一种工程塑料轴承保持架专用料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种工程塑料轴承保持架专用料及其制备方法 (Special material for engineering plastic bearing retainer and preparation method thereof ) 是由 施俊其 刘云 施晨逸 沈健 陈敏 于 2021-09-07 设计创作，主要内容包括：本申请涉及涉及轴承保持架的技术领域,具体公开了一种工程塑料轴承保持架专用料及其制备方法。工程塑料轴承保持架专用料的制备原料按重量份计,包括尼龙切片50-70份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10-20份、树枝状聚酰胺胺3-10份、甲氧基聚乙二醇2-5份、多孔二氧化硅粉末0.5-3份、短切碳纤维12-20份、偶联剂0.03-0.05份；其制备方法为：S1、将尼龙切片、聚对苯二甲酸乙二醇酯、树枝状聚酰胺胺、甲氧基聚乙二醇和偶联剂在220-240℃混炼得混炼料；S2、将混炼料与多孔二氧化硅粉末、短切碳纤维放入双螺杆挤出机中挤出,造粒即得工程塑料轴承保持架专用料。本申请的轴承保持架专用料具有较高的冲击韧性。(The application relates to the technical field of bearing retainers, and particularly discloses a special material for an engineering plastic bearing retainer and a preparation method thereof. The raw materials for preparing the special material for the engineering plastic bearing retainer comprise, by weight, 50-70 parts of nylon slices, 10-20 parts of polyethylene glycol terephthalate, 3-10 parts of dendritic polyamidoamine, 2-5 parts of methoxy polyethylene glycol, 0.5-3 parts of porous silicon dioxide powder, 12-20 parts of chopped carbon fibers and 0.03-0.05 part of coupling agent; the preparation method comprises the following steps: s1, mixing nylon chips, polyethylene glycol terephthalate, dendritic polyamidoamine, methoxy polyethylene glycol and a coupling agent at the temperature of 220-240 ℃ to obtain a mixed material; s2, putting the mixed material, porous silicon dioxide powder and chopped carbon fibers into a double-screw extruder for extrusion, and granulating to obtain the special material for the engineering plastic bearing retainer. The special material for the bearing retainer has high impact toughness.)
技术领域
本发明涉及轴承保持架的技术领域，更具体地说，它涉及一种工程塑料轴承保持架专用料及其制备方法。
背景技术
工程塑料是可以作为工程材料代替金属制造机器零部件等的材料，其机械性能较高，能够在苛刻的物理、化学环境中长期使用。工程塑料品种较多，主要包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚等。
