CN101492906A - 一种填充聚四氟乙烯复合夹层滑板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属高分子材料复合改性技术领域，提出一种用于桥梁支座的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板及其制备方法，所述填充聚四氟乙烯复合夹层滑板采用三层复合的结构，中间层为填充改性聚四氟乙烯层，上下两个表面层为纯聚四氟乙烯层，即主要利用中间层的填充改性聚四氟乙烯层具有高的承载能力，蠕变小的特点，提高滑板整体的承载能力；表面层为纯聚四氟乙烯层，使滑板保持纯聚四氟乙烯低摩擦系数的特性。本发明填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，具有摩擦系数低，承载能力高、蠕变小、压缩变形小的特点，可满足高速铁路桥梁支座对摩擦副材料的要求，可广泛应用作桥梁支座产品的摩擦副材料，也可应用于管道支座等其它领域。

Description

一种填充聚四氟乙烯复合夹层滑板及其制备方法

技术领域

本发明属高分子材料复合改性技术领域，具体涉及一种用于桥梁支座的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板及其制备方法。

背景技术

随着我国交通事业的发展，桥梁建设也进入快速发展期。桥梁支座是桥梁结构的重要组成部分。随着各种桥式大跨度桥梁的出现，对桥梁支座的承载能力以及适应位移、转角的能力提出了更高的要求。目前，盆式橡胶支座和球型支座是应用最广泛的两种桥梁支座。

支座摩擦副材料是桥梁支座实现滑移功能的重要部件。我国《GB20688.4-2007橡胶支座第4部分：普通橡胶支座》、《GB/T 17955-2000球型支座技术条件》、《JT/T 391-1999 公路桥梁盆式橡胶支座》、《TB/T2331-2004铁路桥梁盆式橡胶支座》等规定用于支座的摩擦副材料为聚四氟乙烯板或填充聚四氟乙烯板，我国支座生产企业目前多采用纯聚四氟乙烯板作为摩擦副材料。其不足之处在于，纯聚四氟乙烯板的承压强度较低，蠕变大，导致长期承压条件下支座竖向变形大；填充聚四氟乙烯板承压性能得到提高，但其摩擦系数较大，不利于支座滑移。

发明内容

本发明的目的在于利用聚四氟乙烯摩擦系数低的特性，通过改性与复合，提出一种摩擦系数低、承载能力高的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，用作桥梁支座摩擦副材料。

本发明采取以下技术方案完成其发明任务：一种填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，采用三层复合的结构，中间层为填充改性聚四氟乙烯层，上下两个表面层为纯聚四氟乙烯层。

本发明的技术方案主要在于：利用中间层的填充改性聚四氟乙烯层具有高的承载能力，蠕变小的特点，提高滑板整体的承载能力；表面层仍为纯聚四氟乙烯层，使滑板仍保持了纯聚四氟乙烯低摩擦系数的特性。

上述填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，所述填充改性聚四氟乙烯层，其原料组分及质量百分比为：

聚四氟乙烯65％～95％，纤维增强填料4％～34％，其它增强填料1％～10％。

上述填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，所述纤维增强填料为玻璃纤维、碳纤维中的一种或二者的混合物。

上述填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，所述其它增强填料为石墨或MoS₂或氧化镉或聚苯酯中的一种或其混合物。

所述填充聚四氟乙烯复合夹层滑板的制备方法包括如下步骤：

1)混料：按重量比称料，放入高速混合机内混合均匀；

2)压制：采用模压成型，往模具中分层装料，上下表面层用纯聚四氟乙烯料，中间层采用填充改性聚四氟乙烯料，中间层厚度为总厚度的60％～70％，上下表面层厚度相同；加料后合模，压力机上加压，压力30MPa～60MPa，保压2min～6min；出模得到毛坯；

3)烧结：将毛坯放入聚四氟乙烯烧结炉中进行烧结，缓慢升温，烧结温度360℃～380℃，烧结时间1.5h～2h，降温至320℃保温1h，之后缓慢冷却至室温出炉。

玻璃纤维、碳纤维可以提高填充聚四氟乙烯制品的抗蠕变性，并提高其在空气中和水中的耐磨性。石墨、MoS₂、氧化镉与玻璃纤维、碳纤维协同使用，可进一步提高抗蠕变性、压缩强度、硬度和耐磨性。聚苯酯具有优良的耐压缩蠕变性，同时有很高的承压能力和良好的自润滑性，可与聚四氟乙烯按任意比例共混并冷压烧结成型，填充聚苯酯可改善聚四氟乙烯的抗蠕变性能。

通过填充改性，改善了聚四氟乙烯的承压性能，提高抗压强度、硬度，降低压缩变形量、压缩蠕变，增加尺寸稳定性。承压能力的提高，蠕变量的减小，又同时降低了材料的蠕变磨损，使磨损率进一步下降。

本发明填充聚四氟乙烯复合夹层滑板的复合夹层结构不同于一般复合材料的夹层结构(蜂窝夹层结构、泡沫塑料夹层结构)，其各层之间不需要胶黏剂胶接；表面层与中间层均以聚四氟乙烯为主料，压制时一次压制成型，通过在烧结过程中聚四氟乙烯的熔融扩散相互黏结成一体，层间结合牢固。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

相对填充聚四氟乙烯滑板，本发明的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板具有更低的摩擦系数，更利于支座滑移。

相对纯聚四氟乙烯滑板，本发明的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板保持了纯聚四氟乙烯低摩擦系数的特性，又具有承载能力高、蠕变小、压缩变形小、磨损率小的特点。

