CN100347235C - 一种含金属硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料 - Google Patents
一种含金属硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN100347235C CN100347235C CNB2005100615878A CN200510061587A CN100347235C CN 100347235 C CN100347235 C CN 100347235C CN B2005100615878 A CNB2005100615878 A CN B2005100615878A CN 200510061587 A CN200510061587 A CN 200510061587A CN 100347235 C CN100347235 C CN 100347235C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- nanotube
- composite material
- polytetrafluoroethylene
- transitional metal
- mos
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 title claims abstract description 38
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 title claims description 48
- 229910052976 metal sulfide Inorganic materials 0.000 title description 2
- BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen disulfide Chemical compound SS BWGNESOTFCXPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N molybdenum disulfide Chemical compound S=[Mo]=S CWQXQMHSOZUFJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 7
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical group [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 18
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 10
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N tungsten disulfide Chemical compound S=[W]=S ITRNXVSDJBHYNJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 6
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 abstract 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract 1
- PTISTKLWEJDJID-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenemolybdenum Chemical compound [Mo]=S PTISTKLWEJDJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 2
- YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N Thiophene Chemical compound C=1C=CSC=1 YTPLMLYBLZKORZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 2
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 description 2
- ZKKLPDLKUGTPME-UHFFFAOYSA-N diazanium;bis(sulfanylidene)molybdenum;sulfanide Chemical compound [NH4+].[NH4+].[SH-].[SH-].S=[Mo]=S ZKKLPDLKUGTPME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N sulfamic acid Chemical compound NS(O)(=O)=O IIACRCGMVDHOTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 238000001149 thermolysis Methods 0.000 description 1
- 229930192474 thiophene Natural products 0.000 description 1
Landscapes
- Lubricants (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种含有过渡金属二硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料。过渡金属二硫化物纳米管为二硫化钨纳米管和二硫化钼纳米管。按质量比过渡金属二硫化物纳米管在复合材料中的含量在3%～15%。本发明的含有过渡金属二硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料具有高的耐磨性能和较低的摩擦系数。含有质量比10%～15%的过渡金属二硫化物纳米管的聚四氟乙烯复合材料的磨损率是纯聚四氟乙烯材料的1/160～1/210，是一般传统的过渡金属二硫化物硫化钨或硫化钼微粒填充的聚四氟乙烯复合材料的23%～28%。这种具有高耐磨性能和较低摩擦系数的聚四氟乙烯复合材料在机械、化工、航天等领域具有广泛的应用。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物复合材料的改性，尤其是一种含有过渡金属二硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料。
背景技术
聚四氟乙烯具有高的化学稳定性和耐腐蚀性能，在机械、化工等领域具有非常广泛的应用。但是纯的聚四氟乙烯材料存在机械强度和弹性小，以及线膨胀系数随温度升高而增加的缺点。特别是在有负荷和高速运转条件下，其尺寸不稳定，容易产生永久变形。虽然聚四氟乙烯材料本身具有一定的自润滑性能，但是纯聚四氟乙烯材料的耐磨性能较差。这些缺点限制了聚四氟乙烯材料作为摩擦材料的实际应用。
为了提高聚四氟乙烯材料的耐磨性能，以往的技术主要在聚四氟乙烯中填充其他材料制备聚四氟乙烯复合材料。如填充玻璃纤维、碳纤维、石墨、二硫化钼、二硫化钨等，这些填充材料可以在一定程度上降低聚四氟乙烯复合材料的摩擦系数和改善耐磨性能，但这些性能的改善并不是非常理想。
过渡金属二硫化物(WS2和MoS2)纳米管是在继1991年发现碳纳米管后被发现的一种新的具有纳米管结构的材料。这种具有与碳纳米管类似管状结构的WS2和MoS2纳米管具有优异的摩擦学性能和良好的力学性能，使其成为制备耐磨减摩复合材料的一种新的填充材料。
1992年以色列科学家Tenne等用固-气和气相反应合成了WS2和MoS2纳米管[1，2]，但是合成的量不多，合成的过程也比较复杂。最近提出了几种新的方法合成WS2和MoS2纳米管，这些合成方法可以提高WS2和MoS2纳米管的合成量，简化合成过程。Rao等直接用硫代钼酸铵和硫代钨酸铵在氢气氛下高温热分解合成了WS2和MoS2纳米管[3]；陈军等用球磨处理的硫代钼酸铵和硫代钨酸铵作为前驱体，用噻吩气体为催化剂，在氢气氛中较低温度下(360-450℃)热分解可以批量合成WS2和MoS2纳米管[4，5]。
但是迄今为止，利用WS2和MoS2纳米管作为填充材料制备聚四氟乙烯耐磨复合材料的文献和专利还未见报道。
相关参考文献
[1]R.Tenne，L.Margulis，M.Genut，G.Hodes，Nature，1992，360：444.
