自潤滑織物薄層複合材料及其製備方法
2023-05-07 16:58:21
專利名稱：自潤滑織物薄層複合材料及其製備方法
技術領域：
本發明屬於纖維織物薄層自潤滑複合材料及其製備方法。
聚四氟乙烯(PTFE)具有十分優異的化學穩定性和耐高低溫性能(-250-280℃)、良好的潤滑性，因此，作為潤滑材料受到人們的廣泛關注。然而，其強度低，易變形、導熱差，十分不耐磨等弱點，極大的限制了其作為機械潤滑部件的應用。為了改進這些缺點，人們採取了許多措施，典型的辦法有填加多種填料改善其耐磨性，例如填加15-25％重量比的玻璃纖維，就可使其耐磨性提高2-3個數量級。也有在低碳鋼板表面燒結一層青銅粉或銅網，在其上繼而輥壓一層PTFE或者其與其他填充劑構成的混合物，而製成的三層自潤滑複合材料。這種結構大幅度改善了填充PTFE導熱性差，整體膨脹變形引起的尺寸不穩定等缺點。採取噴塗等方法製成塗層形式的使用方法，同樣可以收到三層自潤滑材料類似的效果。但上述方法仍存在著材料承載能力低，不適於在特殊形狀的部件上使用等缺點。
本發明的目的在於提供一種自潤滑織物薄層複合材料及其製備方法。
一種自潤滑織物薄層複合材料，其特徵在於由一種PTFE纖維和至少一種或多種其它纖維紡織而成的纖維交織物，以及浸漬到交織物的耐磨性浸漬材料組成；纖維交織物由PTFE纖維/(PTFE纖維+其它纖維)＝0.1-0.9(重量比)組成，其它纖維選用芳香聚醯胺纖維、脂肪聚醯胺纖維、聚酯纖維、玻璃纖維中的一種或幾種；浸漬材料含量為纖維交織物重量的5-35％，織物厚度為0.20-0.60mm；浸漬材料由酚醛環氧樹脂50-85％，羥基丁晴樹脂3-18％，PTFE粉末5-25％，金屬氧化物粉末5-15％組成(重量百分含量)，其中金屬氧化物粉選用一氧化鉛，四氧化三鉛，氧化鎘中的一種。
一種自潤滑織物薄層複合材料，其特徵在於由一種PTFE纖維和至少一種或多種其它纖維紡織而成的纖維交織物，以及浸漬到交織物的耐磨性浸漬材料組成；纖維交織物由PTFE纖維/(PTFE纖維+其它纖維)＝0.1-0.9(重量比)組成，其它纖維選用芳香聚醯胺纖維、脂肪聚醯胺纖維、聚酯纖維、玻璃纖維中的一種或幾種；浸漬材料含量為纖維交織物重量的5-35％；織物厚度為0.20-0.60mm；浸漬材料由聚醯胺醯亞胺55-75％，PTFE粉末10-35％，金屬氧化物粉末5-15％組成(重量百分含量)，其中金屬氧化物粉選用一氧化鉛，四氧化三鉛，氧化鎘中的一種。
本發明材料的製備方法纖維交織物編織；配置交織物浸漬材料；噴塗浸漬材料；織物輥軋定型。噴塗浸漬材料和輥軋定型方法是，先用油漆噴槍在0.1MPa氣壓下噴塗到上述織物表面，然後，在50-80℃烘乾後，在輥軋機上輥軋成型。
一種自潤滑織物薄層複合材料的製備方法，其特徵在於由一種PTFE纖維和至少一種或多種其它纖維紡織而成厚度為0.20-0.60mm的交織物，纖維交織物由PTFE纖維/(PTFE纖維+其它纖維)＝0.1-0.9(重量比)組成，其它纖維選用芳香聚醯胺纖維、脂肪聚醯胺纖維、聚酯纖維、玻璃纖維中的一種或幾種；將由酚醛環氧樹脂50-85％，羥基丁晴樹脂3-18％，PTFE粉末5-25％，金屬氧化物粉末5-15％組成(重量百分含量)組成的浸漬材料，其中金屬氧化物粉選用一氧化鉛，四氧化三鉛，氧化鎘中的一種；用丙酮和無水乙醇按1∶1的比例調成固體含量為15-30％的浸漬液，噴塗到纖維交織物上，使浸漬材料含量為纖維交織物重量的5-35％；在50-80℃下烘乾後，在輥軋機上輥軋成型。
