專利名稱：一種改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)：
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，并具有優(yōu)異的不粘性與自潤(rùn)滑性，是摩擦因數(shù)最低的樹脂。但其耐磨性、壓縮強(qiáng)度、耐冷流性、硬度等機(jī)械性能不夠好。目前，國內(nèi)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(duì)磨損耗嚴(yán)重。傳統(tǒng)的方法多采用添加玻璃纖維、石墨、二硫化鑰等無機(jī)填料對(duì)聚四氟乙烯進(jìn)行改性，但這種材料的磨耗較大，使用壽命短，容易對(duì)對(duì)磨偶件造成磨損，且存在機(jī)械加工性能差的缺點(diǎn)。聚苯酯(POB)，是聚對(duì)羥基苯甲酸酯的簡(jiǎn)稱。聚苯酯由對(duì)氧苯甲酰為重復(fù)結(jié)構(gòu)單元組成的線型全芳族結(jié)晶性高聚物，其分子主鏈含對(duì)氧苯甲酰重復(fù)結(jié)構(gòu)單元，由對(duì)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，可耐除熱的濃堿和強(qiáng)氧化性濃酸以外的任何有機(jī)溶劑，有獨(dú)特的耐磨自潤(rùn)滑性能。將聚苯酯填充聚四氟乙烯樹脂材料后得到的材料雖然具有防腐蝕性，耐磨性較好的優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)，不易變形的材料用于制作機(jī)床導(dǎo)軌。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(xiàn)有技術(shù)的不足。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)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(jī)填料加入到聚四氟乙烯樹脂中，混合均勻后，通過冷壓燒結(jié)或熱壓燒結(jié)而制成。前述的承壓耐磨材料，所述無機(jī)填料為青銅粉和玻纖粉。本發(fā)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(yōu)選地，本發(fā)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(yōu)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(fā)明使用的聚苯酯其熱失重均在1.8%以下。本發(fā)明實(shí)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(qiáng)度大于30Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率大于300%。本發(fā)明提供了上述承壓耐磨材料在制作機(jī)床導(dǎo)軌中的應(yīng)用。本發(fā)明提供了一種制備上述承壓耐磨材料的方法，包括步驟冷壓燒結(jié)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(nèi)，在常溫下施加5(Tl00MPa的壓力使之成為密實(shí)的預(yù)成型品，然后將預(yù)成型品加熱至36(T380°C，并在此溫度保持2 10h，然后經(jīng)過冷卻，得到所需規(guī)格尺寸的制品。熱壓燒結(jié)是將正在燒結(jié)的預(yù)成型品迅速放入預(yù)熱至36(T380°C的模具中，然后一邊加壓一邊水冷或空氣冷卻；也可以把預(yù)成型品連模具一起放入燒結(jié)爐中升溫?zé)Y(jié)，從爐中取出后立即加壓冷卻。本發(fā)明以聚苯酯和無機(jī)填料青銅粉和玻纖粉為改性劑，由于聚苯酯具有高度的自潤(rùn)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(duì)對(duì)磨偶件有較大損傷等問題；無機(jī)填料可提高材料的承壓性能。本發(fā)明的材料可作為極其苛刻條件下，如高溫、高壓、無油潤(rùn)滑、腐蝕等使用的零部件。本發(fā)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系數(shù)，該材料最大的特點(diǎn)是耐磨耗和承壓能力強(qiáng)，不損傷對(duì)磨偶件，壓縮強(qiáng)度高，不易變形，可廣泛用于機(jī)械、航空、航天、電子、電氣等工業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。若未特別說明，以下實(shí)施例所述的百分比均為質(zhì)量百分比。以下各實(shí)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(chǎn)品牌號(hào)CGZ351，聚四氟乙烯樹脂，樹脂的分子量為150萬 1000萬，測(cè)試方法為美國標(biāo)準(zhǔn)，使用差動(dòng)量熱分析儀測(cè)定；樹脂的拉伸強(qiáng)度大于30Mpa，斷裂伸長(zhǎng)率大于300%，測(cè)試方法為GBT1040。購自中昊晨光化工研究院，產(chǎn)品牌號(hào)CGM021，青銅粉購自上海脈達(dá)金屬粉末材料有限公司；玻纖粉購自四川德陽玻纖廠。實(shí)施例I改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的制備(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(qiáng)度為33MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為330%)50kg混合均勻后加入模具內(nèi)，常溫下施加90MPa的壓力制得預(yù)成品，脫模后將預(yù)成型品放入燒結(jié)爐中升溫加熱至370°C，并在此溫度保持5h，然后經(jīng)過冷卻，得到所需規(guī)格尺寸的樹脂制品。所得樹脂制品的平均磨耗系數(shù)為2. 2 XlOVh,壓縮強(qiáng)度45MPa，壓縮彈性模量1366MPa，彎曲強(qiáng)度16MPa，質(zhì)量磨損率O. 23%，熱膨脹系數(shù)(室溫 250。。) 11. 6(10_5/。。)，永久變形率0.8%。本發(fā)明檢測(cè)方法均采用GB，以下同。實(shí)施例2改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的制備(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(qiáng)度為38MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為440%)55kg混合均勻后加入模具內(nèi)，常溫下施加50MPa的壓力制得預(yù)成品，脫模后把預(yù)成型品放入燒結(jié)爐中升溫?zé)Y(jié)至375°C，并在此溫度保持10h，然后經(jīng)過冷卻，得到所需規(guī)格尺寸的樹脂制品。