[2]L.Margulies，G.Salitra，R.Tenne，M.Talianker，Nature，1993，365：113
[3]M.Nath，G.Achutharao，CNNR Rao，Adv.Mater，2001，13(4)：283.
[4]J.Chen，S.L.Li，F.Gao，et al.，Chem.Mater.，2003，15(4)：1012.
[5]J.Chen，S.L.Li，F.Gao，et al.，Sci.Chin.Ser.B-Chem.，2003，46(2)：191.
发明内容
本发明的目的是提供一种含有过渡金属二硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料。
含有过渡金属二硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料：聚四氟乙烯复合材料中含有过渡金属二硫化物纳米管，所说的过渡金属二硫化物纳米管为二硫化钨纳米管和二硫化钼纳米管，纳米管的直径在20～50nm之间，按质量比过渡金属二硫化物纳米管在复合材料中的含量在3％～15％。
本发明的含有过渡金属二硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料具有高的耐磨性能和较低的摩擦系数。含有质量比10％～15％的过渡金属二硫化物纳米管的聚四氟乙烯复合材料的磨损率是纯聚四氟乙烯材料的1/160～1/200，是一般传统的过渡金属二硫化物硫化钨或硫化钼微粒填充的聚四氟乙烯复合材料的23％～28％。这种具有高耐磨性能和较低摩擦系数的聚四氟乙烯复合材料在机械、化工、航天等领域具有广泛的应用。
具体实施方式
用WS2和MoS2纳米管作为填充增强材料制备聚四氟乙烯耐磨复合材料，WS2和MoS2纳米管的直径在20～50nm之间。按质量比，WS2和MoS2纳米管在复合材料中的质量分数在3％～15％。用超声波和机械搅拌使聚四氟乙烯微粒(平均粒径25微米)和WS2纳米管(或MoS2纳米管)在无水乙醇和丙酮的混合液体(体积比1∶1)中充分混合均匀，然后加热使乙醇和丙酮挥发。将均匀混合的聚四氟乙烯和WS2纳米管(或MoS2纳米管)的混合物在模具中冷压成型，压力50MPa，然后用聚四氟乙烯烧结炉在375℃烧结得到含有WS2纳米管(或MoS2纳米管)的聚四氟乙烯复合材料。
实施例1：
用超声波和机械搅拌使质量比90％的聚四氟乙烯和10％的MoS2纳米管在无水乙醇和丙酮的混合液体(体积比1∶1)中充分混合均匀，然后加热使乙醇和丙酮挥发。将该均匀的混合物在模具中冷压成型，压力50MPa，然后用聚四氟乙烯烧结炉在375℃烧结成复合材料的试样。作为对比按同样方法制备了相同比例的含有一般MoS2微粒的聚四氟乙烯复合材料试样。试样的尺寸为：6mm×7mm×30mm，试样表面用800#砂纸精细打磨。与直径40mm的不锈钢环对磨，不锈钢环表面也用800#砂纸精细抛光处理。在相同摩擦测试条件下(环转速200转/分，载荷200N，室温，干摩)，含有质量比10％MoS2纳米管的聚四氟乙烯复合材料的磨损量是纯聚四氟乙烯材料的1/160，是含有质量比10％一般MoS2微粒聚四氟乙烯复合材料的磨损量的28％；含有MoS2纳米管的聚四氟乙烯复合材料、含有一般MoS2的聚四氟乙烯复合材料和纯聚四氟乙烯材料的摩擦系数分别是0.176，0.187和0.203。三者相比较，含有MoS2纳米管的聚四氟乙烯复合材料的磨损能最小、摩擦系数也最低。
实施例2：
按质量比85％的聚四氟乙烯和15％的WS2纳米管充分混合，冷压成型，然后烧结成复合材料试样。作为对比按同样方法制备了相同比例的含有一般WS2微粒的聚四氟乙烯复合材料。试样的制备和处理与实施例1相同。试样与不锈钢环对磨，在相同摩擦测试条件下(测试条件与实施例1相同)，含有质量比15％WS2纳米管的聚四氟乙烯复合材料的磨损量是纯聚四氟乙烯材料的1/210，是含有质量比15％的一般WS2聚四氟乙烯复合材料的磨损量的23％；含有WS2纳米管的聚四氟乙烯复合材料、含有一般WS2的聚四氟乙烯复合材料和纯聚四氟乙烯材料的摩擦系数分别是0.174，0.182和0.204。三者相比较，含有WS2纳米管的聚四氟乙烯复合材料的耐磨性能最好、摩擦系数也较小。
实施例3：
按质量比95％的聚四氟乙烯和5％的MoS2纳米管充分混合，冷压成型，然后烧结成复合材料试样。作为对比按同样方法制备了相同比例的含有一般MoS2微粒的聚四氟乙烯复合材料。试样的制备和处理与实施例1相同。试样与不锈钢环对磨，在相同摩擦测试条件下(测试条件与实施例1相同)，含有质量比5％MoS2纳米管的聚四氟乙烯复合材料的磨损量是纯聚四氟乙烯材料的1/113，是含有质量比5％一般MoS2微粒聚四氟乙烯复合材料的磨损量的34％；含有MoS2纳米管的聚四氟乙烯复合材料、含有一般MoS2的聚四氟乙烯复合材料和纯聚四氟乙烯材料的摩擦系数分别是0.182，0.193和0.204。三者相比较，含有MoS2纳米管的聚四氟乙烯复合材料的磨损能最小、摩擦系数也最低。
Claims (1)
1.一种含有过渡金属二硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料，其特征在于，聚四氟乙烯复合材料中含有过渡金属二硫化物纳米管，所说的过渡金属二硫化物纳米管为二硫化钨纳米管或二硫化钼纳米管，纳米管的直径在20～50nm之间，按质量比过渡金属二硫化物纳米管在复合材料中的含量在3％～15％。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100615878A CN100347235C (zh) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | 一种含金属硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2005100615878A CN100347235C (zh) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | 一种含金属硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1775846A CN1775846A (zh) | 2006-05-24 |
