CN105348772A - 一种高耐热、耐磨性优异的peek阀片复合材料 - Google Patents

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王兴年
唐国良
代汝军
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Abstract

本发明涉及一种高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料及其制备方法。该发明材料是一种气体压缩机阀片用短玻纤/PTFE/PEEK复合材料。制备该复合材料的技术工艺的创新性体现在：通过短玻纤和聚四氟乙烯复配填充增强PEEK材料，以及利用聚四氟乙烯提高PEEK复合材料耐磨性，进而将短玻纤/PTFE/PEEK复合材料通过双螺杆挤出机共混挤出，牵引、冷却、切粒后得到改性高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料。在气体压缩机阀片领域，高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料与传统金属材料相比，具有良好的高刚性和高韧性，同时兼顾较高的尺寸稳定性和耐磨性、抗疲劳性，另外还有可以提高压缩机效率并降低噪音的优点。

Description

一种高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料
技术领域：
本发明涉及高分子领域，具体涉及一种高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料及其制备方法，主要应用于工程机械气体压缩机阀片。
背景技术：
阀片是气体压缩机最关键的易损部件之一。阀片的质量和使用性能，决定了整个压缩机组的可靠性、压缩功效和维修周期等三大性能。尤其是可靠性问题，是石油化工大型生产线上压缩机阀片的首要功能。压缩机阀片的寿命低，带来停机损失，增加维修负担，也是长期困扰压缩机行业的共性问题。特别在压缩腐蚀性气体的场合，如石油、天然气中含有硫化氢气体或氯化氢气体压缩生产线上等，金属材料的阀片会提前出线腐蚀磨损失效或腐蚀疲劳断裂，导致生产停顿。由此可见，研制新型耐磨、耐腐蚀、抗疲劳的高韧性材料阀片，提高可靠性，延长使用寿命，正是压缩机升级换代的关键所在，而PEEK材料具有耐高温、高弹性、高模量、尺寸稳定性好、耐腐蚀、高温下强度损失小、耐高温磨损抗疲劳性能优异等诸多优点，使其成为制备气体压缩机阀片的理想材料。
发明内容：
本发明制备了一种高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料，该材料制备的制件用于工程机械中气体压缩机的阀片，利用短玻纤增加PEEK材料的刚性，利用聚四氟乙烯提高复合材料的尺寸稳定性和耐磨性。该复合材料不仅具有较好的力学性能，耐腐蚀性，而且具有良好的耐磨性、抗疲劳性、耐高温。
技术方案：
上述高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料的制备方法包括：
步骤一、对PEEK、PTFE在110～1200C下进行24小时烘干，
步骤二、将干燥好的PEEK、PTFE、和短玻纤、抗静电剂、润滑剂、助剂放入高速混合机中，在常温下搅拌5～10分钟；
步骤三、将步骤二混合后的物料加入到双螺杆挤出机的料筒中，经过熔融共混挤出、水冷、风刀冷却、造粒、均化、包装；
其中，双螺杆挤出机的温度设置为：后段温度为360～3650C，中段和前段温度为365～3700C，螺杆转速为220～280r/min。
本发明解决了传统PEEK增强改性后耐磨性能下降的问题，同时复配短玻纤、PTFE增强体系可有效提高复合材料的刚性、耐磨性、耐高温性，抗疲劳性，抗静电剂可提高产品体积电阻率，并使得材料具有良好的尺寸稳定性，满足于气体压缩机阀片的应用。
具体实例：
为便于进一步说明本发明，下面结合具体实例对本发明进行说明：
主要原料PEEK塑脂粉末，特性密度为1.320g/cm3；短玻纤为长径比L/D＞20的短玻纤；填充使用采购的耐高温、耐摩擦的PTFE粉末；助剂包括耐高温的抗氧剂；抗静电剂为ATMER-129。双螺杆挤出机料筒温度一区温度：350～3600C，二区温度350～3600C，三区温度355～3650C，四区温度355～3650C，五区温度360～3700C，六区温度360～3700C，压力为10～16MPa，螺杆长径比35～40，主机转速220～280r/min。将各组分按配比混合均匀置于双螺杆挤出机中，经熔融混合挤出造粒。
本发明各实施例中所得的改性短玻纤/PTFE填充PEEK复合材料，按一下注塑条件注塑成测试样条。注塑条件：注塑温度360～3700C，注塑压力60～70MPa，注塑速度50～60mm/s。
各实施例具体检测标准如下：
缺口冲击强度ISO179
低温缺口冲击强度ISO179（-500C，5H）
拉伸强度ISO527（5mm/min）
弯曲强度ISO178（3mm/min）
弯曲模量ISO178（3mm/min）
摩擦系数GB/T3960
体积电阻率GB/T1410-2006
实施例1～5对应的各组分用量、实施例性能检测结果及气体压缩机阀片性能要求（见表1和表2、表3）
表1实施例1～5的配方表
表2各实施例样品对应的性能
表3气体压缩机阀片性能要求
本发明采用几种不同比例的短玻纤和聚四氟乙烯复配体系，制备出不同综合性能的填充PEEK复合材料，从表2、表3可知，填充PEEK复合材料随着短玻纤和聚四氟乙烯比例的增加，耐磨性能明显增强，证明其此种材料适合在作为气体压缩机阀片使用，并且满足气体压缩机阀片性能标准要求，所以制备的高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料适合作为气体压缩机阀片原料使用。

Claims (6)

1.该高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料的配方组成如下所示：
PEEK70%～80%
短玻纤10%～15%
PTFE8%～12%
抗静电剂0.5%
助剂0%～1%。
2.根据权利要求1所述的高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料，其特征在于：所述的PEEK为白色粉末状的纯原料树脂，密度1.30g/cm3。
3.根据权利要求1所述的高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料，其特征在于：所述的玻纤为短切玻纤，直径8μm。
4.根据权利要求1所述的高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料，其特征在于：所述的PTFE为白色粉末状的出原料树脂，密度2.1g/cm3。
5.根据权利要求1所述的高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料，其特征在于：所述的抗静电剂为磷酸盐型抗静电剂ATMER-129。
6.根据权利要求1所述的高耐热、耐磨性优异的PEEK阀片复合材料，其特征在于：所述的助剂为主要由玻纤分散剂、防玻纤外露剂、耐高温抗氧剂按一定比例配混而成。
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