CN105968662A - 超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法 - Google Patents

超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105968662A
CN105968662A CN201610566389.5A CN201610566389A CN105968662A CN 105968662 A CN105968662 A CN 105968662A CN 201610566389 A CN201610566389 A CN 201610566389A CN 105968662 A CN105968662 A CN 105968662A
Authority
CN
China
Prior art keywords
friction material
oil
micron tube
carbon micron
electric machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610566389.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105968662B (zh
Inventor
李锦棒
于爱兵
崔玉国
刘洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo University
Original Assignee
Ningbo University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo University filed Critical Ningbo University
Priority to CN201610566389.5A priority Critical patent/CN105968662B/zh
Publication of CN105968662A publication Critical patent/CN105968662A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105968662B publication Critical patent/CN105968662B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/12—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
    • C08L27/18—Homopolymers or copolymers or tetrafluoroethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/003—Additives being defined by their diameter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/002—Physical properties
    • C08K2201/004—Additives being defined by their length
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Lubricants (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法，具体涉及一种以碳微米管作为含油载体应用于行波超声电机的含油摩擦材料及其制备方法，以解决现有干摩擦材料难以保证超声电机的稳定运行，多孔结构的摩擦材料弹性性能差以及基体为聚酰亚胺的含油摩擦材料难以大范围调节含油率、弹性模量、硬度和接触变形，限制超声电机应用的问题，它包括以质量百分比计的如下组分：聚合物基体：45％‑80％；摩擦调节剂：10％‑30％；碳微米管：1％‑30％；制备方法包括以下步骤：1)、最终混合物制取；2)、压制成型得到成型物；3)、成型物烧结；4)、制取片状摩擦材料；5)、超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料制备。本发明属于含油材料制备领域。

Description

超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法，具体涉及一种以碳微米管作为含油载体应用于行波超声电机的含油摩擦材料及其制备方法，属于含油材料制备领域。
背景技术
为了保证超声电机的输出力矩，目前大多数超声电机用摩擦材料均为干摩擦材料，定子和转子间摩擦的稳定性难以保证、可靠性不高，使得电机的寿命、运行精度和稳定性很难进一步提升。另外研究还发现，部分超声电机经过一段时间的储存后，由于定转子接触界面发生嵌入和粘结，无法正常启动。这些问题大大限制了超声电机的进一步应用，已有的干摩擦材料难以满足要求，必须应用新的材料理论，探索新思路。
大多数含油聚合物材料的设计目标是减摩抗磨，例如多孔聚亚酰胺材料、铸型尼龙多孔材料、聚乙烯多孔材料等。它们大多是通过添加造孔剂或材料本身在烧制过程中生成的挥发气体来产生多孔结构，对材料本身的拉伸性能、冲击性能等弹性性能有一定程度的影响。超声电机对摩擦材料的要求较高，既要有足够的摩擦，又要耐磨损，还要具有一定的接触变形，并能在超声振动下稳定工作，对含油摩擦材料的理化性能、含油率和含油保持率等提出更高的要求。