| CN100347235C true CN100347235C (zh) | 2007-11-07 |
Family
ID=36765574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2005100615878A Expired - Fee Related CN100347235C (zh) | 2005-11-17 | 2005-11-17 | 一种含金属硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100347235C (zh) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102214816B (zh) * | 2011-02-25 | 2014-04-09 | 浙江振龙电源股份有限公司 | 一种锂离子电池石墨烯/ws2复合纳米材料电极及制备方法 |
| CN102604282A (zh) * | 2012-03-09 | 2012-07-25 | 浙江大学 | 纳米粒子填充ptfe复合材料的制备方法 |
| CN106751402A (zh) * | 2016-12-21 | 2017-05-31 | 马鞍山瑞美塑业有限公司 | 一种移动空调底盘用高强度塑料制备方法 |
| CN115873397B (zh) * | 2022-10-10 | 2024-05-03 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种基于三相复合体系的聚氨酯基摩擦材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001066462A2 (en) * | 2000-03-06 | 2001-09-13 | Yeda Research And Development Co. Ltd. | Reactors for producing inorganic fullerene-like tungsten disulfide hollow nanoparticles and nanotubes |
| CN1386792A (zh) * | 2002-05-30 | 2002-12-25 | 浙江大学 | 含有碳纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料 |
| US20040247808A1 (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-09 | Cooper Christopher H. | Fused nanostructure material |
| CN1613918A (zh) * | 2004-09-17 | 2005-05-11 | 浙江大学 | 一种硫化钼包覆碳纳米管的复合纳米管的水热合成方法 |
-
2005
- 2005-11-17 CN CNB2005100615878A patent/CN100347235C/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001066462A2 (en) * | 2000-03-06 | 2001-09-13 | Yeda Research And Development Co. Ltd. | Reactors for producing inorganic fullerene-like tungsten disulfide hollow nanoparticles and nanotubes |
| CN1386792A (zh) * | 2002-05-30 | 2002-12-25 | 浙江大学 | 含有碳纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料 |
| US20040247808A1 (en) * | 2003-06-03 | 2004-12-09 | Cooper Christopher H. | Fused nanostructure material |
| CN1613918A (zh) * | 2004-09-17 | 2005-05-11 | 浙江大学 | 一种硫化钼包覆碳纳米管的复合纳米管的水热合成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1775846A (zh) | 2006-05-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108395657B (zh) | 一种自修复型自润滑材料及其制备方法 | |
| CN100347235C (zh) | 一种含金属硫化物纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料 | |
| US4655945A (en) | Bearing seal and method of manufacture | |
