CN102115602B - 一种用于树脂涡盘的材料组合物及其树脂涡盘 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于树脂涡盘的材料组合物，所述组合物包括如下组分：20～60重量份的工程树脂，所述工程树脂选自聚苯酯、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚酮或其组合；20～40重量份的增强纤维；5～40重量份的增强颗粒；以及高分子学上可接受量的材料助剂。本发明提供一种热稳定性高，且树脂价格较低，降低成本的树脂涡盘材料组合物。

Description

一种用于树脂涡盘的材料组合物及其树脂涡盘

技术领域

本发明涉及一种材料组合物及其制品，具体涉及用于树脂涡盘的材料组合物及其树脂涡盘，所述树脂涡盘通常用于汽车空调用涡旋式压缩机。

背景技术

汽车空调用涡旋式压缩机内有一静涡盘和一动涡盘，两者之间形成多个腔，两者相对旋转，将腔中的制冷剂进行压缩。涡盘中心压强可达到2MPa，温度可达到100℃，为了实现耐热耐压的目的，一般涡盘由金属材料制成。

为了减轻涡盘的重量，一些公司提出了用树脂材料制造涡盘，如聚苯硫(polyphenylene sulfide)、聚醚醚酮(polyether-etherketone)、聚醚酮(polyetherketone)、全芳香族聚酯(all-aromtic polyester)、尼龙、聚砜(polysulfone)、聚芳砜(polyarylsulfone)、聚苯醚砜(polyethersulfone)、聚醚酰亚胺(polyetherimide)、聚酰胺-酰亚胺(polyamide-imide)、聚酰亚胺(polyimide)等，并加入晶须、少量的耐热纤维和润滑剂。

综上所述，本领域缺乏一种热稳定性高且成本较低的用于树脂涡盘的材料组合物。

发明内容

本发明的第一目的在于获得一种热稳定性高且成本较低的用于树脂涡盘的材料组合物。

本发明的第二目的在于获得一种热稳定性高且成本较低的树脂涡盘。

本发明的第三目的在于获得一种热稳定性高且成本较低的树脂涡盘的制备方法。

在本发明的第一方面，提供了一种用于树脂涡盘的材料组合物，所述组合物包括如下组分：

20～60重量份的工程树脂，所述工程树脂选自聚苯酯、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚酮或其组合；

20～40重量份的增强纤维；

5～40重量份的增强颗粒；以及

高分子学上可接受量的材料助剂。

在本发明的一个具体实施方式中，所述工程树脂的重量在35～75重量份之间。

在本发明的一个具体实施方式中，所述聚苯酯的数均分子量不低于20000。

在本发明的一个具体实施方式中，所述增强纤维为玻璃纤维或者碳纤维。

在本发明的一个具体实施方式中，所述增强纤维为短碳纤维或短切玻璃纤维。

在本发明的一个具体实施方式中，所述增强颗粒为MoS₂、纳米级SiC、AlN、TiN中的一种或几种。

在本发明的一个具体实施方式中，所述增强颗粒为聚四氟乙烯增强颗粒。

本发明的第二方面提供一种本发明所述的组合物制备得到的树脂涡盘。

本发明的第三方面提供一种本发明所述的树脂涡盘的制备方法，其包括如下步骤：

(a)提供如权利要求1所述的组分；

(b)所述步骤(a)的组分置于模具中，在不低于60MPa下于150～300℃进行加热；得到粘度树脂涡盘坯体；

(c)所述步骤(b)的涡盘坯体在70-80MPa进行保压冷却至15～25℃，得到成型的树脂涡盘。

在本发明的一个具体实施方式中，还包括以下步骤：

(d)所述步骤(c)的树脂涡盘在200±10℃下退火处理，退火时间为30±5分钟。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进制备工艺，获得了一种聚苯酯、杂萘联苯聚醚砜和杂萘联苯聚醚酮的材料组合物，其符合涡旋压缩机的工作状况，效果能达到现有的树脂涡盘水平；重量较轻；热稳定性高于现有树脂涡盘产品；涡盘成型后不可避免地要加工孔、槽等，而这三种树脂均具有良好机加工性能；价格明显低于现有的金属或树脂涡盘产品。在此基础上完成了本发明。