工程塑料中的聚酰胺俗称尼龙，由于具有较高的强度、耐磨性和优异的自润滑性而被广泛使用。尼龙是世界上出现的第一种合成纤维，其产量在通用的工程塑料中位居首位。随着对于尼龙的开发和使用，人们发现尼龙具有吸水率高、热变形温度低的缺点，限制了尼龙的应用。于是人们在尼龙中添加玻璃纤维、碳纤维、滑石等无机填料以改善尼龙的耐热性差的缺点，但是无机填料的添加导致了尼龙冲击韧性的下降，导致尼龙制成的轴承保持架在使用时易出现断裂的问题，不利于轴承保持架的使用。
针对上述中的相关技术，发明人认为：亟需提高轴承保持架的冲击韧性。
发明内容
为了提高轴承保持架的冲击韧性，本申请提供一种工程塑料轴承保持架专用料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种工程塑料轴承保持架专用料，采用如下的技术方案：一种工程塑料轴承保持架专用料，制备原料按重量份计，包括尼龙切片50-70份、聚对苯二甲酸乙二醇酯10-20份、树枝状聚酰胺胺3-10份、甲氧基聚乙二醇2-5份、多孔二氧化硅粉末0.5-3份、短切碳纤维12-20份、偶联剂0.03-0.05份。
通过采用上述技术方案，本申请针对轴承保持架的制备原料的组分和用量进行调整，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯与尼龙切片进行共混，从而对尼龙切片进行改性，制备原料中的甲氧基聚乙二醇为三维立体结构，能够与树枝状聚酰胺胺形成交联结构，提升了轴承保持架专用料的稳定性，从而提高了轴承保持架专用料的冲击强度，使制得的轴承保持架具有较高的冲击韧性，多孔二氧化硅粉末具有较高的比表面积，能够补足轴承保持架专用料的间隙，与其余原料之间的接触面积较高，降低了微小裂纹扩展的可能性，进一步提高了轴承保持架专用料的耐磨性。
优选的，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的重均分子量为27400-49200；更优选的，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯的重均分子量为39000。
通过采用上述技术方案，当聚对苯二甲酸乙二醇酯的重均分子量为39000时，聚对苯二甲酸乙二醇酯在轴承保持架制备原料体系中分散较均匀，制得的轴承保持架专用料的冲击强度较高，其冲击韧性较高。
优选的，所述树枝状聚酰胺胺的末端基团为-NH2。
通过采用上述技术方案，末端基团为-NH2的树枝状聚酰胺胺制得的轴承保持架专用料的冲击强度较高，此时制得的轴承保持架的冲击韧性优异，申请人推测是因为末端基团为-NH2的树枝状聚酰胺胺在轴承保持架制备原料中的相容性较高，此时轴承保持架专用料的冲击强度较高，制得的轴承保持架冲击韧性较高。
优选的，所述树枝状聚酰胺胺为5代树枝状聚酰胺胺和/或4代树枝状聚酰胺胺。
通过采用上述技术方案，当树枝状聚酰胺胺为5代树枝状聚酰胺胺和/或4代树枝状聚酰胺胺时，制得的轴承保持架专用料的冲击强度较高。
优选的，所述多孔二氧化硅粉末的粒径为1.8-3μm。
通过采用上述技术方案，粒径为1.8-3μm的多孔二氧化硅在轴承保持架专用料制备体系中分散较均匀，进一步提高了轴承保持架专用料的耐磨性。
优选的，所述短切碳纤维的线密度为510-800g/km；更优选的，所述短切碳纤维的线密度为728g/km。
通过采用上述技术方案，线密度为728g/km的短切碳纤维在轴承保持架专用料制备体系中的相容性较高，能够辅助性提高轴承保持架专用料的冲击强度。
优选的，所述尼龙切片为PA66切片。
优选的，所述PA66切片的相对黏度为3.1-3.3。
通过采用上述技术方案，相对黏度为3.1-3.3的尼龙切片为原料时，制得的轴承保持架专用料的冲击强度较高，其冲击韧性较高。
第二方面，本申请提供一种工程塑料轴承保持架专用料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种工程塑料轴承保持架专用料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、将尼龙切片、聚对苯二甲酸乙二醇酯、树枝状聚酰胺胺、甲氧基聚乙二醇和偶联剂在220-240℃混炼制得混炼料；
S2、将混炼料与多孔二氧化硅粉末、短切碳纤维放入双螺杆挤出机中挤出，造粒即制得工程塑料轴承保持架专用料。
