CN102942756A

CN102942756A - 一种改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料

Info

Publication number: CN102942756A
Application number: CN2012104281575A
Authority: CN
Inventors: 张建新; 周云峰
Original assignee: Zhonghao Chenguang Research Institute of Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Zhonghao Chenguang Research Institute of Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2012-10-31
Filing date: 2012-10-31
Publication date: 2013-02-27

Abstract

本发明提供了一种改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料，其是以无机填料和聚苯酯为改性剂，与聚四氟乙烯树脂按一定重量比进行充分混合后，通过冷压烧结或热压烧结制成。由于聚苯酯具有高度的自润滑性，可解决普通的填充聚四氟乙烯所存在的磨耗较大，尤其是对对磨偶件有较大损伤等问题，无机填料可提高材料的承压性能。本发明的材料可作为极其苛刻条件下，如高温、高压、无油润滑、腐蚀等使用的零部件。由本发明改性聚四氟乙烯树脂制得的耐磨材料具有极小的平均磨耗系数，该材料最大的特点是耐磨耗，压缩强度高，不易变形，可广泛用于机械、航空、航天、电子、电气等工业领域，应用前景十分广阔。

Description

一种改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料

技术领域

本发明涉及一种耐磨材料，具体地说，涉及一种改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料。

背景技术

聚四氟乙烯（PTFE）的耐磨性、耐低温性、耐药品性及电气性能居各塑料之首，并具有优异的不粘性与自润滑性，是摩擦因数最低的树脂。但其耐磨性、压缩强度、耐冷流性、硬度等机械性能不够好。目前，国内的耐磨材料主要包括酚醛树脂、玻璃纤维、二硫化钼，碳纤维等，但这些材料最大的缺陷是对磨损耗严重。传统的方法多采用添加玻璃纤维、石墨、二硫化钼等无机填料对聚四氟乙烯进行改性，但这种材料的磨耗较大，使用寿命短，容易对对磨偶件造成磨损，且存在机械加工性能差的缺点。

聚苯酯(POB)，是聚对羟基苯甲酸酯的简称。聚苯酯由对氧苯甲酰为重复结构单元组成的线型全芳族结晶性高聚物，其分子主链含对氧苯甲酰重复结构单元，由对羟基苯甲酸苯酯缩聚而成，是一种耐高温特种工程树脂。聚苯酯是浅黄到褐黄色粉末，可耐除热的浓碱和强氧化性浓酸以外的任何有机溶剂，有独特的耐磨自润滑性能。将聚苯酯填充聚四氟乙烯树脂材料后得到的材料虽然具有防腐蚀性，耐磨性较好的优点，但承压性不好，硬度不高，容易变形。

因此迫切需要一种防腐蚀性能好，耐磨，承压能力强，不易变形的材料用于制作机床导轨。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料，以克服现有技术的不足。

为了实现本发明目的，本发明的一种改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料，其是将聚苯酯和无机填料加入到聚四氟乙烯树脂中，混合均匀后，通过冷压烧结或热压烧结而制成。

前述的承压耐磨材料，所述无机填料为青铜粉和玻纤粉。

本发明提供的承压耐磨材料，其由以下组分的重量百分比组成，青铜粉5%~20%，玻纤粉5%~15%，聚苯酯15%~40%，聚四氟乙烯树脂的重量百分比为25%~75%。

优选地，本发明提供的承压耐磨材料由以下组分的重量百分比组成，青铜粉18%，玻纤粉10%，聚苯酯22%，聚四氟乙烯树脂的重量百分比为50%。

其中，青铜粉的粉末粒径为18-22μm，玻纤粉的粒径为21-25μm，聚苯酯粒径为16-20μm，聚四氟乙烯树脂粒径为20-25μm。

优选地，青铜粉的粉末粒径为20μm，玻纤粉的粒径为23μm，聚苯酯粒径为18μm，聚四氟乙烯树脂粒径为22μm。

本发明使用的聚苯酯其热失重均在1.8%以下。本发明实施例中使用的聚四氟乙烯树脂，其分子量为150万~1000万，树脂的拉伸强度大于30Mpa，断裂伸长率大于300%。