本发明填充聚四氟乙烯复合夹层滑板具有如下性能：

本发明填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，具有摩擦系数低，承载能力高、蠕变小、压缩变形小的特点，可满足高速铁路桥梁支座对摩擦副材料的要求，可广泛应用作桥梁支座产品的摩擦副材料，也可应用于管道支座等其它领域。

附图说明

图1为填充聚四氟乙烯复合夹层滑板的结构示意图。

图中：

1、表面层(纯聚四氟乙烯层)，2、中间层(填充聚四氟乙烯层)。

具体实施方式

以下给出本发明的具体实施例来进一步详细说明本发明，该实施例仅是对发明的进一步说明，并不意味着限制本发明。

实施例1

中间层2填充改性聚四氟乙烯层的原料组成及质量百分比为，聚四氟乙烯72％，碳纤维20％，MoS₂ 5％，氧化镉3％。

称量各组分，放入高速混合机混合均匀；采用模压成型，往模具中装料，上下表面层用纯聚四氟乙烯料，中间层采用填充改性聚四氟乙烯料，中间层厚度为总厚度的60％，上下表面层厚度相同，压力机上加压，压力45MPa，保压5min，出模得到毛坯；将毛坯放入聚四氟乙烯烧结炉中进行烧结，缓慢升温，烧结温度370℃，烧结时间2h，降温至320℃保温1h，之后缓慢冷却至室温出炉。

实施例2

中间层2填充改性聚四氟乙烯层的原料组成及质量百分比为，聚四氟乙烯65％，玻璃纤维30％，聚苯酯4％，石墨1％。

称量各组分，放入高速混合机混合均匀；采用模压成型，往模具中装料，上下表面层用纯聚四氟乙烯料，中间层采用填充改性聚四氟乙烯料，中间层厚度为总厚度的70％，上下表面层厚度相同，压力机上加压，压力60MPa，保压6min，出模得到毛坯；将毛坯放入聚四氟乙烯烧结炉中进行烧结，缓慢升温，烧结温度360℃，烧结时间2h，降温至320℃保温1h，之后缓慢冷却至室温出炉。

实施例3

中间层2填充改性聚四氟乙烯层的原料组成及质量百分比为，聚四氟乙烯95％，碳纤维4％，MoS₂ 1％。

称量各组分，放入高速混合机混合均匀；采用模压成型，往模具中装料，上下表面层用纯聚四氟乙烯料，中间层采用填充改性聚四氟乙烯料，中间层厚度为总厚度的65％，上下表面层厚度相同，压力机上加压，压力30MPa，保压2min，出模得到毛坯；将毛坯放入聚四氟乙烯烧结炉中进行烧结，缓慢升温，烧结温度380℃，烧结时间1.5h，降温至320℃保温1h，之后缓慢冷却至室温出炉。

实施例4

中间层2填充改性聚四氟乙烯层的原料组成及质量百分比为，聚四氟乙烯75％，碳纤维15％，MoS₂ 3％，氧化镉2％，聚苯酯5％。

称量各组分，放入高速混合机混合均匀；采用模压成型，往模具中装料，上下表面层用纯聚四氟乙烯料，中间层采用填充改性聚四氟乙烯料，中间层厚度为总厚度的65％，上下表面层厚度相同，压力机上加压，压力50MPa，保压4min，出模得到毛坯；将毛坯放入聚四氟乙烯烧结炉中进行烧结，缓慢升温，烧结温度375℃，烧结时间2h，降温至320℃保温1h，之后缓慢冷却至室温出炉。

Claims (4)

1、一种填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，其特征是：所述填充聚四氟乙烯复合夹层滑板采用三层复合的结构，中间层为填充改性聚四氟乙烯层，上下两个表面层为纯聚四氟乙烯层，即本发明的特征主要在于利用中间层的填充改性聚四氟乙烯层具有高的承载能力，蠕变小的特点，提高滑板整体的承载能力；表面层为纯聚四氟乙烯层，使滑板保持纯聚四氟乙烯低摩擦系数的特性；所述填充聚四氟乙烯复合夹层滑板中，所述填充改性聚四氟乙烯层，其原料组分及质量百分比为：

聚四氟乙烯65％～95％，纤维增强填料4％～34％，其它增强填料1％～10％。

2、按照权利要求1所述的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，其特征是：所述的纤维增强填料为玻璃纤维、碳纤维中的一种或二者的混合物。

3、按照权利要求1所述的填充聚四氟乙烯复合夹层滑板，其特征是：所述的其它增强填料为石墨或MoS₂或氧化镉或聚苯酯中的一种或其混合物。

4、一种权利1所述填充聚四氟乙烯复合夹层滑板的制备方法，其特征在于：所述的制备方法包括如下步骤：

1)混料：按重量比称料，放入高速混合机内混合均匀；

2)压制：采用模压成型，往模具中分层装料，上下表面层用纯聚四氟乙烯料，中间层采用填充改性聚四氟乙烯料，中间层厚度为总厚度的60％～70％，上下表面层厚度相同；加料后合模，压力机上加压，压力30MPa～60MPa，保压2min～6min；出模得到毛坯；

3)烧结：将毛坯放入聚四氟乙烯烧结炉中进行烧结，缓慢升温，烧结温度360℃～380℃，烧结时间1.5h～2h，降温至320℃保温1h，之后缓慢冷却至室温出炉。

Images