CN1014037B

CN1014037B - 一种烧结尼龙复合材料及其应用

Info

Publication number: CN1014037B
Application number: CN 87107661
Authority: CN
Inventors: 刘曙光; 王友文
Original assignee: Zhengzhou Machinery Research Inst Commission On Machine Building Of State; Zhengzhou University
Current assignee: Zhengzhou Machinery Research Inst Commission On Machine Building Of State; Zhengzhou University
Priority date: 1987-11-05
Filing date: 1987-11-05
Publication date: 1991-09-25
Also published as: CN87107661A

Abstract

一种烧结尼龙复合材料，是由三元共聚尼龙粉、环氧树脂、双氰胺、尼龙1010(或6、66)、青铜粉、空心玻璃微珠、玻璃纤维、聚四氟乙烯、二硫化钼、石墨、碳黑组成，生产方法：将前四种材料按比例均混，再按一定组分将后七种材料混入，装入金属模，用压力设备在规定的压力和时间内压制成型，再用加热设备在规定的温度和时间内烧结，取出后浸油即成所需零件。有特殊要求的可精密加工。该材料也可用于表面热喷涂。

Description

本发明涉及一种模压烧结尼龙复合材料，它特别适用于耐磨机械零件和印刷辊及印刷板。还可用于金属零件表面喷涂和过滤材料等。

烧结尼龙材料目前在日、美等国均有采用。他们多是以纯尼龙，如尼龙6，尼龙66等制成，或与铅组成烧结体。它的发明任务是构成一种硬度和抗压强度较高，尺寸稳定性较好，可含油的多孔体尼龙材料。其硬度为：hrm60～80;抗压强度为：7～12kg/mm²。但作为耐磨机械零件等尚存在着摩擦系数较高、PV值较低，铅是有害物质，生产和使用过程中均会产生污染等缺点。

本发明是由①三元共聚尼龙粉（尼龙1010，尼龙66，尼龙6共聚）20%;②环氧6101（或618，601）27%;③双氰双胺3%;④尼龙1010（或尼龙6，尼龙66）粉50%;将这四种材料混合均匀，按重量每100份复合粉中再加入：（1）青铜粉1～40份，最好5～30份;（2）空心玻璃微珠1～20份;（3）玻璃纤维（或玄武岩纤维，或云母）粉5～20份;（4）聚四氟乙烯（或聚乙烯）5～20份;（5）二硫化钼粉、石墨粉、碳墨共5份;组成烧结尼龙复合材料。

双氰双胺（即氰基胍，亦称双氰胺）是一种白色结晶，在150℃以上可很快固化环氧树脂，是常用的一种“潜伏”型固化剂。国内有杭州化工厂、上海市青浦化肥厂等厂家生产。本发明采用环氧树脂和双氰双胺与尼龙混合，能形成化学交联结构，具有胶接强度高、韧性好、热变形温度高、PV值高、摩擦系数低等特点。PV值是表示滑动摩擦材料（如滑动轴承）耐磨特性的重要指标，P代表载荷，V代表相对滑动速度，PV值的单位是：公斤/厘米²·米/秒。

其生产方法如下：将以上各种材料按比例混合，烘干，装入金属模具，用通用的机械式，液压式或气动式等压力设备，以恒定压力保持规定时间，压制成型。再用普通烘箱加热至150～270℃，最好160～260℃并保持一定时间进行烧结。根据需要可增加整型，精加工，浸油等工序。

实施例一：压制布机通用轴承K84（φ18×φ34×25）。用尼龙66粉50%，三元共聚尼龙粉20%，环氧6101粉27%，双氰双胺3%组成尼龙-环氧混合粉;然后按重量每100份混合粉中再加入青铜粉20份;玻璃纤维粉15份，空心玻璃微珠5份，聚四氟乙烯10份，二硫化钼、石墨、碳黑共5份。混合均匀后，装入钢制模具，在普通油压机上压制。毛坯在P＝1000kg/cm²的压力下，保压5分钟。脱模后放置烘箱中加热至260℃，保温40分钟。经烧结成型的工件内外园尺寸稳定，表面光滑，质地坚固，无须机械加工，经浸油后即可装机使用。

实施例二：做标准试条（120×15× 0）。用尼龙1010粉30%，三元共聚尼龙粉20%，环氧 01 27%，双氰双胺3%，尼龙66粉20%，组成尼龙-环氧混合粉;再按重量每100份混合粉中加入玻璃纤维粉15份。混合均匀后，装入模具中，在油压机上毛坯承受P＝1000kg/cm²的压力下，保压5分钟，烧结温度210℃，保温60分钟;冷至室温测试结果如下：

抗弯δ_bb＝483Kg/cm²;冲击ak＝7.3kg·cm/cm²;