本发明提供了上述承压耐磨材料在制作机床导轨中的应用。

本发明提供了一种制备上述承压耐磨材料的方法，包括步骤：

冷压烧结是先将青铜粉、玻纤粉、聚苯酯和聚四氟乙烯树脂的混合物均匀地加入模具内，在常温下施加50~100MPa的压力使之成为密实的预成型品，然后将预成型品加热至360~380℃，并在此温度保持2~10h，然后经过冷却，得到所需规格尺寸的制品。

热压烧结是将正在烧结的预成型品迅速放入预热至360~380℃的模具中，然后一边加压一边水冷或空气冷却；也可以把预成型品连模具一起放入烧结炉中升温烧结，从炉中取出后立即加压冷却。

本发明以聚苯酯和无机填料青铜粉和玻纤粉为改性剂，由于聚苯酯具有高度的自润滑性，可解决普通的填充四氟乙烯所存在的磨耗较大，尤其是对对磨偶件有较大损伤等问题；无机填料可提高材料的承压性能。本发明的材料可作为极其苛刻条件下，如高温、高压、无油润滑、腐蚀等使用的零部件。

本发明改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料具有极小的平均磨耗系数，该材料最大的特点是耐磨耗和承压能力强，不损伤对磨偶件，压缩强度高，不易变形，可广泛用于机械、航空、航天、电子、电气等工业领域，应用前景十分广阔。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。若未特别说明，以下实施例所述的百分比均为质量百分比。

以下各实施例中聚苯酯，树脂的热失重均在1.8%以下，购自中昊晨光化工研究院，产品牌号CGZ351，聚四氟乙烯树脂，树脂的分子量为150万~1000万，测试方法为美国标准，使用差动量热分析仪测定；树脂的拉伸强度大于30Mpa，断裂伸长率大于300%，测试方法为GBT1040。购自中昊晨光化工研究院，产品牌号CGM021，青铜粉购自上海脉达金属粉末材料有限公司；玻纤粉购自四川德阳玻纤厂。

实施例1改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料的制备（1）

将青铜粉（粒径20μm）20kg，玻纤粉（粒径21μm）10kg，聚苯酯（粒径19μm，树脂的热失重为1.6%）20kg，聚四氟乙烯树脂（粒径21μm，树脂的分子量为300万，树脂的拉伸强度为33MPa,断裂伸长率为330%）50kg混合均匀后加入模具内，常温下施加90MPa的压力制得预成品，脱模后将预成型品放入烧结炉中升温加热至370℃，并在此温度保持5h，然后经过冷却，得到所需规格尺寸的树脂制品。

所得树脂制品的平均磨耗系数为2.2×10^-5g/h，压缩强度45MPa，压缩弹性模量1366MPa，弯曲强度16MPa，质量磨损率0.23%，热膨胀系数（室温~250℃)11.6(10^-5/℃)，永久变形率0.8%。本发明检测方法均采用GB，以下同。

实施例2改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料的制备（2）

将青铜粉（粒径22μm）12kg，玻纤粉（粒径22μm）8kg，聚苯酯（粒径18μm,树脂的热失重为1.0%）25kg，聚四氟乙烯树脂（粒径23μm,树脂的分子量为550万，树脂的拉伸强度为38MPa,断裂伸长率为440%）55kg混合均匀后加入模具内，常温下施加50MPa的压力制得预成品，脱模后把预成型品放入烧结炉中升温烧结至375℃，并在此温度保持10h，然后经过冷却，得到所需规格尺寸的树脂制品。

所得树脂制品的平均磨耗系数为2.3×10^-5g/h，压缩强度42MPa，压缩弹性模量1380MPa，弯曲强度17MPa，质量磨损率0.18%，热膨胀系数（室温~250℃)11.8(10^-5/℃)，永久变形率1.0%。

实施例3改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料的制备（3）

将青铜粉（粒径19μm）5kg，玻纤粉（粒径23μm）15kg，聚苯酯（粒径19μm,树脂的热失重为1.7%）15kg，聚四氟乙烯树脂（粒径24μm,树脂的分子量为280万，树脂的拉伸强度为32MPa,断裂伸长率为320%）65kg混合均匀后加入模具内，常温下施加70MPa的压力制得预成品，把预成型品连模具一起放入烧结炉中升温烧结至380℃，并在此温度保持4h，从炉中取出后立即加压冷却得到所需规格尺寸的树脂制品。