一種自潤滑織物薄層複合材料的製備方法，其特徵在於由一種PTFE纖維和至少一種或多種其它纖維紡織而成厚度為0.20-0.60mm的交織物，纖維交織物由PTFE纖維/(PTFE纖維+其它纖維)＝0.1-0.9(重量比)組成，其它纖維選用芳香聚醯胺纖維、脂肪聚醯胺纖維、聚酯纖維、玻璃纖維中的一種或幾種；將由組成聚醯胺醯亞胺55-75％，PTFE粉末10-35％，金屬氧化物粉末5-15％(重量百分含量)組成的浸漬材料，其中金屬氧化物粉選用一氧化鉛，四氧化三鉛，氧化鎘中的一種；用二甲基甲醯胺調成固體含量為15-30％的浸漬液，噴塗到纖維交織物上，使浸漬材料含量為纖維交織物重量的5-35％；在50-80℃下烘乾後，在輥軋機上輥軋成型。
上述材料織物的一個表面可以根據調整PTFE纖維與其他纖維的比例，控制織物的摩擦係數和耐磨性，另一個表面通過採取不同織物組織結構，使可粘性纖維大比例暴露，從而易於通過粘接劑粘貼於金屬或非金屬表面。
本方法製備的材料不僅結構科學合理，可改善PTFE固有的許多弱點，特別是採取纖維形式使用可以使材料的承載能力大大提高(為一般填充PTFE的10-30倍)，而且其摩擦磨損性能可以根據改變織物的結構和浸漬材料來調整。其產品可以通過粘接劑簡單地粘接到金屬或非金屬材料表面，製成適用於-50-250℃溫度範圍使用如導軌、軸承或襯墊等機械運動部件的自潤滑襯墊。
本發明材料，用來製造捲成軸套等材料時，可以在常溫-300℃的固化溫度下使粘接劑固化實現與金屬或非金屬底材的結合。從方法上較之三層複合材料大大降低了加工溫度，而且不用還原性氣氛保護，在降低了生產成本的同時，還大大降低了生產的不安全因素。從性能上，較之三層複合材料和塗層形式的承載能力更高，同時，具有較塗層長得多的耐磨壽命。
例1將PTFE纖維和芳綸纖維採取斜紋方式織布，纖維比例為PTFE纖維/(PTFE纖維+芳綸纖維)＝0.5，織物厚度為0.35mm。
將酚醛環氧樹脂70％，羥基丁晴樹脂8％，PTFE粉末10％，一氧化鉛粉末12％。用丙酮和無水乙醇調成固體含量為25％的浸漬液。用油漆噴槍在0.1MPa氣壓下，將織物重量的15％的浸漬液噴塗到上述織物表面，然後，在70℃烘箱中烘烤30分鐘後，在輥軋機上於3噸條件下輥軋成型。
用酚醛環氧粘接劑將上述自潤滑薄層織物材料粘貼於不鏽鋼(1Cr18Ni9Ti)表面，在施加0.3MPa壓力條件下，於180℃固化2小時。
將上述材料，在MM-200型摩擦磨損試驗機上，於196N負荷和0.42m/s速度條件下，摩擦120分鐘，其摩擦係數為0.22，磨痕寬度為2.8mm。
例2保持其它條件不變，改變例1中纖維比例為PTFE纖維/(PTFE纖維+芳綸纖維)＝0.8，製備材料。
將上述材料，在MM-200型摩擦磨損試驗機上，於196N負荷和0.42m/s速度條件下，摩擦120分鐘，其摩擦係數為0.20，磨痕寬度為3.4mm。
例3將PTFE纖維和諾曼克斯纖維採取緞紋方式織布，纖維比例為PTFE纖維/(PTFE纖維+諾曼克斯纖維纖維)＝0.3，織物厚度0.40mm。
將酚醛環氧樹脂75％，羥基丁晴樹脂7％，PTFE粉末8％，氧化鎘粉末10％。用丙酮和無水乙醇調成固體含量為30％的浸漬液，用油漆噴槍在0.1MPa氣壓下，將織物重量的20％的浸漬噴塗到上述織物表面，然後，在60℃烘箱中烘烤30分鐘後，在輥軋機上於3噸條件下輥軋成型。
將上述材料用酚醛環氧粘接劑，將上述自潤滑薄層織物材料粘貼於銅合金表面，在施加0.3MPa壓力條件下，於180℃固化2小時。
將上述材料，在MM-200型摩擦磨損試驗機上，於196N負荷和0.84m/s速度條件下，摩擦120分鐘，其摩擦係數為0.18，磨痕寬度為4.1mm。
例4將PTFE纖維和玻璃纖維採取斜紋方式織布，纖維比例為PTFE纖維/(PTFE纖維+玻璃纖維)＝0.4，織物厚度0.30mm。
