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工程塑料应用
2010年,第38卷,第9期
异辛酸稀土含油MC尼龙的性能和应用研究
李爱元张慧波孙向东张永春
宁波职业技术学院化工系,宁波315800)
摘要在甲醇钠催化剂和甲苯二异氯酸酯助催化剂的存在下,采用异辛酸稀土、政性润滑油政性MC尼龙,考察
了异辛酸稀土含油MC尼龙的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明,异辛酸稀土合油MC尼龙的弯曲强度、缺口冲
击强度等力学性能得到提高,特别是其耐磨、减摩及自润滑性能有明显改善,吸水率大幅度降低。异辛酸稀土含油
MC尼龙在两家企业试用半年,发现以其制备的产品的缺ロ冲击强度提高约30%,摩擦因数降低约30%。
关键词含油MC尼龙改性异辛酸稀土摩擦磨损应用
MC尼龙又称单体浇铸尼龙,与一般的尼龙相验机械厂。
比,其具有较高的相对分子质量和结晶度、较好的力1.3试样制备
学性能和耐磨性,被广泛地应用于纺织、橡胶、石化
(1)改性润滑油的制备
轧钢、矿山机械等工业部门的轴承、轴瓦滑块、齿轮
通过对各种不同的润滑油进行试验,找到较为
等摩擦零部件,解决了许多技术关键问题2。但理想的润滑油。在适当的润滑油体系中加入质量分
是由于普通MC尼龙在使用过程中,存在耐热磨损数为10%左右的表面活性剂,经高速搅拌混合至溶
差、吸水率高、尺寸稳定性差、耐化学药品性差、摩擦液均匀,静置24h不分层,得到改性润滑油。
因数偏高等缺点;在无润滑条件时,它被限制在负荷
(2)异辛酸稀土含油MC尼龙的制备
小的工作场合使用,难以满足在完全无油润滑条件
将一定量的己内酰胺和异辛酸稀土(稀土质量
下工作的要求;而且纯MC尼龙还容易磨伤对偶件,分数为10.5%,加人量为己内跳胺质量的0.5%)加
这些不足限制了它的应用。为此,近年来国内外入反应器中,开启真空泵减压加热熔融,在上述混合
学者都在积极研究MC尼龙的改性方法,如填充增物热熔化过程中加入改性润滑油(加入量为己内眈
强、嵌段、接枝、共聚增韧等4
胺质量的5%)。120℃时加入甲醇钠催化剂(甲醇
笔者对异辛酸稀上改性MC尼龙进行了详细的钠与己内酰胺的物质的量之比为0.003:1),在真空
研究“,在此基础上加人改性润滑油,结果表明,异下反应,待熔体温度至135~140℃维持20~25
辛酸稀土含油MC尼龙比普通MC尼龙,缺口冲击min,解除真空,停止加热。加人助催化剂TD(与己
强度提高约1.7倍,弯出强度提高41.7%,热性能和内就胺的物质的量之比为0.003:1),搅匀,迅速注
摩擦学性能均有明显改善,吸水率大大降低。将所入已预热至160℃的模具中,在160℃的恒温干燥箱
研制的异辛酸稀土含油MC尼龙在宁波维格机电科中聚合25~30min,冷却后脱模,得到异辛酸稀土含
技有限公司的MC尼龙滑轮产品和江苏南通某尼庀油MC尼龙。在聚合过程中结果不能重复,甚至不
企业的MC尼龙齿轮产品上试用半年,发现改性后能聚合的原因是体系内微量的水分没有除尽。
产品性能稳定且有较大幅度提高。
1.4性能测试
实验部分
拉伸强度按GB/T1040-1992测试
1.1主要原材料
弯曲强度按CB/T9341-1988测试;
异辛酸稀士:按照文献[127制备;
缺口冲击强度按CB/T1043-1993测试
甲醇钠:按照文献[13]制备;
床缩强度按GB/T1041-1992测试
改性润滑油:自制;
吸水性能按GB/T1034-1986测试;