本文中，“纳米级”是指颗粒直径在1～999nm之间，优选10～100纳米。

本文中，所述“聚四氟乙烯增强颗粒”是指具有增强作用的聚四氟乙烯颗粒。所述聚四氟乙烯增强颗粒对于本领域技术人员是已知的，并且可以市售得到。

本文中，“短碳纤维”是指短切成3-20mm的碳纤维。

本文中，“短切玻璃纤维”是指短切成3-25mm的玻璃纤维。

以下对本发明的各个方面进行详述：如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

用于树脂涡盘的材料组合物

本发明的一种用于树脂涡盘的材料组合物中，所述组合物包括如下组分：

20～60重量份的工程树脂，所述工程树脂选自聚苯酯、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚酮或其组合；

20～40重量份的增强纤维；

5～40重量份的增强颗粒；以及

高分子学上可接受量的材料助剂。

优选地，所述工程树脂的重量在35～75重量份之间。

优选地，所述聚苯酯的数均分子量不低于20000。

优选地，所述增强纤维为玻璃纤维或者碳纤维。

优选地，所述增强纤维为短碳纤维或短切玻璃纤维。

优选地，所述增强颗粒为MoS₂、纳米级SiC、AlN、TiN中的一种或几种。

优选地，，所述增强颗粒为聚四氟乙烯增强颗粒。

所述聚苯酯、杂萘联苯聚醚砜和杂萘联苯聚醚酮均为市售的产品，为本领域技术人员所公知的。

本发明发现，上述材料组合物可以提供一种耐热性、润滑性更好且价格更低廉的树脂涡盘。聚苯酯具有高度的热稳定性，可在300℃长期使用；优越的耐磨、自润滑性，模压件动摩擦系数为0.16～0.32，可无油润滑；成型方法简便，成型成还可以机加工。杂萘联苯聚醚砜和杂萘联苯聚醚酮具有很好的热稳定性能，可在200℃长期使用，机械性能和可溶解性能。而聚苯酯、杂萘联苯聚醚砜和杂萘联苯聚醚酮能符合涡旋压缩机的工作状况，效果能达到现有的树脂涡盘水平；重量较轻；热稳定性高于现有树脂涡盘产品；涡盘成型后不可避免地要加工孔、槽等，而这三种树脂均具有良好机加工性能；价格明显低于现有的金属或树脂涡盘产品。

树脂涡盘及其制备方法

本发明还提供一种所述的组合物制备得到的树脂涡盘。

所述树脂涡盘的制备方法包括如下步骤：

(a)提供如权利要求1所述的组分；

(b)所述步骤(a)的组分置于模具中，在不低于60MPa下于150～300℃进行加热；得到粘度树脂涡盘坯体；

(c)所述步骤(b)的涡盘坯体在70-80MPa进行保压冷却至15～25℃，得到成型的树脂涡盘。

更具体地，还包括以下步骤：

(d)所述步骤(c)的树脂涡盘在200±10℃下退火处理，退火时间为30±5分钟。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，所述的聚合物分子量为数均分子量。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

实施例1(试样1)

树脂涡盘采用模压成型工艺制成：先将含质量比例分别为27％杂萘联苯聚醚砜(Poly(Phthalazinone Ether Sulfone)，简称PPES)、18％杂萘联苯聚醚酮(Poly(Phthalazinone Ether Ketone)，简称PPEK)，26％短碳纤维，14％PTFE，13％MoS2，2％纳米SiC等粉末相混合并放入涡盘模具中；然后，在15MPa压强下快速加热涡盘模具至350℃，保持1小时，聚合物粉末均熔化，形成带有粘度的涡盘；从模具中取出涡盘，迅速放入压力机进行保压冷却，其间进行反复加压至70-80MPa，保压时间约为25分钟。

经过上述过程便完成了涡盘的模压成型。成型后，在涡盘上加工出模压过程中难以形成孔槽，例如用于安装固定的螺纹、润滑油或者气体流通的通道等。加工完成后，在200℃。下对涡盘进行退火处理，退火时间为30分钟。