公开号为CN104893288A，公开日为2015年09月09日，专利名称为“用于超声电机的多孔含油聚酰亚胺复合材料及制备方法”提出了一种用于超声电机的多孔含油聚酰亚胺复合材料，该专利所述的含油材料是基于传统聚酰亚胺含油材料研制而来，含油摩擦材料的基体限制为聚酰亚胺，难以大范围调节弹性模量、硬度和接触变形，限制了超声电机用含油摩擦材料更好的应用。
发明内容
本发明是为解决现有干摩擦材料难以保证超声电机的稳定运行，多孔结构的摩擦材料弹性性能差以及基体为聚酰亚胺的含油摩擦材料难以大范围调节含油率、弹性模量、硬度和接触变形，限制超声电机应用的问题，进而提供超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料，它包括以质量百分比计的如下组分：
聚合物基体：45％-80％；
摩擦调节剂：10％-30％；
碳微米管：1％-30％；
所述的聚合物基体为聚四氟乙烯、聚苯酯、聚酰亚胺和双马来酰胺中的一种或几种的组合；
所述的摩擦调节剂为铜粉、镍粉、氧化铜、二硫化钼、石墨、纳米金刚石粉、碳纤维、玻璃纤维和稀土粉中的一种或几种的组合。
超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，它包括以下步骤：
1)、将聚合物基体和摩擦调节剂组分充分混合得到的基体混合物；将碳微米管加入到基体混合物中充分混合，得到最终混合物；
2)、将最终混合物在0.1MPa-5MPa的压力下进行预压制，保压5min后卸压，再在10MPa-80MPa下进行压制成型，保压10min-15min，得到成型物；
3)、将步骤2)得到的成型物放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为360℃-390℃，保温2h，烧结完成后，降至室温；
4)、对步骤3)得到的烧结摩擦材料进行切片加工，加工成厚度为0.3mm-1mm的片状摩擦材料，对片状摩擦材料表面进行清洁处理，确保碳微米管端口不被堵塞；
5)、借助专用浸油装置，将专用浸油装置放置在真空加热炉中，片状摩擦材料真空干燥，同时，烧瓶中装有的润滑油通过安装在瓶塞上的玻璃管滴入到放置在支架上的烧杯中，待润滑油完全浸没片状摩擦材料，此时，片状摩擦材料已干燥并且真空加热炉内部达到浸油的真空度要求，在120℃下浸油60小时以上，将浸油的片状摩擦材料取出，擦洗掉表面吸附的润滑油，得到超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料；
所述的专用浸油装置包括支架、烧瓶、玻璃管、烧杯和材料支架，烧瓶的开口用瓶塞密封后倒置固定在支架上，瓶塞上插装有玻璃管，玻璃管的出口正对设置在支架上的烧杯，材料支架设置在烧杯中，片状摩擦材料放置在材料支架上。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1)、碳微米管具有与碳纳米管相似的管壁结构和结晶性，所以它的力学性能、导电性能、导热性能和化学稳定性等一些物理化学性能与碳纳米管相似。碳微米管的优点是其管状结构的直径较大，一些较大的纳米颗粒/团簇很容易进入管道。研究表明碳纳米管和碳纤维等碳材料均可以很好的嵌入在聚合物基体中，提高聚合物的硬度、冲击强度、耐磨性和导热性等。因此，碳微米管是一种很好的含油载体，可以用于制备新型含油摩擦材料。
2)、本发明以碳微米管为含油载体，可以精确控制摩擦材料的含油量，并提高其含油保持率，不限制含油材料的基体材料种类，可制备出适合不同工况下超声电机用的一系列摩擦材料；
3)、本发明的摩擦材料使超声电机的运转平稳、输出力矩大，改善电机再启动性能，大幅提高超声电机的寿命，有效避免经过长期存储后定转子的粘结；
4)、碳微米管可以起到增强聚合物复合材料的作用，有效提高材料的弹性模量和耐磨性；
5)、本发明提出了摩擦材料浸油专用装置，使摩擦材料在真空干燥后，直接在真空条件下开始浸油，节省操作时间，提高摩擦材料的含油率。
6)、本发明的摩擦材料制备工艺简单，易于操作，生产效率高。
附图说明
图1为本发明超声电机用碳纳米管填充聚合物含油摩擦材料制备方法配套使用的专用浸油装置。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料，它包括以质量百分比计的如下组分：
聚合物基体：45％-80％；
摩擦调节剂：10％-30％；
碳微米管：1％-30％；
所述的聚合物基体为聚四氟乙烯、聚苯酯、聚酰亚胺和双马来酰胺中的一种或几种的组合；
所述的摩擦调节剂为铜粉、镍粉、氧化铜、二硫化钼、石墨、纳米金刚石粉、碳纤维、玻璃纤维和稀土粉中的一种或几种的组合。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同之处在于：碳微米管内径为0.2μm-5μm，长度为0.1mm-2mm。选用该内径的碳微米管作为含油载体，有利于纳米颗粒/团簇很容易进入管道，碳微米管嵌入在聚合物基体中，提高聚合物的硬度、冲击强度、耐磨性和导热性，满足设计要求和实际需要。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一至二之一不同之处在于：所述一种超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料包括以质量百分比计的如下组分：40％-55％的聚四氟乙烯、5％-20％的聚苯酯、1％-5％的纳米金刚石、6％-15％的稀土粉、3％-10％的微米或纳米级铜粉和5％-20％的碳微米管。