[发明专利]耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料及其制备方法

说明书

本申请公开了耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料及其制备方法，涉及工程塑料改性技术领域，包括以下重量百分比的组分：A)10‑80份的聚酰胺；B)1‑50份的玻璃纤维；玻璃纤维的直径为1‑8微米C)1‑50份液晶高分子聚合物纤维；D)0.1‑1份的热稳定剂；E)0.1‑1份的润滑分散剂；F)0.1‑0.5份的成核剂，本申请通过填充超细玻璃纤维，由于超细的玻璃纤维尺寸小，受热变形小，复合材料整体的热膨胀系数小，耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料具有优秀的耐表面疲劳磨损性能，且尺寸稳定性高。

技术领域

本发明涉及工程塑料改性技术领域,尤其涉及一种耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料及其制备方法。

背景技术

聚酰胺(PA)又名尼龙，其分子链中含有极性的酰胺基团，能形成氢键，通过物理或化学改性，能制成机械性能优秀的工程塑料，具有抗冲性、相对坚硬的工程塑料，并能实现广泛应用。这种材料的优点是：1、结晶度高，表面硬度高，耐磨损、有自润滑特性。2、耐有机溶剂性好，耐油、耐盐雾。3、无毒、无臭，耐候性好。其缺点是由于含有酰胺基团，所以吸水性大、不耐酸。

由于聚酰胺具有优越的性能，在工业领域应用广泛，如汽车工业、电子电气、家具等领域，采用这种材料作为零部件，但由于其吸水大，尺寸稳定性差，通过增强改性来减少吸水性和提高尺寸稳定性，并增强刚性，降低收缩率，提高冲击强度。增强改性的材料一般有云母、滑石、玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，用来提高材料的刚性和表面硬度，但对复合材料的耐磨性提升有限。而通过添加固体润滑剂如聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、石墨、二硫化钼、晶须、SiC、纳米硅、硅酮等材料，可以很好的提高耐磨性，但固体润滑剂必须在复合材料中达到较高的份量才有效果，而但是大的添加量，会使材料的加工性等性能下降。

若是直接在材料表面进行改性，如涂层等，工序繁琐复杂，成本高，且与本体材料结合差，其造成使用寿命短。这些方法虽然在一定程度上对材料的耐磨性的提伸有一定的帮助，但仅仅限于改进摩擦学的一方面，使聚酰胺复合材料存在明显缺点，如对涉及高温、油剂环境和高频率、高载荷的精密承载部件领域，鞭长莫及。

众所周知，填充改性高分子复合材料，作为耐磨材料，与对磨材料组成摩擦副，在长时间、高频、高载荷作用下，复合材料是热的不良导体，摩擦过程产生大量的热，复合材料会产生热膨胀，由于高分子材料与填充材料热膨胀系数不同，复合材料在表面及内部会产生微小间隙。在热膨胀压力作用下，油剂分子或其他介质被压入间隙中，导致复合材料形成微裂纹，随使用时间延长，材料表层及表层以下30微米处会产生大量微裂纹，复合材料表面随即出现破坏，最显著的现象，即出现“犁耕”情况，即复合材料产生碎穴、凹坑，这种情况出现，更加恶化复合材料表面结构，上述现象即所谓的表面疲劳磨损，在齿轮、轴承、导轨等部件上这种失效模式占最主要部分。

如公告号为CN104945652 A的中国发明专利公开了一种表面高硬度耐磨尼龙及其制备方法，其通过硬化表面层，加工技术过于复杂，又表面处理的硬化层与复合材料本体的结合力弱，且在反复交变应力应变下，外层硬化层会出现变形，很容易快速失效，导致其有效性低。

又如公告号为CN 102757639 A的中国发明专利公开了一种高强高耐磨尼龙及其制备方法，通过添加常规玻璃纤维和纳米金刚石粉，其公开的只是常规改善耐磨性的方法，仅仅改善了材料的磨损量，但材料的热膨胀系数主要受玻纤和尼龙树脂控制，复合材料其表面疲劳磨损特性未有提升。复合材料表面的疲劳磨损对精密运动部件的运行精度、使用寿命影响非常大，导致部件失效，甚至导致一定的安全风险，部件摩擦，首先从表面开始，所以需要先期提高复合材料表面耐磨性，才能更好的解决材料的整体耐磨性。

发明内容

本发明的目的旨在为克服现有技术中在改性聚酰胺时填充改性高分子复合材料时，会出现母材料与填充材料热膨胀系数不同，导致聚酰胺复合材料表面出现大量微裂纹而破坏的问题，提供一种高耐表面疲劳磨损的热塑性聚酰胺复合材料及其制备方法。