通过采用上述技术方案，本申请针对轴承保持架的制备原料的组分和用量进行调整，通过添加聚对苯二甲酸乙二醇酯、甲氧基聚乙二醇提高了制得的轴承保持架专用料的冲击韧性，多孔二氧化硅粉末的添加进一步提高了轴承保持架专用料的耐磨性。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.本申请针对轴承保持架的制备原料的组分和用量进行调整，通过添加聚对苯二甲酸乙二醇酯、甲氧基聚乙二醇提高了制得的轴承保持架专用料的冲击韧性，多孔二氧化硅粉末的添加提高了轴承保持架专用料的耐磨性；
2.本申请优选采用重均分子量为39000的聚对苯二甲酸乙二醇酯，其在轴承保持架制备原料体系中分散较均匀，制得的轴承保持架专用料的冲击强度较高，其冲击韧性较高；
3.本申请优选采用末端基团为-NH2的树枝状聚酰胺胺，制得的轴承保持架专用料的冲击强度较高，此时制得的轴承保持架的冲击韧性较高。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明，如无特殊的说明，本申请所用原料来源见表1。
表1.本申请所用原料来源
实施例
实施例1
一种工程塑料轴承保持架专用料的制备方法，包括如下制备步骤：
S1、将60g尼龙切片、15g聚对苯二甲酸乙二醇酯、6g树枝状聚酰胺胺、3g甲氧基聚乙二醇和0.04g偶联剂在230℃混炼30min制得混炼料；
S2、将混炼料与2g多孔二氧化硅粉末、17g短切碳纤维放入双螺杆挤出机中挤出，造粒即制得工程塑料轴承保持架专用料，挤出机的转速为300r/min，挤出温度为300℃；
所用尼龙切片为型号为J2400的PA6切片；所用聚对苯二甲酸乙二醇酯的重均分子量为27400；所用树枝状聚酰胺胺为1代树枝状聚酰胺胺，末端基团为-OH，型号为CYD-110H；所用多孔二氧化硅粉末的粒径为3.5-4.5μm；所用短切碳纤维的线密度为510g/km；所用偶联剂为KH550偶联剂。
实施例2-7
实施例2-7均以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：轴承保持架专用料的制备条件不同，具体见表2。
表2.实施例1-7轴承保持架专用料的制备条件不同
实施例8
实施例8以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：所用聚对苯二甲酸乙二醇酯的重均分子量为49200。
实施例9
实施例9以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：所用聚对苯二甲酸乙二醇酯的重均分子量为39000。
实施例10
实施例10以实施例9为基础，与实施例9的区别仅在于：所用树枝状聚酰胺胺为1代树枝状聚酰胺胺，其末端基团为-NH2、型号为CYD-110A。
实施例11
实施例11以实施例10为基础，与实施例10的区别仅在于：所用树枝状聚酰胺胺为4代树枝状聚酰胺胺，其末端基团为-NH2、型号为CYD-140A。
实施例12
实施例12以实施例10为基础，与实施例10的区别仅在于：所用树枝状聚酰胺胺为5代树枝状聚酰胺胺，其末端基团为-NH2、型号为CYD-150A。
实施例13
实施例13以实施例12为基础，与实施例12的区别仅在于：所用二氧化硅粉末的粒径1.8-3μm。
实施例14
实施例14以实施例13为基础，与实施例13的区别仅在于：所用短切碳纤维的线密度为800g/km。
实施例15
实施例15以实施例14为基础，与实施例14的区别仅在于：所用短切碳纤维的线密度为728g/km。
实施例16
实施例16以实施例15为基础，与实施例15的区别仅在于：所用尼龙切片为PA66切片，PA66切片的相对黏度为2.4-2.5。
实施例17
实施例17以实施例16为基础，与实施例16的区别仅在于：所用PA66切片的相对黏度为2.62-2.72。
实施例18
实施例18以实施例16为基础，与实施例16的区别仅在于：所用PA66切片的相对黏度为3.1-3.3。
对比例
对比例1
对比例1以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：以等质量的PA66切片代替聚对苯二甲酸乙二醇酯。
对比例2
对比例2以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：以等质量的PA66切片代替甲氧基聚乙二醇。
对比例3