將聚醯胺醯亞胺75％，PTFE粉末15％，金屬氧化物粉末10％。用二甲基甲醯胺調成固體含量為20％的浸漬液。用油漆噴槍在0.1MPa氣壓下，將織物重量的25％的浸漬噴塗到上述織物表面，然後，在80℃烘箱中烘烤30分鐘後，在輥軋機上於3噸條件下輥軋成型。
將上述材料用35％含量的聚醯胺醯亞胺粘接劑粘貼於不鏽鋼(1Cr18Ni9Ti)表面，在施加0.3MPa壓力條件下，於300℃下固化1.5小時。
將上述材料，在MM-200型摩擦磨損試驗機上，於196N負荷和0.42m/s速度條件下，摩擦120分鐘，其摩擦係數為0.19，磨痕寬度為3.2mm。
例5將PTFE纖維和脂肪聚醯胺纖維採取緞紋方式織布，纖維比例為PTFE纖維/(PTFE纖維+脂肪聚醯胺纖維)＝0.6，織物厚度0.32mm。
將酚醛環氧樹脂75％，羥基丁晴樹脂8％，PTFE粉末8％，金屬氧化物粉末9％。用丙酮和無水乙醇調成固體含量為20％的浸漬液。用油漆噴槍在0.1MPa氣壓下，將織物重量的18％的浸漬噴塗到上述織物表面，然後，在60℃烘箱中烘烤30分鐘後，在輥軋機上於3噸條件下輥軋成型。
用酚醛環氧粘接劑將上述自潤滑薄層織物材料粘貼於鋁合金表面，在施加0.3MPa壓力條件下，於180℃固化2小時。
將上述材料，在MM-200型摩擦磨損試驗機上，於196N負荷和0.42m/s速度條件下，摩擦120分鐘，其摩擦係數為0.23，磨痕寬度為3.7mm。
例6將PTFE纖維與芳綸和諾曼克斯纖維採取緞紋方式織布，PTFE纖維比例為/(PTFE纖維+芳綸纖維+諾曼克斯纖維)＝0.3，芳綸纖維∶諾曼克斯纖維＝1∶1。織物厚度為0.45mm。
將酚醛環氧樹脂75％，羥基丁晴樹脂13％，PTFE粉末5％，金屬氧化物粉末7％。調成固體含量為25％的浸漬液。用油漆噴槍在0.1MPa氣壓下，將織物重量的30％的浸漬噴塗到上述織物表面，然後，在70℃烘箱中烘烤30分鐘後，在輥軋機上於3噸條件下輥軋成型。
用酚醛環氧粘接劑將上述自潤滑薄層織物材料粘貼於鋁合金表面，在施加0.3MPa壓力條件下，於180℃固化2小時。
將上述材料，在MM-200型摩擦磨損試驗機上，於196N負荷和0.42m/s速度條件下，摩擦120分鐘，其摩擦係數為0.18，磨痕寬度為2.9mm。
例7保持其它條件不變，改變纖維比例芳綸纖維∶諾曼克斯纖維＝1∶0.8。
將上述材料，在MM-200型摩擦磨損試驗機上，於196N負荷和0.42m/s速度條件下，摩擦120分鐘，其摩擦係數為0.18，磨痕寬度為2.7mm。
例8將上述例4中製備的材料，在旋轉栓盤式高溫摩擦磨損試驗機上，於250℃環境中，10MPa和0.5m/s條件下，摩擦480分鐘，其摩擦係數為0.08，磨痕深度為0.12mm。
例9將上述例3中製備的材料，在往復摩擦磨損試驗機上，於常溫環境中，125MPa和0.5m/s條件下，摩擦120分鐘，其摩擦係數為0.11，磨痕深度為0.19mm。
例10由上述例3中的薄層自潤滑織物粘貼於不鏽鋼表面製備的材料，在旋轉栓盤式高溫摩擦磨損試驗機上，於常溫環境中，50MPa和0.5m/s條件下，摩擦120分鐘，其摩擦係數為0.08，磨痕深度為0.10mm。
例11由上述例3中的薄層自潤滑織物粘貼於PI表面製備的材料，在旋轉栓盤式高溫摩擦磨損試驗機上，於常溫環境中，10MPa和0.5m/s條件下，摩擦120分鐘，其摩擦係數為0.12，磨痕深度為0.11mm。
權利要求
