一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法
2023-05-06 23:43:36
專利名稱：一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種空壓機滑片及其製備方法，尤其涉及一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法。
背景技術：
傳統滑片是由石墨材料或灰口鑄鐵等金屬經機械加工而成，作為旋轉密封件應用於各類空壓機中，但隨著大功率空壓機的出現(如水泥散裝運輸車用空壓機)，傳統滑片已不能滿足要求，於是出現了樹脂基滑片。
與傳統滑片相比，樹脂基滑片同時具有石墨的導熱、自潤滑及樹脂的彎曲強度高、衝擊強度高的特點，所以在大功率空壓機和真空泵上有廣泛應用前景。
中國發明專利[申請公開號CN1097433A]涉及到一種改性酚醛樹脂高溫耐磨材料的製備。該材料以改性酚醛為粘結材料，石棉布為增強耐磨材料，採用六次甲基四胺作為固化劑，同時加入了偶聯劑、增稠劑、潤滑劑等助劑和氧化鎂、石墨粉填料。但由於採用耐高溫性能相對較弱的酚醛樹脂作為基體材料(長期使用溫度為100℃左右)，從而限制了其使用範圍。
中國發明專利[申請公開號CN1407015A]提到一種以石棉纖維為骨架，酚醛樹脂為粘結材料，填充潤滑劑、增韌劑、增固劑、防老劑等製成的新型樹脂基複合材料。該材料具有密度低、摩擦係數小、熱膨脹係數小等優點，可替代灰口鑄鐵等金屬用於空氣壓縮機滑片，顯著提高其產品綜合性能，延長其使用壽命。大量研究已表明，石棉材料具有致癌作用，其作為建築和摩擦材料受到嚴格的限制，從而不適合作為滑片的主要材料。
美國專利[專利申請號0040126263]提到一種針對纖維填充樹脂基滑片的改進方法。根據滑片在實際工作中作線性往復式運動的特點，預先使纖維沿運動方向依次排列，後填充石墨或樹脂基體，熱壓成型，從而使滑片運動更為平滑，減少了過程中的磨損及震動，改善了壓縮機性能。該種方法對高含量連續纖維填充樹脂基滑片性能改善作用明顯，但對於低含量或短切纖維，其預先排列纖維工藝存在困難，同時可引起材料的混合不均勻。
美國專利[申請公開號20030024380]等同日本專利[申請公開號2001-235928]在認識到熱塑性聚醯亞胺良好的耐高溫和自潤滑性能後，提出一種含熱塑性聚醯亞胺塗層的金屬滑片及其製造方法。其在採用熱塑性聚醯亞胺粉料的基礎上，加入固體潤滑劑聚四氟乙烯，利用靜電噴塗或者噴濺的方法在金屬材料表面塗覆潤滑塗層，從而降低了滑片使用過程中的摩擦磨損，提高了壓縮機的性能且製造工藝相對簡單。由於其滑片採用金屬基體，密度遠大於樹脂基滑片，其質量有所增加，進而加大了壓縮機的功率損耗。同時，滑片的壽命很大程度上受塗層厚度及其與金屬基體粘結強度的影響，而一般聚合物材料與金屬材料的粘結程度較小且採用靜電噴塗或者噴濺方法製備的塗層厚度受到限制，從而降低了滑片的壽命，增大了使用成本。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是為了克服上述空壓機滑片綜合性能差、壽命短的缺點而提出一種以加工性能突出的熱塑性聚醯亞胺作為粘結劑的耐磨、耐高溫且壽命長的熱塑性聚醯亞胺空壓機滑片，本發明所要解決的另一個技術問題是針對目前空壓機滑片生產工序較複雜，大部分聚醯亞胺不溶不熔，加工成型困難，且生產效率較低等問題而提出了一種以加工性能突出、流動性好的的熱塑性聚醯亞胺作為粘結劑，採用機械混合的方式製備複合粉料，並利用改進熱模壓工藝成型的製備方法。
本發明的技術方案為一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片，其特徵在於該滑片的材料組成及重量百分含量如下石墨 40～80％熱塑性聚醯亞胺(TPI)20％～40％增強纖維 0％～10％固體潤滑劑 0％～10％其中熱塑性聚醯亞胺為熱塑性聚醯亞胺樹脂的基本性能為彎曲強度150～190MPa，拉伸強度70～110MPa，玻璃化溫度為≥250℃，衝擊強度20～50kJ/m2，優選常州廣成新型塑料有限公司生產的GCPITM粉料，其不僅具有優異的耐熱性能、力學、介電、耐腐及抗輻射等性能，還表現出卓越的熱加工特性，可採用熱模壓、擠出和注射方法成型。
所述的增強纖維為碳纖維或玻璃纖維的一種或兩者混合物。
所述的固體潤滑劑是聚四氟乙烯或二硫化鉬的一種或兩者混合物。
