專利名稱：一種油密封件用納米凹凸棒土增強的聚酰亞氨模塑料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油密封用的聚酰亞胺模塑料及其制造方法，具體地說，涉及一種 電機軸承油密封用的納米凹凸棒土增強的聚酰亞胺模塑料及其制造方法。屬于有機-無機 納米復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
軸承密封廣泛應(yīng)用于交直流電機、汽輪發(fā)電機、汽輪機、水輪機、風(fēng)機、水泵、壓縮 機及其他旋轉(zhuǎn)機器，是電機軸承中的關(guān)鍵部件之一。隨著電力、石油、天然氣、塑料、化肥、乙 烯等工業(yè)的大發(fā)展，油密封產(chǎn)品進入了產(chǎn)品更新快、需求量大增長的時代。如何解決油密封 的漏油問題，是電機制造業(yè)及其配套的軸承、軸瓦企業(yè)急需解決的任務(wù)之一。電機軸承油密封產(chǎn)品，在結(jié)構(gòu)上有襯套密封、氣封迷宮密封、梳齒密封、迷宮密封、 螺旋密封等幾種設(shè)計方式。在密封材料上，傳統(tǒng)的油密封件常采用如鋁、銅、聚四氟乙烯、尼 龍、巴氏合金等材料，這些材料的耐磨性、自潤滑性或耐溫性較差，運行時間稍長就會出現(xiàn) 密封件對轉(zhuǎn)軸的偏心現(xiàn)象，其密封間隙很難保證，泄漏現(xiàn)象仍比較普遍。許多性能優(yōu)良的有 機工程塑料的相繼問世和不斷發(fā)展，可在很大程度上避免上述材料的缺陷，大大加速密封 技術(shù)難題的解決，其中，聚酰亞胺/無機納米復(fù)合材料由于具有較常規(guī)有機聚合物材料更 優(yōu)異的物理、力學(xué)性能，在密封件材料方面具有重要的應(yīng)用價值。凹凸棒土(attapulgite)是一種具有纖維狀或鏈狀結(jié)構(gòu)的水合鎂鋁硅酸鹽，每個 單元層相互間通過氧連接成孔道式的晶體結(jié)構(gòu)，形成纖維狀單晶，單晶具有納米尺度，直徑 為10 25nm，長度為100 lOOOnm，單晶一般緊密排列成晶束，晶束又相互聚集成微米級 小顆粒。聚酰亞胺/凹凸棒土納米復(fù)合物在機械耐磨性能方面有明顯的增強作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及的聚酰亞胺無機納米復(fù)合材料是以有機聚合物_聚酰亞胺為基材，納 米凹凸棒土填料為分散相的有機_無機納米復(fù)合材料，它實現(xiàn)了有機物體與無機物分散相 在納米尺度上的復(fù)合，所得的材料能夠?qū)o機物的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物 的韌性、可加工性及介電性完美地結(jié)合起來。本發(fā)明的目的是提供一種適用于電機軸承油 密封使用的模塑料，用該材料制造的油密封件具有密封性好，耐腐蝕性好，耐溫性和機械性 能優(yōu)良等特點。本發(fā)明涉及的納米凹凸棒土增強的聚酰亞氨材料的組成包括(以下各組份用量 均為質(zhì)量份數(shù)，％ )聚酰亞氨基體樹脂51-72 ；玻璃纖維20-36 ；二硫化鉬 0-10 ；改性凹凸棒土 2-5。
本發(fā)明中所述的聚酰亞胺為采用耐高溫性聚酰亞胺樹脂，典型代表有中國科學(xué)院 長春應(yīng)用化學(xué)研究所的YHPI、上海合成樹脂所的YS20、常州市廣成新型塑料有限公司的 GCPI、GE公司的Ultem等熱塑性聚酰亞胺樹脂。該類樹脂強度高，粒度細，便于混合加工， 制得機械性能優(yōu)良，耐溫性和耐腐蝕性好，適合用作油密封材料。本發(fā)明中的二硫化鉬粉粒徑為20_30μπι。二硫化鉬是一種固體潤滑劑，其潤滑膜 的摩擦系數(shù)很低，在常態(tài)下，溫度在400°C左右開始逐漸分解，但隨著顆粒度的變小而耐氧 化溫度逐漸下降。本發(fā)明中的玻璃纖維是無堿玻璃纖維，它的長徑比為5 1-10 1。