对比例3以实施例1为基础，与实施例1的区别仅在于：以等质量的PA66切片代替多孔二氧化硅粉末。
对比例4
一种轴承保持架专用料，其制备方法为包括如下制备步骤：将50g PA66切片、30gPA6切片、0.4g硅酮粉、0.03g KH550偶联剂、0.005g抗氧剂、0.01g热稳定剂放入高混机中混合5min制得混合料，接着将19.555g玻璃纤维和混合料放入双螺杆挤出机中挤出造粒即制得轴承保持架专用料，挤出温度为280℃，挤出机的转速为300r/min；
所用PA66切片的相对粘度为3.1-3.3，型号为EPR32；所用PA6切片的型号为J2400；所用硅酮粉的型号为BZ-SP006；所用抗氧剂为抗氧剂1010；所用热稳定剂为硬脂酸钙。
性能检测试验
分别对实施例1-18、对比例1-4制得的轴承保持架专用料进行如下性能测试。
冲击韧性测试：按照ASTM D256-1997(塑料的悬臂梁冲击性能检测的标准试验方法)的规定，分别对实施例1-18、对比例1-4制得的轴承保持架专用料的悬臂梁缺口冲击强度进行测试，测试结果见表3。
耐磨性测试：按照GB/T 3960-2016(塑料滑动摩擦磨损试验方法)的规定，分别对实施例1-18、对比例1-4制得的轴承保持架专用料的磨损量进行测试，测试结果见表3。
表3.实施例1-18、对比例1-4测试结果
分析上述数据可知，本申请制得的轴承保持架专用料磨损后的磨损量较少，抽成保持架专用料的悬臂梁冲击强度较高，使用该类轴承保持架专用料制得的轴承保持架具有较高的冲击韧性，分析实施例1-7的数据可知，实施例1为实施例1-7中的较佳实施例。
分析表3中实施例1与对比例1-2的数据可知，当制备轴承保持架专用料时未添加聚对苯二甲酸乙二醇酯或甲氧基聚乙二醇时，制得的轴承保持架专用料的悬臂梁冲击强度均明显降低，本申请针对轴承保持架的制备原料的组分和用量进行调整，使用聚对苯二甲酸乙二醇酯与尼龙切片进行共混，从而对尼龙切片进行改性，制备原料中的甲氧基聚乙二醇为三维立体结构，能够与树枝状聚酰胺胺形成交联结构，提升了轴承保持架专用料的稳定性，从而提高了轴承保持架专用料的悬臂梁冲击强度，使制得的轴承保持架具有较高的冲击韧性。分析表3中实施例1与对比例3的数据可知，在轴承保持架专用料中添加多孔二氧化硅粉末时，制得的轴承保持架专用料的耐磨性较高，多孔二氧化硅粉末具有较高的比表面积，能够补足轴承保持架专用料的间隙，与其余原料之间的接触面积较高，降低了微小裂纹扩展的可能性，进一步提高了轴承保持架专用料的耐磨性。
分析表3中实施例8-9与实施例1的数据可知，当制备轴承保持架专用料的重均分子量为39000时，制得的轴承保持架专用料的悬臂梁冲击强度较高，具有较高的冲击韧性，申请人认为这可能是因为，重均分子量为39000的聚对苯二甲酸乙二醇酯在轴承保持架制备原料体系中分散较均匀，制得的轴承保持架专用料的悬臂梁冲击强度较高，其冲击韧性较高。
分析表3中实施例10与实施例9的数据可知，末端基团为-NH2的树枝状聚酰胺胺制得的轴承保持架专用料的悬臂梁冲击强度较高，此时制得的轴承保持架的冲击韧性优异。申请人推测是因为末端基团为-NH2的树枝状聚酰胺胺在轴承保持架制备原料中的相容性较高，此时轴承保持架专用料的冲击强度较高，制得的轴承保持架冲击韧性较高。
分析表3中实施例11-12与实施例10的数据可知，当树枝状聚酰胺胺为5代树枝状聚酰胺胺和/或4代树枝状聚酰胺胺时，制得的轴承保持架专用料的悬臂梁冲击强度较高，此时制得的轴承保持架的冲击韧性较高。
分析表3中实施例13与实施例12的数据可知，当二氧化硅粉末的粒径为1.8-3μm时，制得的轴承保持架专用料的悬臂梁冲击强度几乎没什么变化，但是其耐磨性有所提高，这是因为粒径为1.8-3μm的多孔二氧化硅在轴承保持架专用料制备体系中分散较均匀，进一步提高了轴承保持架专用料的耐磨性。
分析表3中实施例14-15的数据可知，使用线密度为728g/km的短切碳纤维制得的轴承保持架专用料的悬臂梁冲击强度较高，其冲击韧性较高，这可能是因为线密度为728g/km的短切碳纤维在轴承保持架专用料制备体系中的相容性较高，能够辅助性提高轴承保持架专用料的冲击韧性。
分析表3中实施例18与实施例16-17和实施例15的数据可知，相对黏度为3.1-3.3的尼龙切片为原料制备轴承保持架专用料时，制得的轴承保持架专用料的悬臂梁冲击强度较高，其冲击韧性较高。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。