本实施方式增加聚苯酯能提高硬度，其它与具体实施方式一至二之一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同之处在于：所述一种超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料包括以质量百分比计的如下组分：40％-50％的聚四氟乙烯、5％-15％的聚苯酯、2％-10％的玻璃纤维、1％-5％的纳米金刚石、5％-10％的稀土粉、3％-10％的微米或纳米级铜粉和10％-25％的碳微米管。本实施方式增加玻璃纤维有增大摩擦的作用，可以使电机的力矩增大，增加聚苯酯能提高摩擦材料的硬度。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同之处在于：所述超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料包括以质量百分比计的如下组分：40％-50％的聚四氟乙烯、10％-25％的双马来酰胺、5％-20％的碳微米管、2％-10％的碳纤维、1％-5％的纳米金刚石、5％-10％的稀土粉和3％-5％的微米或纳米级铜粉。本实施方式增加双马来酰胺能提高浸油率，增加碳纤维能提高弹性模量。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：结合图1说明，超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1)、将聚合物基体和摩擦调节剂组分充分混合得到的基体混合物；将碳微米管加入到基体混合物中充分混合，得到最终混合物；
2)、将最终混合物在0.1MPa-5MPa的压力下进行预压制，保压5min后卸压，再在10MPa-80MPa下进行压制成型，保压10min-15min，得到成型物；
3)、将步骤2)得到的成型物放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为360℃-390℃，保温2h，烧结完成后，降至室温；
4)、对步骤3)得到的烧结摩擦材料进行切片加工，加工成厚度为0.3mm-1mm的片状摩擦材料7，对片状摩擦材料7表面进行清洁处理，确保碳微米管端口不被堵塞；
5)、借助专用浸油装置，将专用浸油装置放置在真空加热炉1中，片状摩擦材料7真空干燥，同时，烧瓶3中装有的润滑油通过安装在瓶塞4上的玻璃管5滴入到放置在支架2上的烧杯6中，待润滑油完全浸没片状摩擦材料，此时，片状摩擦材料7已干燥并且真空加热炉1内部达到浸油的真空度要求，在120℃下浸油60小时以上，将浸油的片状摩擦材料取出，擦洗掉表面吸附的润滑油，得到超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料；
所述的专用浸油装置包括支架2、烧瓶3、玻璃管5、烧杯6和材料支架8，烧瓶3的开口用瓶塞4密封后倒置固定在支架2上，瓶塞4上插装有玻璃管5，玻璃管5的出口正对设置在支架2上的烧杯6，材料支架8设置在烧杯6中，片状摩擦材料放置在材料支架8上。
本实施方式所述的材料支架8具有一定的高度，放置在烧杯6中，片状摩擦材料7放置在材料支架8上，通过计算，润滑油2小时左右开始浸没摩擦材料，经过2小时左右摩擦片已经充分干燥，并且真空室内已达到浸油的真空要求。在120℃下浸油60小时以上。润滑油开始浸没片状摩擦材料的时间与真空室内达到浸油的真空度要求的时间是可以通过实验得出，进而用于实践。
步骤3)中加热到烧结温度为360℃-390℃的升温速度为20℃/h-60℃/h，步骤5)的烧瓶3中装有的当次实验需要的定量润滑油，待润滑油完全浸没片状摩擦材料时，烧瓶中也几乎没有润滑油。保证片状摩擦材料充分浸油；片状摩擦材料7已干燥并且真空加热炉1内部达到浸油的真空度要求，真空度大于等于-0.04MPa。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六至七之一不同之处在于：步骤1)中聚合物基体和摩擦调节剂组分在搅拌器内高速搅拌混合得到基体混合物，将碳微米管加入到基体混合物中低速搅拌混合，得到最终混合物。本实施方式的高速搅拌的速率为1万至3万转每分钟，低速搅拌的速率为1000至3000转每分钟。这样可满足基体混合物内各组分充分混合，以及最终混合物内组分充分混合。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六至七之一不同之处在于：步骤1)中最终混合物的组分按照质量百分比计为：40％-50％的聚四氟乙烯、5％-20％的聚苯酯、1％-5％的纳米金刚石、6％-15％的稀土粉、3％-10％的微米或纳米级铜粉和5％-20％的碳微米管。本实施方式增加聚苯酯能提高硬度，本实施方式得到的含油摩擦材料的孔隙率为14％-40％，含油率为5％-17％，摩擦系数为0.08-0.15，磨损率为0.8×10-8mm3/Nm-2×10-8mm3/Nm,其它与具体实施方式六至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同之处在于：步骤1)中最终混合物的组分按照质量百分比计为：40％-50％的聚四氟乙烯、10％-25％的双马来酰胺、2％-10％的碳纤维、1％-5％的纳米金刚石、5％-10％的稀土粉、3％-5％的微米或纳米级铜粉和5％-20％的碳微米管。本实施方式增加双马来酰胺能提高浸油率，增加碳纤维能提高弹性模量，本实施方式最终得到的含油摩擦材料的孔隙率为17％-48％,含油率为6％-21％,摩擦系数为0.05-0.011,磨损率为0.5×10-8mm3/Nm-1.6×10-8mm3/Nm,其它与具体实施方式六至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式八至九之一不同之处在于：微米级铜粉的粒径为10μm-40μm；纳米级铜粉的粒径为50nm-500nm。如此设置，小粒径的铜粉进入碳微米管管道中可增强与聚合物基体的兼容性，提高聚合物的硬度、冲击强度、耐磨性和导热性等，提高含油保持率。其它与具体实施方式八至九之一相同。