一種製備上述熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片的方法，其特徵在於採用機械混合的方法製備複合粉料，並在傳統直接熱模壓方法的基礎上改進工藝，在熱壓前後先加入冷壓處理過程進行成型，從而減少了成型時間。將重量百分含量40～80％的石墨、20％～40％的熱塑性聚醯亞胺(TPI)、0％～10％的增強纖維和0％～10％固體潤滑劑機械混合，將混合的複合粉料裝入模具中，以10～60MPa的壓力冷壓後，將模具放入烘箱340～380℃保溫0.5～1小時，取出後在冷壓機中以10～30MPa的壓力保壓5～20分鐘，脫模。
其中熱塑性聚醯亞胺為熱塑性聚醯亞胺樹脂的基本性能為彎曲強度150～190MPa，拉伸強度70～110MPa，玻璃化溫度為≥250℃，衝擊強度20～50kJ/m2，優選常州廣成新型塑料有限公司生產的GCPITM粉料，其不僅具有優異的耐熱性能、力學、介電、耐腐及抗輻射等性能，還表現出卓越的熱加工特性，可採用熱模壓、擠出和注射方法成型。
所述的增強纖維為碳纖維或玻璃纖維的一種或兩者混合物。
所述的固體潤滑劑是聚四氟乙烯或二硫化鉬的一種或兩者混合物。
所述的熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片複合粉料採用機械混合的方法製備，其有效減少了溶劑的引入，縮短了生產工藝流程，大大提高生產效率。
所述的熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片採用改進熱模壓工藝，在熱壓前後先加入冷壓處理過程進行成型，從而減少了成型時間，有利於大規模連續化生產，同時可使材料充分壓實，減少空隙及缺陷的存在，有效地提高材料強度，材料彎曲強度可達66MPa以上。
有益效果本發明以一種熱塑性聚醯亞胺(TPI)為粘結劑，填充增強纖維和石墨等固體潤滑劑組成；採用機械混合的方法製備複合粉料，其有效減少了雜質的引入，縮短了生產工藝流程，大大提高生產效率；改進熱模壓成型方式，減少了材料中存在的空隙及缺陷，有效提高了材料強度，其產品與文獻數據比較結果如下
具體實施方式
實施例1一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法，包括以下工藝步驟在10公斤石墨中加入熱塑性聚醯亞胺粉7公斤，碳纖維2公斤，7～9微米聚四氟乙烯1公斤，在50升高速混合機中混合3-5分鐘。將混合料裝入模具中，以40MPa的壓力冷壓後，將模具放入烘箱380℃保溫1小時，取出後在冷壓機中以15MPa的壓力保壓15分鐘，脫模。最後按圖紙尺寸進行精加工即可得到符合要求的滑片。製得的滑片密度為1800kg/m3，彎曲性能為81MPa，摩擦係數0.09-0.10，體積磨損率5.84×10-15m3/(N·m)。
實施例2一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法，包括以下工藝步驟在10公斤石墨中加入熱塑性聚醯亞胺粉5公斤，玻璃纖維0.83公斤，二硫化鉬0.83公斤，在50升高速混合機中混合3-5分鐘。將混合料裝入模具中，以20MPa的壓力冷壓後，將模具放入烘箱360℃保溫0.5小時，取出後在冷壓機中以10MPa的壓力保壓20分鐘，脫模。最後按圖紙尺寸進行精加工即可得到符合要求的滑片。製得的滑片密度為1880kg/m3，彎曲性能為68MPa，摩擦係數0.085-0.095，體積磨損率8.84×10-15m3/(N·m)。
實施例3一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法，包括以下工藝步驟在10公斤石墨中加入熱塑性聚醯亞胺粉5.46公斤，碳纖維0.9公斤，二硫化鉬0.9公斤，7～9微米聚四氟乙烯0.9公斤，在50升高速混合機中混合3-5分鐘。將混合料裝入模具中，以60MPa的壓力冷壓後，將模具放入烘箱340℃保溫0.75小時，取出後在冷壓機中以30MPa的壓力保壓10分鐘，脫模。最後按圖紙尺寸進行精加工即可得到符合要求的滑片。製得的滑片密度為1820kg/m3，彎曲性能為74MPa，摩擦係數0.09-0.10，體積磨損率1.4×10-14m3/(N·m)。
實施例4一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法，包括以下工藝步驟在10公斤石墨中加入熱塑性聚醯亞胺粉5.38公斤，在50升高速混合機中混合3-5分鐘。將混合料裝入模具中，以30MPa的壓力冷壓後，將模具放入烘箱370℃保溫0.8小時，取出後在冷壓機中以12MPa的壓力保壓18分鐘，脫模。最後按圖紙尺寸進行精加工即可得到符合要求的滑片。製得的滑片密度為1900kg/m3，彎曲性能為76MPa，摩擦係數0.10-0.12，體積磨損率1.6×10-14m3/(N·m)。
