一種改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的製作方法

2023-07-01 03:56:16

專利名稱：一種改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種耐磨材料，具體地說，涉及一種改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料。
背景技術：
聚四氟乙烯(PTFE)的耐磨性、耐低溫性、耐藥品性及電氣性能居各塑料之首，並具有優異的不粘性與自潤滑性，是摩擦因數最低的樹脂。但其耐磨性、壓縮強度、耐冷流性、硬度等機械性能不夠好。目前，國內的耐磨材料主要包括酚醛樹脂、玻璃纖維、二硫化鑰，碳纖維等，但這些材料最大的缺陷是對磨損耗嚴重。傳統的方法多採用添加玻璃纖維、石墨、二硫化鑰等無機填料對聚四氟乙烯進行改性，但這種材料的磨耗較大，使用壽命短，容易對對磨偶件造成磨損，且存在機械加工性能差的缺點。聚苯酯(POB)，是聚對羥基苯甲酸酯的簡稱。聚苯酯由對氧苯甲醯為重複結構單元組成的線型全芳族結晶性高聚物，其分子主鏈含對氧苯甲醯重複結構單元，由對羥基苯甲酸苯酯縮聚而成，是一種耐高溫特種工程樹脂。聚苯酯是淺黃到褐黃色粉末，可耐除熱的濃鹼和強氧化性濃酸以外的任何有機溶劑，有獨特的耐磨自潤滑性能。將聚苯酯填充聚四氟乙烯樹脂材料後得到的材料雖然具有防腐蝕性，耐磨性較好的優點，但承壓性不好，硬度不聞，容易變形。因此迫切需要一種防腐蝕性能好，耐磨，承壓能力強，不易變形的材料用於製作工具機導軌。

發明內容
本發明的目的是提供一種改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料，以克服現有技術的不足。為了實現本發明目的，本發明的一種改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料，其是將聚苯酯和無機填料加入到聚四氟乙烯樹脂中，混合均勻後，通過冷壓燒結或熱壓燒結而製成。前述的承壓耐磨材料，所述無機填料為青銅粉和玻纖粉。本發明提供的承壓耐磨材料，其由以下組分的重量百分比組成，青銅粉59Γ20%，玻纖粉5% 15%，聚苯酯15% 40%，聚四氟乙烯樹脂的重量百分比為25% 75%。優選地，本發明提供的承壓耐磨材料由以下組分的重量百分比組成，青銅粉18%，玻纖粉10%，聚苯酯22%，聚四氟乙烯樹脂的重量百分比為50%。其中，青銅粉的粉末粒徑為18-22 μ m，玻纖粉的粒徑為21_25 μ m，聚苯酯粒徑為16-20 μ m，聚四氟乙烯樹脂粒徑為20-25 μ m。優選地，青銅粉的粉末粒徑為20 μ m，玻纖粉的粒徑為23 μ m，聚苯酯粒徑為18 μ m,聚四氟乙烯樹脂粒徑為22 μ m。本發明使用的聚苯酯其熱失重均在1.8%以下。本發明實施例中使用的聚四氟乙烯樹脂，其分子量為150萬 1000萬，樹脂的拉伸強度大於30Mpa，斷裂伸長率大於300%。本發明提供了上述承壓耐磨材料在製作工具機導軌中的應用。本發明提供了一種製備上述承壓耐磨材料的方法，包括步驟冷壓燒結是先將青銅粉、玻纖粉、聚苯酯和聚四氟乙烯樹脂的混合物均勻地加入模具內，在常溫下施加5(Tl00MPa的壓力使之成為密實的預成型品，然後將預成型品加熱至36(T380°C，並在此溫度保持2 10h，然後經過冷卻，得到所需規格尺寸的製品。熱壓燒結是將正在燒結的預成型品迅速放入預熱至36(T380°C的模具中，然後一邊加壓一邊水冷或空氣冷卻；也可以把預成型品連模具一起放入燒結爐中升溫燒結，從爐中取出後立即加壓冷卻。本發明以聚苯酯和無機填料青銅粉和玻纖粉為改性劑，由於聚苯酯具有高度的自潤滑性，可解決普通的填充四氟乙烯所存在的磨耗較大，尤其是對對磨偶件有較大損傷等問題；無機填料可提高材料的承壓性能。本發明的材料可作為極其苛刻條件下，如高溫、高壓、無油潤滑、腐蝕等使用的零部件。本發明改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料具有極小的平均磨耗係數，該材料最大的特點是耐磨耗和承壓能力強，不損傷對磨偶件，壓縮強度高，不易變形，可廣泛用於機械、航空、航天、電子、電氣等工業領域，應用前景十分廣闊。