实施例1
超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，它包括以下步骤：
1)、将40％-50％的聚四氟乙烯、5％-20％的聚苯酯、1％-5％的纳米金刚石、6％-15％的稀土粉、3％-10％的微米或纳米级铜粉和5％-20％的碳微米管混合，碳微米管内径为3μm，长度为0.5mm，得到最终混合物；
2)、将最终混合物在2MPa的压力下进行预压制，保压5min后卸压，再在60MPa下进行压制成型，保压10min，得到成型物；
3)、将步骤2)得到的成型物放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为390℃，保温2小时，烧结完成后，降至室温；
4)、对步骤3)得到的烧结摩擦材料进行切片加工，加工成厚度为0.6mm的片状摩擦材料，对片状摩擦材料表面进行清洁处理，确保碳微米管端口不被堵塞；
5)、借助专用浸油装置，将专用浸油装置放置在真空加热炉1中，片状摩擦材料真空干燥，同时，烧瓶3中装有的润滑油通过安装在瓶塞4上的玻璃管5滴入到放置在支架2上的烧杯6中，待润滑油完全浸没片状摩擦材料，此时，片状摩擦材料已经干燥并且真空加热炉1内部达到浸油的真空要求，在120℃下浸油60小时以上，将浸油的片状摩擦材料取出，擦洗掉表面吸附的润滑油，得到超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料。
所述的专用浸油装置包括箱体1、支架2、烧瓶3、玻璃管5、烧杯6和材料支架8，烧瓶3的开口用瓶塞4密封后倒置固定在支架2上，瓶塞4上插装有玻璃管5，玻璃管5的出口正对烧杯6，材料支架8设置在烧杯6中，片状摩擦材料7放置在材料支架8上。
本实施例所述的材料支架8具有一定的高度，放置在烧杯6中，片状摩擦材料7放置在材料支架8上，通过计算，润滑油2小时左右开始浸没摩擦材料，经过2小时摩擦片已经充分干燥，并且真空室内已达到浸油的真空要求。在120℃下浸油60小时以上。润滑油开始浸没片状摩擦材料的时间与真空室内达到浸油的真空度要求的时间是可以通过实验得出，进而用于实践。
本实施例得到的含油摩擦材料的含油摩擦材料的孔隙率为16％-38％，含油率为7％-15％，摩擦系数为0.08-0.13，磨损率为0.8×10-8mm3/Nm-1.7×10-8mm3/Nm。
实施例2
超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，它包括以下步骤：
1)、将40％-50％的聚四氟乙烯、10％-25％的双马来酰胺、2％-10％的碳纤维、1％-5％的纳米金刚石、5％-10％的稀土粉、3％-5％的微米或纳米级铜粉和5％-20％的碳微米管混合，碳微米管的内径为1μm，长度为1mm，得到最终混合物；
2)、将最终混合物在5MPa的压力下进行预压制，保压5min后卸压，再在20MPa下进行压制成型，保压15min，得到成型物；
3)、将步骤2)得到的成型物放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为360℃，保温2小时，烧结完成后，降至室温；
4)、对步骤3)得到的烧结摩擦材料进行切片加工，加工成厚度为1mm的片状摩擦材料，对片状摩擦材料表面进行清洁处理，确保碳微米管端口不被堵塞；
5)、借助专用浸油装置，将专用浸油装置放置在真空加热炉1中，片状摩擦材料真空干燥，同时，烧瓶3中装有的润滑油通过安装在瓶塞4上的玻璃管5滴入到放置在支架2上的烧杯6中，待润滑油完全浸没片状摩擦材料，此时，片状摩擦材料已经干燥并且真空加热炉1内部达到浸油的真空要求，在120℃下浸油60小时以上，将浸油的片状摩擦材料取出，擦洗掉表面吸附的润滑油，得到超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料。
所述的专用浸油装置包括箱体1、支架2、烧瓶3、玻璃管5、烧杯6和材料支架8，烧瓶3的开口用瓶塞4密封后倒置固定在支架2上，瓶塞4上插装有玻璃管5，玻璃管5的出口正对烧杯6，材料支架8设置在烧杯6中，片状摩擦材料7放置在材料支架8上。
本实施例所述的材料支架8具有一定的高度，放置在烧杯6中，片状摩擦材料7放置在材料支架8上，通过计算，润滑油2小时左右开始浸没摩擦材料，经过2小时摩擦片已经充分干燥，并且真空室内已达到浸油的真空要求。在120℃下浸油60小时以上。润滑油开始浸没片状摩擦材料的时间与真空室内达到浸油的真空度要求的时间是可以通过实验得出，进而用于实践。
本实施例得到的含油摩擦材料的含油摩擦材料的孔隙率为18％-45％,含油率为7％-20％,摩擦系数为0.07-0.1,磨损率为0.7×10-8mm3/Nm-1.5×10-8mm3/Nm。
实施例3
超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，它包括以下步骤：
1)、将40％-50％的聚四氟乙烯、5％-15％的聚苯酯、2％-10％的玻璃纤维、1％-5％的纳米金刚石、5％-10％的稀土粉、3％-10％的微米或纳米级铜粉和10％-25％的碳微米管混合，碳微米管的内径为5μm，长度0.1mm，得到最终混合物；
2)、将最终混合物在0.6MPa的压力下进行预压制，保压5min后卸压，再在80MPa下进行压制成型，保压13min，得到成型物；
