[发明专利]石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料及制备方法和应用

权利要求书

1.一种石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料，其特征在于，包括以下原料：尼龙树脂、碳纤维、石墨烯/尼龙6母粒、有机润滑剂、无机固体润滑剂、偶联剂和抗氧剂。

2.根据权利要求1所述石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料，其特征在于，所述各原料的重量份为：尼龙树脂：100份，碳纤维：15～35份，石墨烯/尼龙6母粒：0.4～10.0份，有机润滑剂：0.4～3.0份，无机固体润滑剂：0.5～3.0份，偶联剂：0.2～0.8份，抗氧剂：0.3～0.5份。

3.根据权利要求1所述石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料，其特征在于，所述各原料的重量份为：尼龙树脂：100份，碳纤维：20～32份，石墨烯/尼龙6母粒：0.5～5.0份，有机润滑剂：0.5～2.0份，无机固体润滑剂：0.6～2.0份，偶联剂：0.3～0.6份，抗氧剂：0.3～0.5份。

4.根据权利要求1～3之一所述石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料，其特征在于：所述尼龙树脂的相对特性粘度为3.0～5.0；当所述尼龙树脂的相对特性粘度＜3.0时，先在160～200℃，真空度为-0.6～0.8MPa下，加热反应8～20h，再冷却4～8h，出料，得高粘度尼龙树脂；所述尼龙树脂包括尼龙6、尼龙66、尼龙610、尼龙612、尼龙1010、尼龙11、尼龙12、尼龙1313、尼龙46、尼龙6T、尼龙9T、尼龙10T、尼龙11T、尼龙12T或尼龙13T中的一种或几种。

5.根据权利要求1～4之一所述石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料，其特征在于：所述碳纤维为T600～T1000，每股丝束中有单丝6k～24k根，单丝直径为5～8μm；所述石墨烯/尼龙6母粒的相对粘度为2.5～3.5，其中，石墨烯的质量含量为8～12%，粒径为5～50nm；所述有机润滑剂为聚四氟乙烯和/或聚硅酮，粒径为15～100μm；所述无机固体润滑剂为二硫化钼或石墨，粒径为10～50μm；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂KH-560或硅烷偶联剂KH-570中的一种或几种；所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂的质量配比为3:1～2的混合物；所述受阻酚类抗氧剂为β-（3.5-二叔丁基-4-羟基苯基）正十八碳醇酯或N,N-1,6-亚己基-双[3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酰胺，所述亚磷酸酯类抗氧剂为三（2,4-二叔丁基苯基）亚磷酸酯。

6.一种如权利要求1～5之一所述石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将无机固体润滑剂与偶联剂进行混合偶联化处理，得到偶联化无机固体润滑剂；

（2）将石墨烯/尼龙6母粒、有机润滑剂、步骤（1）所得偶联化无机固体润滑剂和抗氧剂混合，得混合助剂；

（3）将尼龙树脂和步骤（2）所得混合助剂连续送入双螺杆挤出机，在螺杆的纤维加入口加入碳纤维，经共混挤出，拉带，冷却，干燥，切粒，得石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料。

7.根据权利要求6所述石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述混合偶联化处理的温度为40～80℃，偶联化处理的搅拌速度为200～500r/min，偶联化处理的时间为3～10min；步骤（2）中，所述混合的速度为100～300r/min，混合的时间为3～5min。

8.根据权利要求6或7所述石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所述共混挤出的温度为250～300℃，螺杆转速为400～600r/min，真空度为-0.4～0.09MPa。

9.如权利要求1～5之一所述石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料的应用，其特征在于：将所述石墨烯/碳纤维增强尼龙复合耐磨材料用于汽车的润滑轴承、关节轴承，纺织、食品、包装机械及医疗器械传动齿轮或机器人关节轴承领域。