| Song et al. | Tribological study of the SOCNTs@ MoS2 composite as a lubricant additive: synergistic effect | |
| CN101717682B (zh) | 一种固体润滑复合材料及制作方法 | |
| CN102604282A (zh) | 纳米粒子填充ptfe复合材料的制备方法 | |
| CN109777013A (zh) | 一种石墨烯改性聚四氟乙烯油封唇片材料及其制备方法 | |
| CN107663328A (zh) | 碳纤维和二氧化硅纳米球协同填充的超高分子量聚乙烯耐磨材料的制备方法 | |
| CN1176153C (zh) | 含有碳纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料 | |
| Khalil et al. | Thermal and rheological properties of industrial mineral gear oil and paraffinic oil/CNTs nanolubricants | |
| Gao et al. | Controlling the sizes of in-situ TiC nanoparticles for high-performance TiC/Al–Cu nanocomposites | |
| CN109401186A (zh) | 耐磨peek复合材料及其制备方法 | |
| CN105968983A (zh) | 一种改性石墨烯聚四氟乙烯复合固体润滑涂层的制备方法 | |
| CN1246396C (zh) | 一种硫化钼包覆碳纳米管的复合纳米管的水热合成方法 | |
| Tang et al. | Synthesis and tribological properties of NbSe3 nanofibers and NbSe2 microsheets | |
| Ning et al. | Study on mechanical and tribological properties of ternary fluororubber filled with four needles of zinc oxide | |
| CN108753106B (zh) | 一种纳米杂化材料改性环氧树脂自润滑复合涂层及其制备方法 | |
| CN1262620C (zh) | 一种油密封零件用的填充聚四氟乙烯材料及其制备方法 | |
| Liu et al. | The friction and wear performance of polytetrafluoroethylene coating reinforced with modified graphene | |
| Hu et al. | Synthesis of nanometric molybdenum disulphide particles and evaluation of friction and wear properties | |
| CN107177145B (zh) | 填充改性聚四氟乙烯材料及其应用和制备方法 | |
| CN113512262B (zh) | 一种高速共混改性ptfe基多组分复合填料及制备方法 | |
| CN1241640A (zh) | 纳米碳化钨－钴－碳化钛－碳化钒硬质合金的制造方法及设备 | |
| CN114539692B (zh) | 碳纳米角改性聚四氟乙烯及其制备方法、密封件 | |
| Alshamma et al. | An efficient way to produce a nano composites of pure copper reinforced by carbon nano tubes carboxylic |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Lin'an Hualong Friction Material Co., Ltd. Assignor: Zhejiang University Contract fulfillment period: 2009.3.18 to 2015.12.31 contract change Contract record no.: 2009330000903 Denomination of invention: Nano tube PTFE anti-wear composite material containing metal sulfide Granted publication date: 20071107 License type: Exclusive license Record date: 2009.5.11 |
|
| LIC | Patent licence contract for exploitation submitted for record |
Free format text: EXCLUSIVE LICENSE; TIME LIMIT OF IMPLEMENTING CONTACT: 2009.3.18 TO 2015.12.31; CHANGE OF CONTRACT Name of requester: LINAN HUALONG FICTION MATERIALS CO., LTD. Effective date: 20090511 |
|
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20071107 Termination date: 20121117 |