3)、将步骤2)得到的成型物放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为385℃，保温2小时，烧结完成后，降至室温；
4)、对步骤3)得到的烧结摩擦材料进行切片加工，加工成厚度为0.3mm的片状摩擦材料，对片状摩擦材料表面进行清洁处理，确保碳微米管端口不被堵塞；
5)、借助专用浸油装置，将专用浸油装置放置在真空加热炉1中，片状摩擦材料真空干燥，同时，烧瓶3中装有的润滑油通过安装在瓶塞4上的玻璃管5滴入到放置在支架2上的烧杯6中，待润滑油完全浸没片状摩擦材料，此时，片状摩擦材料已经干燥并且真空加热炉1内部达到浸油的真空要求，在120℃下浸油60小时以上，将浸油的片状摩擦材料取出，擦洗掉表面吸附的润滑油，得到超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料。
所述的专用浸油装置包括箱体1、支架2、烧瓶3、玻璃管5、烧杯6和材料支架8，烧瓶3的开口用瓶塞4密封后倒置固定在支架2上，瓶塞4上插装有玻璃管5，玻璃管5的出口正对烧杯6，材料支架8设置在烧杯6中，片状摩擦材料7放置在材料支架8上。
本实施例所述的材料支架8具有一定的高度，放置在烧杯6中，片状摩擦材料7放置在材料支架8上，通过计算，润滑油2小时左右开始浸没摩擦材料，经过2小时左右摩擦片已经充分干燥，并且真空室内已达到浸油的真空要求。在120℃下浸油60小时以上。润滑油开始浸没片状摩擦材料的时间与真空室内达到浸油的真空度要求的时间是可以通过实验得出，进而用于实践。
本实施例得到的含油摩擦材料的孔隙率为23％-46％，含油率为8％-19％，摩擦系数为0.12-0.16，磨损率为1.2×10-8mm3/Nm-2×10-8mm3/Nm。
实施例4
超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，它包括以下步骤：
1)、将40％-50％的聚四氟乙烯、5％-15％的聚苯酯、2％-10％的玻璃纤维、1％-5％的纳米金刚石、5％-10％的稀土粉、3％-10％的微米或纳米级铜粉和10％-25％的碳微米管混合，得到最终混合物；碳微米管的内径为0.2μm，长度2mm，得到最终混合物；
2)、将最终混合物在0.8MPa-2MPa的压力下进行预压制，保压5min后卸压，再在30MPa-50MPa下进行压制成型，保压13min，得到成型物；
3)、将步骤2)得到的成型物放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为385℃，保温2小时，烧结完成后，降至室温；
4)、对步骤3)得到的烧结摩擦材料进行切片加工，加工成厚度为0.8mm的片状摩擦材料，对片状摩擦材料表面进行清洁处理，确保碳微米管端口不被堵塞；
5)、借助专用浸油装置，将专用浸油装置放置在真空加热炉1中，片状摩擦材料真空干燥，同时，烧瓶3中装有的润滑油通过安装在瓶塞4上的玻璃管5滴入到放置在支架2上的烧杯6中，待润滑油完全浸没片状摩擦材料，此时，片状摩擦材料已经干燥并且真空加热炉1内部达到浸油的真空要求，在120℃下浸油70小时以上，将浸油的片状摩擦材料取出，擦洗掉表面吸附的润滑油，得到超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料。
所述的专用浸油装置包括箱体1、支架2、烧瓶3、玻璃管5、烧杯6和材料支架8，烧瓶3的开口用瓶塞4密封后倒置固定在支架2上，瓶塞4上插装有玻璃管5，玻璃管5的出口正对烧杯6，材料支架8设置在烧杯6中，片状摩擦材料7放置在材料支架8上。
本实施例所述的材料支架8具有一定的高度，放置在烧杯6中，片状摩擦材料7放置在材料支架8上，通过计算，润滑油2小时左右开始浸没摩擦材料，经过2小时摩擦片已经充分干燥，并且真空室内已达到浸油的真空要求。在120℃下浸油60小时以上。润滑油开始浸没片状摩擦材料的时间与真空室内达到浸油的真空度要求的时间是可以通过实验得出，进而用于实践。
本实施例得到的含油摩擦材料的孔隙率为20％-42％，含油率为7％-16％，摩擦系数为0.13-0.18，磨损率为1.4×10-8mm3/Nm-2×10-8mm3/Nm。

Claims (10)

1.超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料，其特征在于:它包括以质量百分比计的如下组分：
聚合物基体：45％-80％；
摩擦调节剂：10％-30％；
碳微米管：1％-30％；
所述的聚合物基体为聚四氟乙烯、聚苯酯、聚酰亚胺和双马来酰胺中的一种或几种的组合；
所述的摩擦调节剂为铜粉、镍粉、氧化铜、二硫化钼、石墨、纳米金刚石粉、碳纤维、玻璃纤维和稀土粉中的一种或几种的组合。
2.根据权利要求1所述的超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料，其特征在于：碳微米管内径为0.2μm-5μm，长度为0.1mm-2mm。
3.根据权利要求1或2所述超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料，其特征在于：所述一种超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料包括以质量百分比计的如下组分：40％-55％的聚四氟乙烯、5％-20％的聚苯酯、1％-5％的纳米金刚石、6％-15％的稀土粉、3％-10％的微米或纳米级铜粉和5％-20％的碳微米管。