1.一種自潤滑織物薄層複合材料，其特徵在於由一種PTFE纖維和至少一種或多種其它纖維紡織而成的纖維交織物，以及浸漬到交織物的耐磨性浸漬材料組成；纖維交織物由PTFE纖維/(PTFE纖維+其它纖維)＝0.1-0.9(重量比)組成，其它纖維選用芳香聚醯胺纖維、脂肪聚醯胺纖維、聚酯纖維、玻璃纖維中的一種或幾種；浸漬材料含量為纖維交織物重量的5-35％；織物厚度為0.20-0.60mm；浸漬材料由酚醛環氧樹脂50-85％，羥基丁晴樹脂3-18％，PTFE粉末5-25％，金屬氧化物粉末5-15％組成(重量百分含量)，其中金屬氧化物粉選用一氧化鉛，四氧化三鉛，氧化鎘中的一種。
2.一種自潤滑織物薄層複合材料，其特徵在於由一種PTFE纖維和至少一種或多種其它纖維紡織而成的交織物，以及浸漬到交織物的耐磨性浸漬材料組成；纖維交織物由PTFE纖維/(PTFE纖維+其它纖維)＝0.1-0.9(重量比)組成，其它纖維選用芳香聚醯胺纖維、脂肪聚醯胺纖維、聚酯纖維、玻璃纖維中的一種或幾種；浸漬材料含量為纖維交織物重量的5-35％；織物厚度為0.20-0.60mm；浸漬材料由聚醯胺醯亞胺55-75％，PTFE粉末10-35％，金屬氧化物粉末5-15％組成(重量百分含量)，其中金屬氧化物粉選用一氧化鉛，四氧化三鉛，氧化鎘中的一種。
3.一種自潤滑織物薄層複合材料的製備方法，其特徵在於由一種PTFE纖維和至少一種或多種其它纖維紡織而成厚度為0.20-0.60mm的交織物，纖維交織物由PTFE纖維/(PTFE纖維+其它纖維)＝0.1-0.9(重量比)組成，其它纖維選用芳香聚醯胺纖維、脂肪聚醯胺纖維、聚酯纖維、玻璃纖維中的一種或幾種；將由酚醛環氧樹脂50-85％，羥基丁晴樹脂3-18％，PTFE粉末5-25％，金屬氧化物粉末5-15％組成(重量百分含量)組成的浸漬材料，其中金屬氧化物粉選用一氧化鉛，四氧化三鉛，氧化鎘中的一種；用丙酮和無水乙醇按1∶1的比例調成固體含量為15-30％的浸漬液，噴塗到纖維交織物上，使浸漬材料含量為纖維交織物重量的5-35％；在50-80℃下烘乾後，在輥軋機上輥軋成型。
4.一種自潤滑織物薄層複合材料的製備方法，其特徵在於由一種PTFE纖維和至少一種或多種其它纖維紡織而成厚度為0.20-0.60mm的交織物，纖維交織物由PTFE纖維/(PTFE纖維+其它纖維)＝0.1-0.9(重量比)組成，其它纖維選用芳香聚醯胺纖維、脂肪聚醯胺纖維、聚酯纖維、玻璃纖維中的一種或幾種；將由組成聚醯胺醯亞胺55-75％，PTFE粉末10-35％，金屬氧化物粉末5-15％(重量百分含量)組成的浸漬材料，其中金屬氧化物粉選用一氧化鉛，四氧化三鉛，氧化鎘中的一種；用二甲基甲醯胺調成固體含量為15-30％的浸漬液，噴塗到纖維交織物上，使浸漬材料含量為纖維交織物重量的5-35％；在50-80℃下烘乾後，在輥軋機上輥軋成型。
全文摘要
本發明公開了一種自潤滑織物薄層複合材料及其製備方法。本發明由一種PTFE纖維和至少一種或多種其它纖維紡織而成的纖維交織物,以及為使該織物提高強度而浸漬到其中的耐磨性浸漬材料組成。織物的一個表面可以根據調整PTFE纖維與其他纖維的比例,控制織物的摩擦係數和耐磨性,另一個表面通過採取不同織物組織結構,使可粘性纖維大比例暴露,從而易於通過粘接劑粘貼於金屬或非金屬表面。這種材料粘貼到金屬或非金屬材料表面可以起到減低摩擦和磨損的作用。適用於－50—250℃溫度範圍使用的機械運動部件的自潤滑襯墊等。
文檔編號D06M15/37GK1259599SQ9912699
公開日2000年7月12日 申請日期1999年12月24日 優先權日1999年12月24日
發明者李同生, 劉旭軍, 陶江, 楊生榮, 叢培紅, 何雪, 田農 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所