在上述复合粉末的配方中，杂萘联苯聚醚酮和杂萘联苯聚醚砜两种聚合物的热学性能相似，两者混合加工后成为符合涡盘物理性能的复合材料；加入适量的短碳纤维，能成提高聚合物的拉伸和弯曲强度至原来的2倍，但短碳纤维含最过高会导至材料加工困难，一般短碳纤维的质量百分比控制在35以内比较合适；PTFE具有较好的粘结和润滑的作用，可提高材料的润滑性；MoS₂硬质颗粒可提高材料的耐磨性，以适应涡盘之间长期摩擦；纳米SiC可增加材料硬度，减小涡盘在高压下变形。

实施例2(试样2)

试样2的制备方法与实施例1类似，不同在于，采用以下组成：52％杂萘联苯聚醚砜，21％短碳纤维，12％PTFE，9％MoS2，4％TiN，2％纳米SiC

实施例3(试样3)

试样3的制备方法与实施例1类似，不同在于，采用以下组成：48％杂萘联苯聚醚酮，26％玻璃纤维，14％PTFE，9％MoS2，3％纳米SiC。

实施例4

质量配比可设为35％聚苯酯(polyphenyl ester)、30％玻璃纤维、15％MoS₂、10％AlN或者TiN、10％PTFE。

聚苯酯本身润滑性能较好，可以在无油状态下工作；一般采用短切玻璃纤维，能提高热塑性聚苯酯的抗弯、抗拉强度至原来的2倍以上；AlN、TiN硬度高，作为增强颗粒，提高材料的硬度。

性能实施例

各试样的组分分别为：

试样1：27％杂萘联苯聚醚砜、18％杂萘联苯聚醚酮，26％短碳纤维，14％PTFE，13％MoS2，2％纳米SiC

试样2：52％杂萘联苯聚醚砜，21％短碳纤维，12％PTFE，9％MoS2，4％TiN，2％纳米SiC

试样3：48％杂萘联苯聚醚酮，26％玻璃纤维，14％PTFE，9％MoS2，3％纳米SiC

试样4：35％聚苯酯、30％玻璃纤维、15％MoS2、10％AlN、10％PTFE

抗拉强度、弯曲强度、压缩强度按GB2567-2008标准进行测试；热变形温度按GB/T1634-2004标准进行测试：

	试样1(MPa)	试样2(MPa)	试样3(MPa)	试样4(MPa)
					抗拉强度	96	88	108	28
弯曲强度	152	135	172	60
					压缩强度	123	124	120	107
摩擦系数	0.14	0.15	0.16	0.13
					热变形温度(℃)	280	278	270	312

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种用于树脂涡盘的材料组合物制备得到的树脂涡盘，其特征在于，包括如下组分：

20～60重量份的工程树脂，所述工程树脂选自聚苯酯、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚酮或其组合；

20～40重量份的增强纤维；

5～40重量份的增强颗粒；以及

高分子学上可接受量的材料助剂。

2.如权利要求1所述的树脂涡盘，其特征在于，所述工程树脂的重量在35～75重量份之间。

3.如权利要求1所述的树脂涡盘，其特征在于，所述聚苯酯的数均分子量不低于20000。

4.如权利要求1所述的树脂涡盘，其特征在于，所述增强纤维为玻璃纤维或者碳纤维。

5.如权利要求4所述的树脂涡盘，其特征在于，所述增强纤维为短碳纤维或短切玻璃纤维。

6.如权利要求1所述的树脂涡盘，其特征在于，所述增强颗粒为MoS2、纳米级SiC、AlN、TiN中的一种或几种。

7.如权利要求1所述的树脂涡盘，其特征在于，所述增强颗粒为聚四氟乙烯增强颗粒。

8.一种如权利要求1所述的树脂涡盘的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a)提供如权利要求1所述的组分；

(b)所述步骤(a)的组分置于模具中，在不低于60MPa下于150～300℃进行加热；得到粘度树脂涡盘坯体；

(c)所述步骤(b)的涡盘坯体在70-80MPa进行保压冷却至15～25℃，得到成型的树脂涡盘。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括以下步骤：

(d)所述步骤(c)的树脂涡盘在200±10℃下退火处理，退火时间为30±5分钟。