4.根据权利要求1或2所述的超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料，其特征在于：所述一种超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料包括以质量百分比计的如下组分：40％-50％的聚四氟乙烯、5％-15％的聚苯酯、2％-10％的玻璃纤维、1％-5％的纳米金刚石、5％-10％的稀土粉、3％-10％的微米或纳米级铜粉和10％-25％的碳微米管。
5.根据权利要求1或2所述的超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料，其特征在于：所述一种超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料包括以质量百分比计的如下组分：40％-50％的聚四氟乙烯、10％-25％的双马来酰胺、5％-20％的碳微米管、2％-10％的碳纤维、1％-5％的纳米金刚石、5％-10％的稀土粉和3％-5％的微米或纳米级铜粉。
6.权利要求1或2所述的超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1)、将聚合物基体和摩擦调节剂组分充分混合得到的基体混合物；将碳微米管加入到基体混合物中充分混合，得到最终混合物；
2)、将最终混合物在0.1MPa-5MPa的压力下进行预压制，保压5min后卸压，再在10MPa-80MPa下进行压制成型，保压10min-15min，得到成型物；
3)、将步骤2)得到的成型物放入烧结炉中进行烧结，烧结温度为360℃-390℃，保温2小时，烧结完成后，降至室温；
4)、对步骤3)得到的烧结摩擦材料进行切片加工，加工成厚度为0.3mm-1mm的片状摩擦材料7，对片状摩擦材料7表面进行清洁处理，确保碳微米管端口不被堵塞；
5)、借助专用浸油装置，将专用浸油装置放置在真空加热炉(1)中，片状摩擦材料(7)真空干燥，同时，烧瓶(3)中装有的润滑油通过安装在瓶塞(4)上的玻璃管(5)滴入到放置在支架(2)上的烧杯(6)中，待润滑油完全浸没片状摩擦材料，此时，片状摩擦材料(7)已干燥并且真空加热炉(1)内部达到浸油的真空度要求，在120℃下浸油60小时以上，将浸油的片状摩擦材料取出，擦洗掉表面吸附的润滑油，得到超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料；
所述的专用浸油装置包括支架(2)、烧瓶(3)、玻璃管(5)、烧杯(6)和材料支架(8)，烧瓶(3)的开口用瓶塞(4)密封后倒置固定在支架(2)上，瓶塞(4)上插装有玻璃管(5)，玻璃管(5)的出口正对设置在支架(2)上的烧杯(6)，材料支架(8)设置在烧杯(6)中，片状摩擦材料放置在材料支架(8)上。
7.根据权利要求6所述的超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中聚合物基体和摩擦调节剂组分在搅拌器内高速搅拌混合得到基体混合物，将碳微米管加入到基体混合物中低速搅拌混合，得到最终混合物。
8.根据权利要求7所述的超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中最终混合物的组分按照质量百分比计为：40％-50％的聚四氟乙烯、5％-20％的聚苯酯、1％-5％的纳米金刚石6％-15％的稀土粉、3％-10％的微米或纳米级铜粉和5％-20％的碳微米管。
9.根据权利要求7所述的超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，其特征在于：步骤1)中最终混合物的组分按照质量百分比计为：40％-50％的聚四氟乙烯、5％-15％的聚苯酯、2％-10％的玻璃纤维、1％-5％的纳米金刚石、5％-10％的稀土粉、3％-10％的微米或纳米级铜粉和10％-25％的碳微米管。
10.根据权利要求8或9所述的超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料的制备方法，其特征在于：微米级铜粉的粒径为10微米-40微米；纳米级铜粉的粒径为50纳米-500纳米。
CN201610566389.5A 2016-07-15 2016-07-15 超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法 Active CN105968662B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610566389.5A CN105968662B (zh) 2016-07-15 2016-07-15 超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610566389.5A CN105968662B (zh) 2016-07-15 2016-07-15 超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105968662A true CN105968662A (zh) 2016-09-28
CN105968662B CN105968662B (zh) 2018-09-25

Family

ID=56951844

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610566389.5A Active CN105968662B (zh) 2016-07-15 2016-07-15 超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105968662B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108359198A (zh) * 2018-01-23 2018-08-03 曹华刚 一种压电电机用的摩擦材料及其制备方法和应用