具體實施例方式以下實施例用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。若未特別說明，以下實施例所述的百分比均為質量百分比。以下各實施例中聚苯酯，樹脂的熱失重均在1.8%以下，購自中昊晨光化工研究院，產品牌號CGZ351，聚四氟乙烯樹脂，樹脂的分子量為150萬 1000萬，測試方法為美國標準，使用差動量熱分析儀測定；樹脂的拉伸強度大於30Mpa，斷裂伸長率大於300%，測試方法為GBT1040。購自中昊晨光化工研究院，產品牌號CGM021，青銅粉購自上海脈達金屬粉末材料有限公司；玻纖粉購自四川德陽玻纖廠。實施例I改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的製備(I)將青銅粉(粒徑20 μ m) 20kg,玻纖粉(粒徑21 μ m) 10kg,聚苯酯(粒徑19 μ m,樹脂的熱失重為I. 6%) 20kg，聚四氟乙烯樹脂(粒徑21 μ m，樹脂的分子量為300萬，樹脂的拉伸強度為33MPa，斷裂伸長率為330%)50kg混合均勻後加入模具內，常溫下施加90MPa的壓力製得預成品，脫模後將預成型品放入燒結爐中升溫加熱至370°C，並在此溫度保持5h，然後經過冷卻，得到所需規格尺寸的樹脂製品。所得樹脂製品的平均磨耗係數為2. 2 XlOVh,壓縮強度45MPa，壓縮彈性模量1366MPa，彎曲強度16MPa，質量磨損率O. 23%，熱膨脹係數(室溫 250。。) 11. 6(10_5/。。)，永久變形率0.8%。本發明檢測方法均採用GB，以下同。實施例2改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的製備(2)將青銅粉(粒徑22 μ m) 12kg,玻纖粉(粒徑22 μ m) 8kg,聚苯酯(粒徑18 μ m,樹脂的熱失重為1.0%)25kg，聚四氟乙烯樹脂(粒徑23μπι，樹脂的分子量為550萬，樹脂的拉伸強度為38MPa，斷裂伸長率為440%)55kg混合均勻後加入模具內，常溫下施加50MPa的壓力製得預成品，脫模後把預成型品放入燒結爐中升溫燒結至375°C，並在此溫度保持10h，然後經過冷卻，得到所需規格尺寸的樹脂製品。所得樹脂製品的平均磨耗係數為2. 3 XlOVh,壓縮強度42MPa，壓縮彈性模量1380MPa，彎曲強度17MPa，質量磨損率O. 18%，熱膨脹係數(室溫 250°C ) 11. 8 (10_5/°C )，永久變形率I. 0%。實施例3改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的製備(3)將青銅粉(粒徑19 μ m) 5kg,玻纖粉(粒徑23 μ m) 15kg,聚苯酯(粒徑19 μ m,樹脂的熱失重為I. 7%)15kg，聚四氟乙烯樹脂(粒徑24μ m，樹脂的分子量為280萬，樹脂的拉伸強度為32MPa，斷裂伸長率為320%)65kg混合均勻後加入模具內，常溫下施加70MPa的壓力製得預成品，把預成型品連模具一起放入燒結爐中升溫燒結至380°C，並在此溫度保持4h，從爐中取出後立即加壓冷卻得到所需規格尺寸的樹脂製品。所得樹脂製品的平均磨耗係數為2. 4XlOVh,壓縮強度40MPa，壓縮彈性模量1200MPa，彎曲強度18MPa，質量磨損率O. 89%，熱膨脹係數(室溫 250°C ) 12. O (10_5/°C )，永久變形率I. 2%。實施例4改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的製備(4)將青銅粉(粒徑21 μ m) 8kg,玻纖粉(粒徑24 μ m) 5kg,聚苯酯(粒徑19 μ m,樹脂的熱失重為1.4%)40kg，聚四氟乙烯樹脂(粒徑22μπι，樹脂的分子量為350萬，樹脂的拉伸強度為35MPa，斷裂伸長率為360%) 47kg混合均勻後加入模具內，常溫下施加IOOMPa的壓力製得預成品，脫模後把預成型品放入燒結爐中升溫燒結至378°C，保溫6h，然後經過冷卻，得到工具機導軌所需規格尺寸的樹脂製品。