[发明专利]纤维增强聚酰胺复合材料、齿轮及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及齿轮加工领域，更具体而言，涉及一种纤维增强聚酰胺复合材料、采用该纤维增强聚酰胺复合材料制成的齿轮以及该齿轮的制造方法。

背景技术

随着塑料工业的迅速发展，塑料齿轮在很多场合已经取代金属齿轮，并越来越广泛地应用于运动及动力传动的场合。

为了降低金属齿轮工作时的噪音、摩擦力和磨损水平，以及使齿轮具有阻燃、抗静电等性能，常采用复合材料制造高载荷的齿轮。在国内外矿业机械设备中，也有复合材料齿轮的身影，尤其是在手持式气动钻机上，相关技术中披露了一种碳纤维增强耐磨聚甲醛齿轮，其采用的基本树脂材料是聚甲醛，而聚甲醛的熔点低，虽然通过碳纤维增强可以使其热变形温度提高，但是提高有限，仅仅是应用于小扭矩的手持式气动钻机上，如果用于煤矿下面，在大扭矩的情况下，碳纤维增强耐磨聚甲醛齿轮仍然存在着较大的风险；而在大扭矩手持式气动钻机上使用渗氮金属齿轮，其质量是复合材料齿轮的5倍左右，同时金属齿轮还存在热线性膨胀系数大、易产生静电等缺点。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的第一个方面的目的在于，提供一种强度高、热线性膨胀系数小、质量密度小、具有阻燃、抗静电性能的纤维增强聚酰胺复合材料。

本发明的第二个方面的目的在于，提供一种采用该纤维增强聚酰胺复合材料制成的齿轮。

本发明的第三个方面的目的在于，提供一种纤维增强聚酰胺复合材料齿轮的制造方法。

为实现上述目的，本发明第一个方面的实施例提供了一种纤维增强聚酰胺复合材料，包括的组分以及各组分的质量含量为：聚酰胺基体组分：30%～92%；含碳纤维的纤维增强组分：5%～67%；含二硫化钼的润滑剂：2%～25%；弹性体：0.1%～15%；抗氧化剂：0.1%～1%；偶联剂：0.2%～5%。

本发明一个实施例提供的纤维增强聚酰胺复合材料，包括聚酰胺基体组分、含碳纤维的纤维增强组分、含二硫化钼的润滑剂、弹性体、抗氧化剂和偶联剂，其中聚酰胺基体组分可将复合材料体系中的各组分粘结在一起；纤维增强组分可提高复合材料的强度和硬度，改善复合材料的抗冲击能力；润滑剂用于提高复合材料的耐磨损性能；弹性体可提高基体聚合物的韧性，尤其是低温韧性，同时可以提高材料的表面抗磨损性；抗氧化剂可减少聚合物在加工过程中由于高温造成的分子链的断裂；偶联剂是分子“胶水”，可将增强组分和聚酰胺基体组分键接在一起，提高材料的力学性能。

综上所述，本发明提供的纤维增强聚酰胺复合材料，拉伸强度、弯曲强度、抗冲击强度等力学强度好，热线性膨胀系数小，阻燃、抗静电性能优良，即本发明提供的纤维增强聚酰胺复合材料综合性能良好。

另外，根据本发明上述实施例提供的纤维增强聚酰胺复合材料还具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述聚酰胺基体组分包含的组分及各组分在所述纤维增强聚酰胺复合材料中的质量含量为：聚酰胺树脂：30%～70%，聚苯硫醚：0%～20%，聚苯醚：0%～20%，改性环氧树脂：0%～5%；所述含碳纤维的纤维增强组分包含的组分及各组分在所述纤维增强聚酰胺复合材料中的质量含量为：碳纤维：5%～50%，玻璃纤维、有机聚合物纤维、金属纤维、纳米晶须、矿物质中的任意一种或几种：0%～20%；所述含二硫化钼的润滑剂包含的组分及各组分在所述纤维增强聚酰胺复合材料中的质量含量为：二硫化钼：1%～10%，聚四氟乙烯：1%～10%，碳化硅、硅油、高分子量聚乙烯粉末、石墨粉和碳纤维中的任意一种或几种：0%～5%；所述弹性体包含的组分及各组分在所述纤维增强聚酰胺复合材料中的质量含量为：有机硅树脂弹性体：0.1%～5%，聚氨酯类弹性体、聚烯烃类弹性体和丙烯酸类弹性体中的任意一种或几种：0%～10%。

根据本发明的一个实施例，所述玻璃纤维为无碱电子级玻璃纤维。

根据本发明的一个实施例，所述聚酰胺树脂包括聚酰胺树脂6和/或聚酰胺树脂66。

根据本发明的一个实施例，所述抗氧化剂包括抗氧化剂2246和/或2、6-二甲基-4-甲基苯酚。

根据本发明的一个实施例，所述偶联剂包括有机硅烷类偶联剂和/或钛酸酯类偶联剂。

本发明第二个方面的实施例提供了一种齿轮，采用上述任一实施例所述的纤维增强聚酰胺复合材料制成。