CN108662050A (zh) * 2018-03-26 2018-10-16 武汉理工大学 具有多孔结构的碳纤维刹车片材料及其制备方法
CN109320884A (zh) * 2018-10-11 2019-02-12 山东富驰精密机械科技有限公司 一种超声电机摩擦片及其制备方法
CN109825014A (zh) * 2019-03-19 2019-05-31 中国科学院兰州化学物理研究所 一种高弹性模量聚四氟乙烯摩擦材料及其制备方法和应用
CN109880365A (zh) * 2019-03-01 2019-06-14 中国科学院兰州化学物理研究所 一种黑磷改性的聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用
CN110105695A (zh) * 2019-05-13 2019-08-09 南京航空航天大学 一种高耐磨聚四氟乙烯复合材料及制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11257356A (ja) * 1998-03-13 1999-09-21 Oiles Ind Co Ltd 摺動部材用樹脂組成物およびこれを使用した摺動部材
CN1386792A (zh) * 2002-05-30 2002-12-25 浙江大学 含有碳纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料
CN101696311A (zh) * 2009-10-22 2010-04-21 洛阳轴研科技股份有限公司 一种轴承保持架材料及其制备方法
CN102585406A (zh) * 2012-01-06 2012-07-18 广州机械科学研究院有限公司 密封用微孔含油自润滑ptfe材料及其制备方法与应用
CN103911118A (zh) * 2014-04-01 2014-07-09 南京航空航天大学 旋转型超声电机用聚酰亚胺摩擦材料及其制备方法
CN104893288A (zh) * 2015-04-30 2015-09-09 南京航空航天大学 用于超声电机的多孔含油聚酰亚胺复合材料及制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11257356A (ja) * 1998-03-13 1999-09-21 Oiles Ind Co Ltd 摺動部材用樹脂組成物およびこれを使用した摺動部材
CN1386792A (zh) * 2002-05-30 2002-12-25 浙江大学 含有碳纳米管的聚四氟乙烯耐磨复合材料
CN101696311A (zh) * 2009-10-22 2010-04-21 洛阳轴研科技股份有限公司 一种轴承保持架材料及其制备方法
CN102585406A (zh) * 2012-01-06 2012-07-18 广州机械科学研究院有限公司 密封用微孔含油自润滑ptfe材料及其制备方法与应用
CN103911118A (zh) * 2014-04-01 2014-07-09 南京航空航天大学 旋转型超声电机用聚酰亚胺摩擦材料及其制备方法
CN104893288A (zh) * 2015-04-30 2015-09-09 南京航空航天大学 用于超声电机的多孔含油聚酰亚胺复合材料及制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘维民等编著: "《空间润滑材料与技术手册》", 30 September 2009, 北京:科学出版社 *
叶素娟等: ""多孔含油PTFE油封材料的制备及性能"", 《润滑与油封》 *
王枫等: ""聚四氟乙烯对聚酰亚胺保持架材料性能的影响"", 《轴承》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108359198A (zh) * 2018-01-23 2018-08-03 曹华刚 一种压电电机用的摩擦材料及其制备方法和应用
CN108359198B (zh) * 2018-01-23 2020-07-07 曹华刚 一种压电电机用的摩擦材料及其制备方法和应用
CN108662050A (zh) * 2018-03-26 2018-10-16 武汉理工大学 具有多孔结构的碳纤维刹车片材料及其制备方法
CN108662050B (zh) * 2018-03-26 2019-06-28 武汉理工大学 具有多孔结构的碳纤维刹车片材料及其制备方法
CN109320884A (zh) * 2018-10-11 2019-02-12 山东富驰精密机械科技有限公司 一种超声电机摩擦片及其制备方法
CN109880365A (zh) * 2019-03-01 2019-06-14 中国科学院兰州化学物理研究所 一种黑磷改性的聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用
CN109825014A (zh) * 2019-03-19 2019-05-31 中国科学院兰州化学物理研究所 一种高弹性模量聚四氟乙烯摩擦材料及其制备方法和应用