無堿玻璃纖 維的外觀呈白色，具有良好的機械性能，尺寸穩(wěn)定性及介電性能。本發(fā)明中的凹凸棒土為提純凹凸棒土經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH570改性處理的干燥凹凸 棒土粉末，細度< 200目。凹凸棒土經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑改性改善了其在樹脂基體中的分散性和 親和性以及與基體的界面結(jié)合力和復(fù)合材料的耐熱性能，提高了凹凸棒土的填充量。本發(fā)明的油密封件用納米凹凸棒土增強聚酰亞氨模塑料的制備方法包括如下步 驟按配比組成將聚酰亞氨基體、玻璃纖維、納米凹凸棒土和二硫化鉬等加入高效 混合機中混合，混合轉(zhuǎn)速為10 50轉(zhuǎn)/分，混合次數(shù)為2-5次，混合時間為每次10-30 分。將上述混合料放置于50-200°C烘箱中加溫預(yù)熱10-50小時，放入40-200°C模槽中，以 5-200C /min程序升溫至300-450°C，保持10-120分后進行模壓，模壓壓力為10_50MPa，模 壓保持時間10-60分，吹風(fēng)冷卻，冷卻過程中保持壓力，直至溫度低于180°C以下解除壓力， 然后脫模，精加工處理制成各種規(guī)格制品。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明經(jīng)納米材料增強改性、頭段預(yù)熱、后段程序升溫、一次模壓工藝使熱固性聚 合物直接固化成型，得到質(zhì)地密實、表面光潔的聚酰亞胺模塑油密封件，其摩擦磨損性能比 現(xiàn)有產(chǎn)品提高1倍以上，熱變形溫度超過220°C，克服了原有模壓成型工藝中原料易發(fā)生聚 集、形成塊狀物、分散不均、受熱不勻而在基體內(nèi)形成缺陷等缺點，為聚酰亞胺增強增韌改 性開拓了一條新途徑，較大幅度提高了電機軸承密封圈的力學(xué)性能和摩擦磨損性能，降低 了復(fù)合材料制品的制作成本。
具體實施例方式實施例1實施例1的材料組成(均為質(zhì)量份數(shù)，％ )為聚酰亞氨YS20樹脂61.7，玻璃纖 維33. 5，二硫化鉬2. 7，改性凹凸棒土 2. 1。按上述材料組成及用量制備油密封步驟如下(1)按配比組成將聚酰亞氨YS20樹脂、二硫化鉬、玻璃纖維和納米凹凸棒土加入 高效混合機中混合，混合轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分，混合次數(shù)為4次，混合時間為每次20分；(2)將上述混合料放置于70°C烘箱中加溫預(yù)熱24小時；(3)預(yù)熱料放入50°C模具中，以10°C /min程序升溫至350°C，保持35分后進行模 壓，模壓壓力為22MPa，模壓保持時間40分，吹風(fēng)冷卻至150°C解除壓力，然后脫模精加工制 成各種規(guī)格制品。
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實施例2實施例2的材料組成(均為質(zhì)量份數(shù)，％ )為聚酰亞氨基體GCPI樹脂73. 5，玻 璃纖維23. 2、改性凹凸棒土 3. 3。按上述材料組成及用量制備油密封步驟如下(1)按配比組成將聚酰亞氨GCPI樹脂、玻璃纖維和納米凹凸棒土加入高效混合機 中混合，混合轉(zhuǎn)速為20轉(zhuǎn)/分，混合次數(shù)為3次，混合時間為每次30分；(2)將上述混合料放置于120°C烘箱中加溫預(yù)熱20小時；(3)預(yù)熱料放入100°C模具中，以15°C /min程序升溫至380°C，保持60分后進行 模壓，模壓壓力為18MPa，模壓保持時間30分，吹風(fēng)冷卻至180°C解除壓力，然后脫模精加工 制成各種規(guī)格制品。以上二個實施例的產(chǎn)品性能如下
權(quán)利要求
