1.本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种聚酰胺复合材料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着塑料材料技术的发展，塑料复合材料的性能得到很大的提高，轴承系统中的金属轴承保持架已开始被热塑性材料所取代。聚酰胺材料以其优异的综合性能，是目前应用最广泛的轴承保持架材料之一。在新基建背景下长途货运客运高速铁路的轨道润滑轴承保持架，对材料的耐热性和耐油性有着非常高的要求。
3.中国专利申请cn20091017274.5公开采用尼龙66切片以及尼龙6切片中添加硅酮粉来制成塑料轴承保持架，但是还存在耐热等级不够、润滑效果较差、耐油效果不足等问题；cn20151070697.0公开了一种采用通过辐射交联ptfe材料改善与其他材料的相容性，来制造轴承保持架材料，改善机械和摩擦性能，但是由于ptfe的加入材料的加工效率变慢，且材料的耐油效果也没有明显提升。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种聚酰胺复合材料，兼具优异的耐热性和耐油性。
5.本发明的另一目的在于提供上述聚酰胺复合材料的制备方法。
6.本发明的再一目的在于提供上述聚酰胺复合材料的应用。
7.本发明是通过以下技术方案实现的：一种聚酰胺复合材料，按重量份数计，包括以下组分：聚酰胺树脂30-90份；胺类化合物0.1-5份；聚乙烯醇类化合物1-10份；玻璃纤维15-55份。
8.本发明通过在聚酰胺材料中添加胺类化合物和聚乙烯醇类化合物，胺类化合物可以有效捕捉聚酰胺降解时的自由基扩散，中断材料的降解，从而有效提升材料的热稳定性；同时在高温条件下，聚乙烯醇类化合物含有的羟基会与胺类化合物中的氨基以及尼龙分子链上的酰胺基团结合形成稳定的氢键结构，且在材料表面形成致密的膜，能够有效防止油脂浸入材料分子内部导致材料力学性能劣化，使材料耐热性和耐油性能显著提升。
9.优选的，所述聚酰胺复合材料，按重量份数计，包括以下组分：聚酰胺树脂40-70份；胺类化合物0.5-3份；聚乙烯醇类化合物3-7份；玻璃纤维20-40份。
10.优选的，所述聚酰胺树脂的相对粘度为2.9-3.2，测试条件为25℃、95%的浓硫酸。所述聚酰胺树脂可选自pa6或pa66中的任意一种或几种。
11.本发明所述的胺类化合物优选为十八烷基芥酸酰胺。
12.优选的，所述十八烷基芥酸酰胺的氨基摩尔含量为1.0%-5.0%，碘值为40-50；更优选的，所述十八烷基芥酸酰胺的氨基摩尔含量为2.5%-3.5%，碘值为44-48。
13.本发明所述的聚乙烯醇类化合物优选为聚乙烯醇。
14.优选的，所述聚乙烯醇的相对粘度为35-48cps，醇解度为85-98%；更优选的，所述聚乙烯醇的相对粘度为40-45cps，醇解度为87%-92%。所述聚乙烯醇的相对粘度依据gb/t 1632.5-2008进行测试；所述聚乙烯醇的醇解度依据gb/t 12010.5-2010进行测试。
15.优选的，本发明所述玻璃纤维mg与si含量的比例为1：（3-9），在23℃、10%hcl溶液浸泡24h后的失重量小于3.5%；更优选的，所述玻璃纤维mg与si含量的比例为1：（5-6），在23℃、10%hcl溶液浸泡24h后的失重量小于1.5%。所述玻璃纤维中的mg与si含量采用光谱仪进行定量测试再进行比值计算。
16.根据材料性能需求，所述的聚酰胺复合材料，按重量份数计，还包括1-5份助剂；所述助剂选自润滑剂或成核剂中的任意一种或几种。
17.优选的，所述润滑剂选自e蜡或硬脂酸盐中的任意一种或几种。
18.优选的，所述成核剂选自硅藻土、滑石粉或羧酸钠盐中的任意一种或几种。
19.本发明还提供上述聚酰胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：按照配比，将除玻璃纤维外的各组分投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，玻璃纤维侧喂料，并挤出造粒，得到聚酰胺复合材料；其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1-48:1，螺筒温度为250~270℃，螺杆转速为200~550rpm。
20.本发明还提供上述聚酰胺复合材料在轨道交通领域中的应用；具体可用于高速铁路轨道轴承保持架。
21.本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：本发明在聚酰胺材料中添加胺类化合物和聚乙烯醇类化合物，二者协效作用，使材料能够在高温条件下形成稳定的氢键结构，同时在材料表面形成致密薄膜，有效防止高温环境和油脂浸入材料分子内部导致材料性能劣化，显著提升了材料的耐热性和耐油性，能够满足高速铁路轨道轴承保持架对材料的性能要求。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
23.对本发明实施例及对比例所用的原材料做如下说明，但不限于这些材料：聚酰胺树脂1：相对粘度3.0，pa66 30fwfs，ascend公司；聚酰胺树脂2：相对粘度3.0，pa6 3000a，海洋化纤公司；胺类化合物1：十八烷基芥酸酰胺，氨基摩尔含量为3.0%，碘值为45，finawax-se，精细有机工业化工有限公司；