CN110105695A (zh) * 2019-05-13 2019-08-09 南京航空航天大学 一种高耐磨聚四氟乙烯复合材料及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105968662B (zh) 2018-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105968662A (zh) 超声电机用碳微米管填充聚合物含油摩擦材料及其制备方法
He et al. Friction and wear of MoO3/graphene oxide modified glass fiber reinforced epoxy nanocomposites
CN108395657B (zh) 一种自修复型自润滑材料及其制备方法
Latha et al. Investigation into effect of ceramic fillers on mechanical and tribological properties of bamboo-glass hybrid fiber reinforced polymer composites
CN100365055C (zh) 稀土改性碳纳米管/聚四氟乙烯复合材料的制备方法
CN105820567B (zh) 一种石墨烯改性聚酰亚胺复合材料及其应用
US20070275863A1 (en) Biphasic nanoporous vitreous carbon material and method of making the same
CN107922666B (zh) 包括石墨粒子的物品的制备
CN109750496A (zh) 一种二氧化硅包覆碳纤维及其制备方法、一种改性的聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用
CN109021494A (zh) 一种石墨烯改性聚醚醚酮复合材料及其制备方法
Shi et al. Interlocking structure formed by multiscale carbon fiber–polytetrafluoroethylene fiber hybrid significantly enhances the friction and wear properties of polyphenylene sulfide based composites
CN114645451B (zh) 一种层状复合材料及其制备方法、一种自润滑纤维织物复合材料及其制备方法和应用
Yuan et al. Fabrication and properties of silicone rubber/ZnO nanocomposites via in situ surface hydrosilylation
Wang et al. Modification effects of short carbon fibers on mechanical properties and fretting wear behavior of UHMWPE composites
Zhang et al. Surface modification of CuS nanoparticles and their effect on the tribological properties of hybrid PTFE/kevlar fabric/phenolic composite
Zhou et al. Polydopamine-coupling of carbon nanotubes onto microscaled basalt fiber to enhancing mechanical, thermal and tribological properties of composite materials
CN109867956B (zh) 一种稀土和氧化石墨烯协同改性的聚酰亚胺纳米复合材料、应用及制备方法
Xiang et al. On the tribological properties of PTFE filled with alumina nanoparticles and graphite
Quan et al. Growth of ZnO nanorods/flowers on the carbon fiber surfaces using sodium alginate as medium to enhance the mechanical properties of composites
CN115074997B (zh) 一种核壳结构功能材料及其制备方法、一种自润滑纤维织物复合材料及其制备方法
Zhou et al. Synergistically assembled RGO/Si3N4 whiskers hybrid aerogels to endow epoxy composites with excellent thermal and tribological performance
CN109880365A (zh) 一种黑磷改性的聚酰亚胺复合材料及其制备方法和应用
JP2006347837A (ja) 連続繊維強化型複合材料の製造方法
Şahin et al. The tribological wear behavior of carbon fabric-reinforced epoxy composites
CN205981954U (zh) 制备碳纳米管浆料用氧化锆珠硬度测试仪

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant