摩剂的方法。另一方面超高分子量聚乙烯强度不高，刚性较小，用它改性尼龙的同时，不可避免地会带来共混材料刚性和强度的降低，为了使材料具有良好韧性，同时又具有高的刚性和强度，可以通过无机纳米粒子、晶须和纤维来进行增强。为了进一步提高耐高温尼龙的自润滑性和耐磨性，还加入了聚四氟乙烯，由于聚四氟乙烯是难燃的聚合物，其在提高复合材料自润滑性和耐磨性的同时，减少阻燃剂的添加量。

钛酸钾晶须用于增强聚合物的增强效果特别好，可用于开发各种新型高水平的轻质、高比强度、耐磨的增强聚合物复合材料，而且适合制作各种形状复杂、薄壁、表明光洁漂亮的精密增强部件。纳米二氧化硅不仅仅能够提高复合材料的耐磨性，而且能够提高复合材料的机械性能，尤其能极大的提高复合材料的冲击强度。

与传统双螺杆挤出纤维增强耐高温尼龙复合材料相比，采用连续长纤维增强热塑性材料的浸渍包覆设备，所得纤维增强耐高温尼龙复合材料颗粒中，长玻纤沿复合材料颗粒长度方向彼此平行排列，且长度与复合材料颗粒长度相同，复合材料具有更好的机械性能、耐热性及尺寸稳定性。

专利CN 101134844 A提供了一种可用于纺织无纤维梭子的尼龙66组合物，其专利中也用到了超高分子量聚乙烯作为耐磨剂，但是未用到钛酸钾晶须和聚四氟乙烯，其基体材料也仅仅为PA66和PA6，未用到耐高温尼龙；专利CN 1607219 A提供了一种高自润滑、耐磨、增强尼龙工程塑料合金及制造方法，虽然其专利也用到了玻璃微珠、钛酸钾晶须、聚四氟乙烯和超高分子量聚乙烯，但是其并未用到连续纤维进行增强，也未采用连续长纤维增强热塑性材料的浸渍包覆设备来制备复合材料；专利CN 101134844 A提供了一种阻燃耐磨半芳香聚酰胺组合物，虽然其专利中用到了耐高温聚酰胺，但是并未用连续长纤维进行增强，而且所用耐磨剂和自润滑剂也不同。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有阻燃性、高耐磨性和高自润滑性连续长纤维增强耐高温尼龙复合材料及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

本发明提供了一种连续长纤维增强耐高温尼龙复合材料，由包括以下重量百分含量的组分制成：

所述耐高温尼龙树脂选自熔点为290～330℃之间的半芳香族和全芳香族尼龙中的一种或一种以上；其中：所述半芳香族耐高温尼龙为聚对苯二甲酰癸二胺、聚邻苯二甲酰壬二胺、聚对苯二甲酰己二胺-co-己二酰己二胺共聚物、聚对苯二甲酰壬二胺、聚对苯二甲酰十二碳二胺或聚邻苯二甲酰癸二胺中的一种或一种以上；所述全芳香族耐高温尼龙为聚邻苯二甲酰胺或聚对苯二酰对苯二胺中的一种或两种的组合物。

所述马来酸酐接枝耐高温尼龙中的耐高温尼龙基体为半芳香族或全芳香族尼龙中的一种或一种以上；其中：所述半芳香族耐高温尼龙为聚对苯二甲酰癸二胺、聚邻苯二甲酰壬二胺、聚对苯二甲酰己二胺-co-己二酰己二胺共聚物、聚对苯二甲酰壬二胺、聚对苯二甲酰十二碳二胺或聚邻苯二甲酰癸二胺中的一种或一种以上；所述全芳香族耐高温尼龙为聚邻苯二甲酰胺或聚对苯二酰对苯二胺中的一种或两种的组合物。

所述连续增强纤维为连续长玻璃纤维、连续长玄武岩纤维、连续长碳纤维或连续长芳纶纤维中的一种或一种以上，纤维直径为9～13μm；优选连续长玄武岩纤维。

所述阻燃剂为磷系阻燃剂或溴系阻燃剂中的一种或一种以上。