硬度PHB＝15.4kg·f/mm²。

实施例三：压制M＝3，Z＝18，中间嵌有钢芯的伞齿轮。用尼龙1010粉10%，三元共聚尼龙粉20%，环氧6101 27%，双氰双胺3%，尼龙6粉40%组成尼龙-环氧混合粉;再按重量每100份混合粉中加入青铜粉20份，玻璃纤维粉15份，聚四氟乙烯5份，空心玻璃微珠5%，二硫化钼、石墨、碳黑共5份，混和均匀后，装入模具中，在油压机上毛坯承受P＝500kg/cm²的压力下，保压5分钟;烧结温度170℃，保温200分钟;烧结后经过整型，浸油处理，将该齿轮装在木工多用刨锯机上使用，转速为1800～3060转/分，无噪声，不发热，能满足工况要求。而钢制的齿轮，在同样工况条件下，噪声大，磨损快，不能满足使用要求。

实施例四：对蜂窝煤球机定位护板进行表面喷涂。目的是降低噪声，减少摩擦。用三元共聚尼龙粉30%，环氧6101粉40%，双氰双胺4%，尼龙1010粉26%组成尼龙-环氧混合粉;再按重量每100份混合粉中加入聚四氟乙烯粉5份，空心玻璃微珠2份，二硫化钼3份。混合均匀后，喷涂在被予热至210℃的护板工作表面。冷却后涂层粘接牢固，可直接装机使用。

本发明与国内外接近材料相比，有如下优点：

1.摩擦系数低，耐磨性很好，参照表1。

2.PV值高，参考表2、表3。

3.不使用铅等有毒害物质，无污染。

4.烧结工艺。设备简单方便，无须抽真空或气体保护，用普通烘箱即可烧结成型。

5.本材料主要成份，如尼龙1010，三元共聚尼龙均系国内独创（国外没有），原料来源有保障。

6.本发明使用了环氧双氰双胺等，能与尼龙形成化学交联结构;还使用了从火电厂粉煤灰中提取的空心玻璃微珠做为粒子增强剂;这在国内外有关尼龙烧结材料的资料中均未见报导。

7.本发明使用的主要原材料，如尼龙1010，三元共聚尼龙，尼龙6，尼龙66大都是采用尼龙厂家的工业废料经过适当的工艺回收加工而成。因此，节省了材料，成本比尼龙1010和尼龙66降低30%以上。

表1 各种材料配方在M200试验机上的摩擦磨损性能^（1）

材料配方^（2）载荷时间摩擦系数磨痕

（公斤/厘米²）（分） μ 宽度

（毫米）

尼龙1010 30 15 0.40～0.80 15.0

尼龙6（对铸铁） 30 120 0.57 8.5

尼龙66 30 180 0.45～0.50 9.7

尼龙66加5份碳素纤维 30 180 0.38 6.6

尼龙9加30份玻纤 30 180 0.43 5.7

3份MOS₂

MC尼龙 30 120 0.42 4.8

MC尼龙加3份MoS₂30 120 0.48 5.1

MC尼龙加10份滑石粉 30 120 0.44 4.5

ABS 30 120 0.35～0.46 17.0

超高分子聚乙烯 30 180 0.28 7.5

（尚未稳定）

含铅烧结尼龙（日本） - - 0.10 -

烧结尼龙复合材料 30 180 0.061 5.7

（本发明）

〔附注〕（1）干摩擦对磨材料：45号钢，硬度HRC 50～59，表面光洁度

9;

（2）均以塑料100份为基础。

表2 各种填充增强塑料的PV值

塑料润滑剂增强剂 PV极限值（公斤/厘米²·米/秒）

品种（体积%）（重量%） V＝0.51米/秒

尼龙66 - - 0.72

尼龙66 15%F-4 - 2.52

尼龙66 15%F-4 30%玻纤 3.60

尼龙6 - - 0.70

尼龙6 15%F-4 - 2.52

尼龙6 15%F-4 30%玻纤 3.60

烧结尼龙复合材料（本发明） 30.00V＝（0.4米/秒）

〔所注〕表1、表2中部分数据摘自《工程塑料应用》，

P 378～379，上海人民出版社，1971年8月。

表3 各种轴承材料的许用值

材料最高使用 PV值

温度（℃）（kg/cm²·m/秒）备注

含铅烧结尼龙 100 20.00 ＊

酚醛树脂 93 5.34 ＊

烧结青铜 66 17.60 ＊

烧结铁 66 17.60 ＊

烧结尼龙复合材料 100 25.00 本发明

〔附注〕表中带^＊号的数据摘自《ブラスチックス》V01，21、No.9，P.81～84，（1970）。作者：腾平纪一郎。

Claims

1、一种烧结尼龙复合材料，是用尼龙66粉50%，三元共聚尼龙粉(尼龙1010、尼龙66、尼龙6共聚)20%，环氧6101(或618、601)27%，双氰双胺3%，组成尼龙-环氧复合粉；然后按重量每100份复合粉中再加入青铜粉5～30份，空心玻璃微珠1～20份，玻璃纤维(或玄武岩纤维，或云母)粉5～20份，聚四氟乙烯(或聚乙烯)5～20份，二硫化钼、石墨粉、碳黑共5份，组成烧结尼龙复合材料。

2、根据权利要求1所说的烧结尼龙复合材料，用于材料表面热喷涂。