胺类化合物2：十八烷基芥酸酰胺，氨基摩尔含量为1.5%，碘值为40，finawax-se，fine organics生产；聚乙烯醇类化合物1：聚乙烯醇，相对粘度为43，醇解度为88%，pva-217，日本可乐丽；聚乙烯醇类化合物2：聚乙烯醇，相对粘度为38，醇解度为85%，pva-189，日本可乐丽；玻璃纤维1：mg与si含量的比例为1:5，在23℃、10%hcl溶液浸泡24h后的失重量为1.3%，e7cs10-03-568h，巨石集团有限公司；玻璃纤维2：mg与si含量的比例为1:9，在23℃、10%hcl溶液浸泡24h后的失重量为3.2%，ecs10-03-568h，巨石集团有限公司；润滑剂：硬脂酸盐，tr044w，壮景化工有限公司；成核剂：羧酸钠盐，licomont nav101，克莱恩。
24.实施例和对比例的聚酰胺复合材料的制备方法：按照表1/表2/表3配比，将除玻璃纤维外的各组分投入双螺杆挤出机中进行熔融混合，玻璃纤维侧喂料，并挤出造粒，得到聚酰胺复合材料；其中双螺杆挤出机的螺杆长径比为40:1，螺筒每段温度分别为250℃、260℃、270℃、270℃、270℃、270℃、270℃，螺杆转速为350rpm。
25.各项性能测试方法：（1）热稳定性测试：将制得的聚酰胺复合材料在注塑机中275℃下，恒温10min，采用280t注塑机额定速度50%、压力为60bar下进行注塑国标样条，从样条上取样，采用tga设备，在氮气气氛中，20℃/min的升温速率至400℃，恒温15min，再升至750℃，取失重3%下对应的温度；失重3%下对应的温度越高，材料的热稳定性越好、耐热性越好。
26.（2）耐油性测试：参照标准 gb/t 1690-2010 进行测试，采用全浸装置，介质为铁道车辆滚动轴承 iv 型润滑脂，浸泡温度 170℃，时间 500h；参照标准 gb/t 1040.2-2006 测定浸油试验前后拉伸强度，计算浸油试验后的拉伸强度保持率。
27.表1：实施例1-9各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果 实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例8实施例9聚酰胺树脂1505050505050503090胺类化合物110.15111111聚乙烯醇类化合物15551105555玻璃纤维13030303030155530303%失重温度385℃380℃375℃380℃382℃380℃383℃378℃379℃拉伸强度保持率97.5%94.3%95.4%96.8%95.5%94.6%93.2%95.8%96.2%
表2：实施例10-15各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果 实施例10实施例11实施例12实施例13实施例14实施例15聚酰胺树脂1505050 65 聚酰胺树脂2
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45 50胺类化合物1 15132胺类化合物21
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聚乙烯醇类化合物15 5465聚乙烯醇类化合物2 5
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玻璃纤维13030 304035玻璃纤维2
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30
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润滑剂
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111成核剂
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0.50.50.53%失重温度380℃380℃370℃384℃384℃385℃拉伸强度保持率95.5%93.5%93.4%96.6%97.5%97.0%
表3：对比例1-7各组分配比（按重量份数计）及相关性能测试结果 对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5对比例6对比例7聚酰胺树脂150505050505050胺类化合物10.051011/1/聚乙烯醇类化合物1550.5155//玻璃纤维1303030303030303%失重温度340℃342℃352℃321℃305℃375℃336℃拉伸强度保持率75.5%72.3%78.8%73.3%71.2%74.5%73.3%
由上述实施例和对比例看出，本发明通过在聚酰胺材料中添加胺类化合物和聚乙烯醇类化合物，二者协效作用，能够显著提升材料的耐热性和耐油性，材料在经过500h的170℃润滑脂浸泡测试后，拉伸强度保持率仍能够达到90%以上。