一種油密封件用納米凹凸棒土增強的聚酰亞氨模塑料，其特征在于組成包括(質(zhì)量份數(shù)，％)聚酰亞氨基體樹脂51 72；玻璃纖維20 36；二硫化鉬0 10；納米凹凸棒土2 5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒土增強的聚酰亞氨模塑料，其特征在于所述的 聚酰亞氨樹脂是耐高溫性聚酰亞胺樹脂，典型代表有中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所的 YHPI、上海合成樹脂所的YS20、常州市廣成新型塑料有限公司的GCPI、GE公司的Ultem等 熱塑性聚酰亞胺樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒土增強的聚酰亞氨模塑料，其特征在于所述的二 硫化鉬為粒徑20-30 μ m的粉劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的納米凹凸棒土增強的聚酰亞氨模塑料，其特征在于所 述的玻璃纖維是無堿玻璃纖維，它的長徑比為5 1-10 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米凹凸棒土增強的聚酰亞氨模塑料，其特征在于所述的納 米凹凸棒土為經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH570改性處理的干燥凹凸棒土粉，細度< 200目。
6.一種油密封件用納米凹凸棒土增強的聚酰亞氨模塑料的制備方法，其特征在于具有 如下制備步驟按配比組成將聚酰亞氨基體、玻璃纖維、納米凹凸棒土和二硫化鉬等加入高 效混合機中混合，混合轉(zhuǎn)速為10 50轉(zhuǎn)/分，混合次數(shù)為2-5次，混合時間為每次10-30 分。將上述混合料放置于50-200°C烘箱中加溫預(yù)熱10-50小時，放入40-200°C模槽中，以 5-200C /min程序升溫至300-450°C，保持10-120分后進行模壓，模壓壓力為10_50MPa，模 壓保持時間10-60分，吹風(fēng)冷卻，冷卻過程中保持壓力，直至溫度低于180°C以下解除壓力， 然后脫模，精加工處理制成各種規(guī)格制品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油密封件用納米凹凸棒土增強的聚酰亞氨模塑料及其制備方法。該材料組成包括(均為質(zhì)量份數(shù)，％)聚酰亞氨基體樹脂51-72，玻璃纖維20-36，二硫化鉬0-10，改性凹凸棒土2-5。制備步驟包括按配比組成將聚酰亞氨基體、玻璃纖維、納米凹凸棒土和二硫化鉬等加入高效混合機中混合，混合轉(zhuǎn)速為10～50轉(zhuǎn)/分，混合次數(shù)為2-5次，混合時間為每次10-30分。將上述混合料放置于50-200℃烘箱中加溫預(yù)熱10-50小時，放入40-200℃模槽中，以5-20℃/min程序升溫至300-450℃，保持10-120分后進行模壓，模壓壓力為10-50MPa，模壓保持時間10-60分，吹風(fēng)冷卻，冷卻過程中保持壓力，直至溫度低于180℃以下解除壓力，然后脫模，精加工處理制成各種規(guī)格制品。本發(fā)明克服了原有模壓成型工藝中原料易發(fā)生聚集、形成塊狀物、分散不均、受熱不勻而在基體內(nèi)形成缺陷等缺點，制得的油密封產(chǎn)品具有密封性好，耐腐蝕性，耐溫性和機械性能優(yōu)良等特點，其摩擦磨損性能比現(xiàn)有產(chǎn)品提高1倍以上，熱變形溫度超過220℃，較大幅度提高了電機軸承密封圈的力學(xué)性能和摩擦磨損性能，降低了制作成本。
文檔編號C08L79/08GK101891956SQ200910098868
公開日2010年11月24日 申請日期2009年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月21日
發(fā)明者許友安, 金筱娜 申請人:諸暨市銘洲機械有限公司