所得樹脂制品的平均磨耗系數(shù)為2. 3 XlOVh,壓縮強(qiáng)度42MPa，壓縮彈性模量1380MPa，彎曲強(qiáng)度17MPa，質(zhì)量磨損率O. 18%，熱膨脹系數(shù)(室溫 250°C ) 11. 8 (10_5/°C )，永久變形率I. 0%。實(shí)施例3改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的制備(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(qiáng)度為32MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為320%)65kg混合均勻后加入模具內(nèi)，常溫下施加70MPa的壓力制得預(yù)成品，把預(yù)成型品連模具一起放入燒結(jié)爐中升溫?zé)Y(jié)至380°C，并在此溫度保持4h，從爐中取出后立即加壓冷卻得到所需規(guī)格尺寸的樹脂制品。所得樹脂制品的平均磨耗系數(shù)為2. 4XlOVh,壓縮強(qiáng)度40MPa，壓縮彈性模量1200MPa，彎曲強(qiáng)度18MPa，質(zhì)量磨損率O. 89%，熱膨脹系數(shù)(室溫 250°C ) 12. O (10_5/°C )，永久變形率I. 2%。實(shí)施例4改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的制備(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(qiáng)度為35MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為360%) 47kg混合均勻后加入模具內(nèi)，常溫下施加IOOMPa的壓力制得預(yù)成品，脫模后把預(yù)成型品放入燒結(jié)爐中升溫?zé)Y(jié)至378°C，保溫6h，然后經(jīng)過冷卻，得到機(jī)床導(dǎo)軌所需規(guī)格尺寸的樹脂制品。所得樹脂制品的平均磨耗系數(shù)為2. 5X10_5g/h，壓縮強(qiáng)度38MPa，壓縮彈性模量1510MPa，彎曲強(qiáng)度13MPa，質(zhì)量磨損率O. 25%，熱膨脹系數(shù)(室溫 250°C ) 12. 2 (10_5/°C )，永久變形率I. 3%。實(shí)施例5改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料的制備(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(qiáng)度為36MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為400%)50kg混合均勻后加入模具內(nèi)，常溫下施加80MPa的壓力制得預(yù)成品，把預(yù)成型品連模具一起放入燒結(jié)爐中升溫?zé)Y(jié)至370°C，保溫8h，從爐中取出后立即加壓冷卻，得到機(jī)床導(dǎo)軌所需規(guī)格尺寸的樹脂制品。所得樹脂制品的平均磨耗系數(shù)為2. 1\10、/1!，壓縮強(qiáng)度461^，壓縮彈性模量1350MPa，彎曲強(qiáng)度15MPa，質(zhì)量磨損率O. 94%，熱膨脹系數(shù)(室溫 250°C ) 11. 4(10_5/°C )，永久變形率O. 7%。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種改性聚四氟乙烯樹脂的承壓耐磨材料，其特征在于，其是將聚苯酯和無機(jī)填料加入到聚四氟乙烯樹脂中，混合均勻后，通過冷壓燒結(jié)或熱壓燒結(jié)而制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的承壓耐磨材料，其特征在于，所述無機(jī)填料為青銅粉和玻纖粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的承壓耐磨材料，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求2所述的承壓耐磨材料，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求2所述的承壓耐磨材料，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求2所述的承壓耐磨材料，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求I或2所述的承壓耐磨材料，其特征在于，聚苯酯的熱失重在I.8%以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的承壓耐磨材料，其特征在于，聚四氟乙烯樹脂分子量為150萬 1000萬。
9.權(quán)利要求Γ8任一所述的承壓耐磨材料在制作機(jī)床導(dǎo)軌中的應(yīng)用。
10.一種制備權(quán)利要求Γ8任一所述的承壓耐磨材料的方法，其特征在于，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(nèi)，在常溫下施加5(Tl00MPa的壓力使之成為密實(shí)的預(yù)成型品，然后將預(yù)成型品加熱至36(T380°C，并在此溫度保持2^10h,然后經(jīng)過冷卻，得到所需規(guī)格尺寸的制品。
全文摘要
本發(fā)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(jī)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(jìn)行充分混合后，通過冷壓燒結(jié)或熱壓燒結(jié)制成。由于聚苯酯具有高度的自潤(rùn)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(duì)對(duì)磨偶件有較大損傷等問題，無機(jī)填料可提高材料的承壓性能。本發(fā)明的材料可作為極其苛刻條件下，如高溫、高壓、無油潤(rùn)滑、腐蝕等使用的零部件。由本發(fā)明改性聚四氟乙烯樹脂制得的耐磨材料具有極小的平均磨耗系數(shù)，該材料最大的特點(diǎn)是耐磨耗，壓縮強(qiáng)度高，不易變形，可廣泛用于機(jī)械、航空、航天、電子、電氣等工業(yè)領(lǐng)域，應(yīng)用前景十分廣闊。
文檔編號(hào)C08K7/14GK102942756SQ20121042815
公開日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者張建新, 周云峰 申請(qǐng)人:中昊晨光化工研究院有限公司