一种碳纤维改性耐磨材料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及改性耐磨材料领域，该材料适用于对耐磨和耐腐蚀有较高要求的化 工、机械零件等领域，具体涉及一种碳纤维改性耐磨材料。
【背景技术】
[0002] 尼龙是耐磨性优良的热塑性工程塑料，而普通尼龙66和尼龙6摩擦系数高于尼龙 1010 (聚癸二酰癸二胺)，且吸水率高，吸水后刚性会大幅下降。
[0003] 现有技术中，其他改性材料也使用了尼龙1010 (聚癸二酰癸二胺)和碳纤维或者玻 璃纤维等复合改性，如专利号是CN103897387A高强耐磨聚酰胺复合材料及其制备方法， 但是复合材料摩擦系数均高于〇. 17,仍然无法满足耐磨要求高的使用场合。
【发明内容】
[0004] 发明要解决的技术问题 本发明的目的在于克服上述技术不足，提供了一种碳纤维改性耐磨材料，本发明中将 尼龙1010、聚丙烯腈基碳纤维、耐磨剂、加工助剂按照重量百分比熔融挤出，在制备方法中 进行了改进，制备出一种新型的耐磨材料，该材料具有力学性能高、耐磨性好的优点，且吸 水率低，在湿度大的环境下制件刚性不会明显下降。
[0005] 技术方案 为达到上述目的，本发明提供的技术方案为： 一种碳纤维改性耐磨材料，组成成分包括尼龙1010 (聚癸二酰癸二胺)、聚丙烯腈基碳 纤维、耐磨剂、加工助剂。
[0006] 进一步的技术方案，各组分按照重量百分比如下： 尼龙 1010 55-86% 聚丙烯腈基碳纤维 10-30% 耐磨剂 3-15% 加工助剂 0. 3-0. 5%。
[0007] 进一步的技术方案，所述的尼龙1010是未改性树脂，熔点是200-2KTC。
[0008] 进一步的技术方案，所述的聚丙烯腈基碳纤维是强度高于T-300以上的连续 碳纤维或短切碳纤维。
[0009] 进一步的技术方案，所述的聚丙烯腈基连续碳纤维在制备过程中的添加方式 如下：将尼龙1010、耐磨剂、加工助剂按照比例加入高速混合机混合均勾，然后由双螺 杆挤出机主喂料口加入，聚丙烯腈基连续碳纤维由加纤口加入。
[0010] 进一步的技术方案，所述的聚丙烯腈基短切碳纤维在制备过程中的添加方式 如下：将尼龙1010、耐磨剂、加工助剂按照比例加入高速混合机混合均勾，然后由双螺 杆挤出机主喂料口加入，聚丙烯腈基短切碳纤维由侧喂料口加入。
[0011] 进一步的技术方案，双螺杆挤出机在制备过程中的加工温度是：加料段是 210-220°C;塑化段是 220-230°C;均化段 230-240°C;机头温度 215-235°C。
[0012] 进一步的技术方案，所述的耐磨剂为聚四氟乙烯、二硫化钼中的一种或者二者的 复合物，所述的耐磨剂复合物按照重量比例为聚四氟乙烯：二硫化钼=1 :1。
[0013] 进一步的技术方案，所述的加工助剂包括偶联剂、抗氧剂。
[0014] 进一步的技术方案，所述的偶联剂是硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂中的一种或 者二者的复配物，所述的偶联剂复配物按照重量比例为硅烷偶联剂：钛酸酯偶联剂 =0. 5 ： 1-1:1 ； 所述的抗氧剂是抗氧剂1〇98(N，N' -双-(3-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基） 己二胺）和抗氧剂168 (三[2. 4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯）的复配物，所述的抗氧化 剂复配物按照重量比例为抗氧剂1098 :抗氧剂168=0. 5 :1- 1:1。
[0015] 3.有益效果 采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果： 1、【背景技术】中的对比文件尽管使用了尼龙1010和短切玻璃纤维，但是由于尼龙66的 加入导致摩擦系数上升，此外对比文件中的尼龙1010的熔点在220°C以上会导致复合材料 注塑加工温度要求较高，且会影响复合材料的加工流动性，而本申请中以尼龙1010和聚丙 烯腈基碳纤维为主要原料，尼龙1010的熔点在200-2KTC之间，注塑加工温度范围较宽，且 流动性较好，从而有了制备出摩擦系数更低的耐磨材料的基础。
[0016] 2、本申请中使用聚丙烯腈基碳纤维，而碳纤维是一种含碳量高于90%的无机高分 子纤维，它是由有机纤维在惰性气氛中经高温（1500°C)碳化而成的纤维状而制得的，具有 高强度、耐高温、抗化学腐蚀、热膨胀系数和摩擦系数小等一系列优异性能；而对比文件中 使用的是短切玻璃纤维，相较于聚丙烯腈基碳纤维，其材料强度和润滑性都相差甚远。
[0017] 3、本申请中的聚丙烯腈基碳纤维是强度高于T-300以上的连续碳纤维或短切碳 纤维作为增强填料，可以得到机械强度更高的复合材料。
[0018] 4、本申请在制备过程中是将尼龙1010、耐磨剂、加工助剂按照比例加入高速混合 机混合均匀，然后由双螺杆挤出机主喂料口加入，聚丙烯腈基连续碳纤维由加纤口加入或 者聚丙烯腈基短切碳纤维由侧喂料口加入，这种加工方式可以更好地保留玻纤长度，提高 材料力学性能；而对比文件中是将所有原料一并投入高速混料机，然后一并投入双螺杆挤 出机挤出，这样会导致玻纤剪切过碎，力学性能下降。
[0019] 5、本申请中对双螺杆挤出机在制备过程中的加工温度进行设定，加料段是 210-220°C;塑化段是220-230°C;均化段230-240°C;机头温度215-235°C，针对树脂熔 融挤出各个阶段的温度要求，使复合材料各个组分能够在双螺杆挤出机种更好地融合，从 而充分发挥各个组分的优点，最终制备出具有更佳综合物性的复合材料。
[0020] 6、本申请中的聚四氟乙烯和二硫化钼配合尼龙1010和碳纤维使用能够得到高刚 性和低摩擦系数的耐磨材料，分别利用了尼龙1010的突出自润滑性以及碳纤维的高强度 和低摩擦系数，相对于尼龙66/聚四氟乙烯/二硫化钼/短切玻璃纤维的复合材料，具有更 加低摩擦系数和更高的力学性能。
[0021] 7、本申请中的偶联剂使用硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂按照重量比例0. 5-1组成 的复配物，针对碳纤维表面活性较低的特点，复配具有不同作用机理的偶联剂，从而进一步 提升碳纤维与尼龙1010树脂的亲和力。
[0022]