所得树脂制品的平均磨耗系数为2.4×10^-5g/h，压缩强度40MPa，压缩弹性模量1200MPa，弯曲强度18MPa，质量磨损率0.89%，热膨胀系数（室温~250℃)12.0(10^-5/℃)，永久变形率1.2%。

实施例4改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料的制备（4）

将青铜粉（粒径21μm）8kg，玻纤粉（粒径24μm）5kg，聚苯酯（粒径19μm,树脂的热失重为1.4%）40kg，聚四氟乙烯树脂（粒径22μm,树脂的分子量为350万，树脂的拉伸强度为35MPa,断裂伸长率为360%）47kg混合均匀后加入模具内，常温下施加100MPa的压力制得预成品，脱模后把预成型品放入烧结炉中升温烧结至378℃，保温6h，然后经过冷却，得到机床导轨所需规格尺寸的树脂制品。

所得树脂制品的平均磨耗系数为2.5×10^-5g/h，压缩强度38MPa，压缩弹性模量1510MPa，弯曲强度13MPa，质量磨损率0.25%，热膨胀系数（室温~250℃)12.2(10^-5/℃)，永久变形率1.3%。

实施例5改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料的制备（5）

将青铜粉（粒径20μm）18kg，玻纤粉（粒径23μm）10kg，聚苯酯（粒径19μm,树脂的热失重为1.2%）22kg，聚四氟乙烯树脂（粒径22μm,树脂的分子量为500万，树脂的拉伸强度为36MPa,断裂伸长率为400%）50kg混合均匀后加入模具内，常温下施加80MPa的压力制得预成品，把预成型品连模具一起放入烧结炉中升温烧结至370℃，保温8h，从炉中取出后立即加压冷却，得到机床导轨所需规格尺寸的树脂制品。

所得树脂制品的平均磨耗系数为2.1×10^-5g/h，压缩强度46MPa，压缩弹性模量1350MPa，弯曲强度15MPa，质量磨损率0.94%，热膨胀系数（室温~250℃)11.4(10^-5/℃)，永久变形率0.7%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种改性聚四氟乙烯树脂的承压耐磨材料，其特征在于，其是将聚苯酯和无机填料加入到聚四氟乙烯树脂中，混合均匀后，通过冷压烧结或热压烧结而制成。

2.根据权利要求1所述的承压耐磨材料，其特征在于，所述无机填料为青铜粉和玻纤粉。

3.根据权利要求2所述的承压耐磨材料，其特征在于，其由以下组分的重量百分比组成，青铜粉5%~20%，玻纤粉5%~15%，聚苯酯15%~40%，聚四氟乙烯树脂的重量百分比为25%~75%。

4.根据权利要求2所述的承压耐磨材料，其特征在于，其由以下组分的重量百分比组成，青铜粉18%，玻纤粉10%，聚苯酯22%，聚四氟乙烯树脂的重量百分比为50%。

5.根据权利要求2所述的承压耐磨材料，其特征在于，青铜粉的粉末粒径为18-22μm，玻纤粉的粒径为21-25μm，聚苯酯粒径为16-20μm，聚四氟乙烯树脂粒径为20-25μm。

6.根据权利要求2所述的承压耐磨材料，其特征在于，青铜粉的粉末粒径为20μm，玻纤粉的粒径为23μm，聚苯酯粒径为18μm，聚四氟乙烯树脂粒径为22μm。

7.根据权利要求1或2所述的承压耐磨材料，其特征在于，聚苯酯的热失重在1.8%以下。

8.根据权利要求1或2所述的承压耐磨材料，其特征在于，聚四氟乙烯树脂分子量为150万~1000万。

9.权利要求1~8任一所述的承压耐磨材料在制作机床导轨中的应用。

10.一种制备权利要求1~8任一所述的承压耐磨材料的方法，其特征在于，将青铜粉、玻纤粉、聚苯酯和聚四氟乙烯树脂的混合物均匀地加入模具内，在常温下施加50~100MPa的压力使之成为密实的预成型品，然后将预成型品加热至360~380℃，并在此温度保持2~10h,然后经过冷却，得到所需规格尺寸的制品。