實施例5一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法，包括以下工藝步驟在17公斤石墨中加入熱塑性聚醯亞胺粉7公斤，碳纖維1公斤，二硫化鉬1公斤在50升高速混合機中混合3-5分鐘。將混合料裝入模具中，以30MPa的壓力冷壓後，將模具放入烘箱370℃保溫0.8小時，取出後在冷壓機中以12MPa的壓力保壓18分鐘，脫模。最後按圖紙尺寸進行精加工即可得到符合要求的滑片。製得的滑片密度為1760kg/m3，彎曲性能為72MPa，摩擦係數0.06-0.08，體積磨損率4.2×10-15m3/(N·m)。
實施例6一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法，包括以下工藝步驟在10公斤石墨中加入熱塑性聚醯亞胺粉2.8公斤，碳纖維0.4公斤，7～9微米聚四氟乙烯0.9公斤，在50升高速混合機中混合3-5分鐘。將混合料裝入模具中，以50MPa的壓力冷壓後，將模具放入烘箱370℃保溫0.8小時，取出後在冷壓機中以12MPa的壓力保壓18分鐘，脫模。最後按圖紙尺寸進行精加工即可得到符合要求的滑片。製得的滑片密度為1820kg/m3，彎曲性能為78MPa，摩擦係數0.07-0.10，體積磨損率8.7×10-15m3/(N·m)。
實施例7一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法，包括以下工藝步驟在5公斤石墨中加入熱塑性聚醯亞胺粉5公斤，碳纖維1.25公斤，7～9微米聚四氟乙烯1.25公斤在50升高速混合機中混合3-5分鐘。將混合料裝入模具中，以30MPa的壓力冷壓後，將模具放入烘箱370℃保溫0.8小時，取出後在冷壓機中以12MPa的壓力保壓18分鐘，脫模。最後按圖紙尺寸進行精加工即可得到符合要求的滑片。製得的滑片密度為1650kg/m3，彎曲性能為69MPa，摩擦係數0.15-0.18，體積磨損率3.2×10-14m3/(N·m)。
將滑片裝入SLT-80壓縮機進行裝機運行試驗
連續運轉1000小時，未發生斷片、排氣量下降現象，對試樣使用後檢測分析，可初步判斷其使用壽命為12個月以上。
權利要求
1.一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片，其特徵在於該滑片的材料組成及重量百分含量如下石墨 40～80％熱塑性聚醯亞胺(TPI) 20％～40％增強纖維 0％～10％固體潤滑劑0％～10％
2.根據權利要求1所述的空壓機滑片，其特徵在於熱塑性聚醯亞胺樹脂的基本性能為彎曲強度150～190MPa，拉伸強度70～110MPa，玻璃化溫度為≥250℃，衝擊強度20～50kJ/m2。
3.根據權力要求1所述的空壓機滑片，其特徵在於所述的增強纖維是碳纖維或玻璃纖維的一種或兩者混合物。
4.根據權力要求1所述的空壓機滑片，其特徵在於所述的固體潤滑劑是聚四氟乙烯或二硫化鉬的一種或兩者混合物。
5.一種製備權利要求1所述的熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片的方法，其特徵在於採用機械混合的方法製備複合粉料，並採用改進熱模壓工藝進行成型將重量百分含量40～80％的石墨、20％～40％的熱塑性聚醯亞胺(TPI)、0％～10％的增強纖維和0％～10％固體潤滑劑機械混合，將混合的複合粉料裝入模具中，以10～60MPa的壓力冷壓後，將模具放入烘箱340～380℃保溫0.5～1小時，取出後在冷壓機中以10～30MPa的壓力保壓5～20分鐘，脫模。
6.根據權利要求5所述的空壓機滑片的製備方法，其特徵在於熱塑性聚醯亞胺樹脂的基本性能為彎曲強度150～190MPa，拉伸強度70～110MPa，玻璃化溫度為≥250℃，衝擊強度20～50kJ/m2。
7.根據權力要求5所述的空壓機滑片的製備方法，其特徵在於所述的增強纖維是碳纖維或玻璃纖維的一種或兩者混合物。
8.根據權力要求5所述的空壓機滑片的製備方法，其特徵在於所述的固體潤滑劑是聚四氟乙烯或二硫化鉬的一種或兩者混合物。
全文摘要
本發明涉及一種熱塑性聚醯亞胺基空壓機滑片及其製備方法，所述滑片以一種熱塑性聚醯亞胺(TPI)為粘結劑，填充增強纖維和石墨等固體潤滑劑組成；採用機械混合的方法製備複合粉料，並利用改進熱模壓工藝進行成型。與現有技術相比，本發明涉及的空壓機滑片具有耐磨、耐高溫等特點，複合、加工方式簡單，從而大大提高了生產效率。
文檔編號C08L79/00GK1687236SQ20051004012
公開日2005年10月26日 申請日期2005年5月20日 優先權日2005年5月20日
發明者黃培, 王曉東, 朱鵬 申請人:南京工業大學