所得樹脂製品的平均磨耗係數為2. 5X10_5g/h，壓縮強度38MPa，壓縮彈性模量1510MPa，彎曲強度13MPa，質量磨損率O. 25%，熱膨脹係數(室溫 250°C ) 12. 2 (10_5/°C )，永久變形率I. 3%。實施例5改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的製備(5)將青銅粉(粒徑20 μ m) 18kg,玻纖粉(粒徑23 μ m) 10kg,聚苯酯(粒徑19 μ m,樹脂的熱失重為I. 2%)22kg，聚四氟乙烯樹脂(粒徑22 μ m,樹脂的分子量為500萬，樹脂的拉伸強度為36MPa，斷裂伸長率為400%)50kg混合均勻後加入模具內，常溫下施加80MPa的壓力製得預成品，把預成型品連模具一起放入燒結爐中升溫燒結至370°C，保溫8h，從爐中取出後立即加壓冷卻，得到工具機導軌所需規格尺寸的樹脂製品。所得樹脂製品的平均磨耗係數為2. 1\10、/1!，壓縮強度461^，壓縮彈性模量1350MPa，彎曲強度15MPa，質量磨損率O. 94%，熱膨脹係數(室溫 250°C ) 11. 4(10_5/°C )，永久變形率O. 7%。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料，其特徵在於，其是將聚苯酯和無機填料加入到聚四氟乙烯樹脂中，混合均勻後，通過冷壓燒結或熱壓燒結而製成。
2.根據權利要求I所述的承壓耐磨材料，其特徵在於，所述無機填料為青銅粉和玻纖粉。
3.根據權利要求2所述的承壓耐磨材料，其特徵在於，其由以下組分的重量百分比組成，青銅粉59Γ20%，玻纖粉59Γ15%，聚苯酯15% 40%，聚四氟乙烯樹脂的重量百分比為259^75%。
4.根據權利要求2所述的承壓耐磨材料，其特徵在於，其由以下組分的重量百分比組成，青銅粉18%，玻纖粉10%，聚苯酯22%，聚四氟乙烯樹脂的重量百分比為50%。
5.根據權利要求2所述的承壓耐磨材料，其特徵在於，青銅粉的粉末粒徑為18-22μ m，玻纖粉的粒徑為21-25 μ m，聚苯酯粒徑為16-20 μ m，聚四氟乙烯樹脂粒徑為20-25 μ m。
6.根據權利要求2所述的承壓耐磨材料，其特徵在於，青銅粉的粉末粒徑為20μ m，玻纖粉的粒徑為23 μ m,聚苯酯粒徑為18 μ m,聚四氟乙烯樹脂粒徑為22 μ m。
7.根據權利要求I或2所述的承壓耐磨材料，其特徵在於，聚苯酯的熱失重在I.8%以下。
8.根據權利要求I或2所述的承壓耐磨材料，其特徵在於，聚四氟乙烯樹脂分子量為150萬 1000萬。
9.權利要求Γ8任一所述的承壓耐磨材料在製作工具機導軌中的應用。
10.一種製備權利要求Γ8任一所述的承壓耐磨材料的方法，其特徵在於，將青銅粉、玻纖粉、聚苯酯和聚四氟乙烯樹脂的混合物均勻地加入模具內，在常溫下施加5(Tl00MPa的壓力使之成為密實的預成型品，然後將預成型品加熱至36(T380°C，並在此溫度保持2^10h,然後經過冷卻，得到所需規格尺寸的製品。
全文摘要
本發明提供了一種改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料，其是以無機填料和聚苯酯為改性劑，與聚四氟乙烯樹脂按一定重量比進行充分混合後，通過冷壓燒結或熱壓燒結製成。由於聚苯酯具有高度的自潤滑性，可解決普通的填充聚四氟乙烯所存在的磨耗較大，尤其是對對磨偶件有較大損傷等問題，無機填料可提高材料的承壓性能。本發明的材料可作為極其苛刻條件下，如高溫、高壓、無油潤滑、腐蝕等使用的零部件。由本發明改性聚四氟乙烯樹脂製得的耐磨材料具有極小的平均磨耗係數，該材料最大的特點是耐磨耗，壓縮強度高，不易變形，可廣泛用於機械、航空、航天、電子、電氣等工業領域，應用前景十分廣闊。
文檔編號C08K7/14GK102942756SQ20121042815
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者張建新, 周雲峰 申請人:中昊晨光化工研究院有限公司