已内酰胺:工业一级,徳国道默有限公司;
热变形温度按GB/T1634-1989测试,测试载
甲苯二异氰酸酯(TDI):上海试剂一厂。
荷1.82MPa;
1.2主要设备、仪器
万能试验机:WD-5型,长春第二试验机厂;
浙江省高校优秀青年教师资金项目(20081206)
环块磨损试验机:MM200型,江都市新真威试
收稿期:2010-06-22
李爱元,等:异辛酸稀土含油MC尼龙的性能和应用研究
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摩擦磨损试验在环块磨损试验机上进行,选用
的负荷分别为49、98、147、196N,速度均为0.42m/
s,对偶件为40mm的45°钢环。将MC尼龙制成
30mmx7mmx6m的试样,经180“砂纸和900°金
相砂纸打磨后,再用丙酮棉球擦去磨屑,吹干,用于
摩擦磨损试崄。
2结果与讨论
2.1异辛酸稀土含油MC尼龙的力学性能
负荷/N
在同一实验条件下聚合得到的普通MC尼龙、
1一普通MC尼龙;2一异辛酸稀土改性MC尼龙;
3一异辛酸稀土含油MC尼龙
异辛酸稀土改性MC尼龙、异辛酸稀土含油MC尼
图1不同MC尼龙的磨损性能对比
龙的物理、力学性能对比如表1所示。
摩擦面上有少许黄色的磨痕;相反,异辛酸稀土含油
表1不同MC尼龙物理、力学性能对比
MC尼龙的磨痕相当光洁,表面无任何颜色改变,对
项目
普通MC异辛酸稀土改性异辛酸稀土含油
偶件上的转移物也很少,表明油料的加人起到润滑
尼龙
MC尼庀
MC尼龙
拉伸强度/MPa61.8
减摩作用,其低的摩擦使摩擦表面的温升很小,抑制
弯曲强度/MPa134.
了表面熔融现象的发生,起到了很好的减轻粘着磨
压缩强度/MPa
91.0
缺口冲击强度
损的作用。
5.6
2.3异辛酸稀土含油MC尼龙的摩擦性能
热变形温度/℃
普通MC尼龙、异辛酸稀土改性MC尼龙、异辛
吸水率/%1.19
0.36
0.20
酸稀土含油MC尼龙的摩擦性能对比如图2所示。
由表1可知,异辛酸稀土改性MC尼龙的力学
1.6
性能除压缩强度外均有较大的提高。异辛酸稀土含
1.2
油MC尼龙比普通MC尼龙,缺口沖击强度提高约
1.7倍,弯曲强度提高41.7%。异辛酸稀土含油MC
尼龙与异辛酸稀土改性MC尼龙相比,其拉伸强度、
弯曲强度和压缩强度略低而缺口冲击强度略高,但
这种变化幅度比较小。由于MC尼龙的力学性能与
其改性配方、制备工艺及催化剂、活化剂种类等有密
负荷/N
切关系4,其表现出来的数值总是在一定范围内波
1一普通MC尼龙;2一异辛酸稀土改性MC尼龙;
3一异辛酸稀土含油MC尼龙
动,因而对于MC尼龙应用不会有太大影响。
图2不同MC尼龙的摩擦性能对比
从表1还可以看出,由于改性润滑油化合物的
由图2可知,普通MC尼龙的摩擦因数随负荷
加人,油的憎水性使异辛酸稀士含油MC尼龙的吸的增加而变化明显,并出现一个临界点。在临界点
水率明显减少,尺寸稳定性增加,热变形温度明显提之前,摩擦因数随负荷的增加而上升;在此之后,摩
高,具有较好的耐热性.。
擦因数又随负荷的增加而下降。这是由于尼龙属半
2.2异辛酸稀土含油MC尼龙的磨损性能
结晶性聚合物,当其无定形区由玻璃态过渡到粘弹
普通MC尼龙、异辛酸稀土改性MC尼龙、异辛态时,摩擦因数升高;随着负荷的增加,逐渐聚集的
酸稀土含油MC尼龙的磨损性能对比如图1所示。摩擦热可使材料表面出现局部流动而易被剪切,故
由图1可以看出,MC尼龙经过异辛酸稀土改性和摩捺因数反而降低。异辛酸稀土改性MC