CN106633851A - 塑料滑动轴承耐磨材料及其制备方法 - Google Patents

塑料滑动轴承耐磨材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于轴承材料技术领域，尤其涉及一种塑料滑动轴承耐磨材料及其制备方法。它解决了现有技术耐磨性能差等问题。本塑料滑动轴承耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺44‑52％，玻璃纤维21‑29％，氧化铝陶瓷粉6‑14％，聚四氟乙烯11‑19％和纳米氮化硼1‑3％。本塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法包括如下步骤：A、预处理；B、混合；C、造粒。本发明的优点在于：耐磨性能非常好。

Description

塑料滑动轴承耐磨材料及其制备方法
技术领域
本发明属于轴承材料技术领域，尤其涉及一种塑料滑动轴承耐磨材料及其制备方法。
背景技术
目前聚合物基耐磨复合材料是以热塑性或热固性树脂为基体,通过添加有机或无机的减摩组分以及抗磨增强组分而呈现良好的耐磨性能。采用聚合物为基体的耐磨复合材料具有减摩自润滑、耐磨、耐腐蚀、减震吸振、减低噪音、相对密度小、比强度和加工简便等系列优良特性。
问题及需求：随着技术的迅速发展以及客户设计的提升,对耐磨减磨材料的要求越来越高，如要求制作在高温、高速、高真空及辐射环境中工作的摩擦零部件,一般工程聚合物就很难胜任。因此，现有的塑料轴承其耐磨性能较差，导致需要经常更换，无形中增加了使用和维修成本。
例如，中国专利文献公开了一种滑动轴承材料[申请号：96195359.4]：它含有一种基质材料和至少一种含氟热塑性材料和填充物质,其特征在于,滑动材料含有5—48％(体积)氮化硼和2—45％(体积)至少一种有层状结构的金属化合物作为填充物质,含氟热塑性塑料的比例占50—85％(体积)。
上述的方案虽然具有以上的诸多优点，但是，上述的方案并未解决上述的技术问题，其耐磨性能较差。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种耐磨性更好的塑料滑动轴承耐磨材料。
本发明的另外一个目的是针对上述问题，提供一种方法简单且能够大幅提高耐磨性能的塑料滑动轴承耐磨板材的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本塑料滑动轴承耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺44-52％，玻璃纤维21-29％，氧化铝陶瓷粉6-14％，聚四氟乙烯11-19％和纳米氮化硼1-3％。
在上述的塑料滑动轴承耐磨材料中，本耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺46-50％，玻璃纤维23-27％，氧化铝陶瓷粉8-12％，聚四氟乙烯13-17％和纳米氮化硼1.5-2.5％。
在上述的塑料滑动轴承耐磨材料中，本耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺48％，玻璃纤维25％，氧化铝陶瓷粉10％，聚四氟乙烯15％和纳米氮化硼2％。
本塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法包括如下步骤：
A、预处理：将聚酰胺采用除湿干燥机干燥5-7小时；将等长的玻璃纤维用偶联剂进行表面偶联处理，其中，偶联剂用于增加玻璃纤维和聚酰胺的相容性；
B、混合：将粉末混合填料和预处理后的聚酰胺均匀混合，然后再将混合后的填料与处理好的玻璃纤维混合，即，制得混合物填料；所述的粉末混合填料包括下述重量份数的组份：氧化铝陶瓷粉6-14％，聚四氟乙烯含量为11-19％和纳米氮化硼含量为1-3％；其中，聚酰胺含量为44-52％和玻璃纤维含量为21-29％；
C、造粒：将混合物填料在250-290℃下挤出造粒，即，制得塑料滑动轴承耐磨材料。
在上述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法中，在上述的A步骤中，采用90℃除湿干燥机对聚酰胺干燥6小时。
在上述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法中，在上述的A 步骤中，所述的偶联剂含量为0.5％。
在上述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法中，在上述的B步骤中，采用12000RPM粉末高速混料机将氧化铝陶瓷粉、聚四氟乙烯和纳米氮化硼混合5分钟，制得粉末混合填料；在上述的B步骤中，采用1440RPM低速混料机将粉末混合填料与预处理后的聚酰胺混合均匀；在上述的B步骤中，采用双螺杆挤出造粒机将混合后的填料与处理后的玻璃纤维进行混合。
在上述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法中，在上述的C步骤中，采用所述的双螺杆挤出造粒机进行造粒，拉条切粒后储存备用；其中，造粒温度为260-280℃，主机转速300RPM，混合后的填料喂料量为140kg/h，以及处理后的玻璃纤维喂料量为60kg/h。
在上述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法中，在上述的A步骤中，所述的玻璃纤维长度为6mm；在上述的B步骤中，所述的氧化铝陶瓷粉粒径为3um，所述的聚四氟乙烯粒径为3um，所述的纳米氮化硼粒径为2nm。
在上述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法中，所述塑料滑动轴承耐磨材料的摩擦系数为0.10～0.18；其中，摩擦系数通过如下测试步骤测得：
c1、测试环境温度20～25℃；
c2、塑料滑动轴承耐磨材料被连续旋转且旋转速度为0.13m/s，同时，塑料滑动轴承耐磨材料载荷5MPa；
c3、采用45号钢且热处理40-45HRC制成的对磨件，在对磨件表面镀硬铬，使对磨件相对塑料滑动轴承耐磨材料摩擦移动，在上述的测试条件下连续测试20小时。
在上述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法中，在上述的B步骤中，先称取氧化铝陶瓷粉6-14％，聚四氟乙烯含量为11-19％和纳米氮化硼含量为1-3％，然后将氧化铝陶瓷粉6-14％，聚四氟乙烯含量为11-19％和纳米氮化硼含量为1-3％混合，即，制得粉末混合填料，然后再将粉末混合填料与预处理后的聚酰胺均匀混合。
与现有的技术相比，本发明的优点在于：
1、通过各个组份的协同配置，制得的耐磨材料其耐磨性极好，大幅提高了耐磨性能。
2、方法简单且简单易行，易于工业化生产等特点。
3、大幅延长了塑料轴承的使用寿命。
4、降低了更换或者维修的频率，符合当前社会技术的发展趋势。
具体实施方式
以下是发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
本塑料滑动轴承耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺44-52％，玻璃纤维21-29％，氧化铝陶瓷粉6-14％，聚四氟乙烯11-19％和纳米氮化硼1-3％。
本实施例的聚酰胺为PA66：基体材料。PA66为聚己二酰己二胺，PA66比尼龙6要硬l2％。
PA66具有如下优点：
1、具高抗张强度；2、耐韧、耐冲击性特优；3、自润性、耐磨性佳、耐药品性优；4、低温特性佳；5、具自熄性。
玻璃纤维(Glass Fiber)：提高材料的抗压和抗拉强度、耐磨性。
氧化铝陶瓷粉(Al2O3)：提高材料的抗压强度、摩擦面硬度、耐磨性。
聚四氟乙烯(PTFE)：降低材料的摩擦系数从而提高材料的耐磨性。
纳米氮化硼(BN)：提高材料摩擦表面的硬度和耐磨性能。
作为本实施例的最优化方案，本实施例的塑料滑动轴承耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺48％，玻璃纤维25％，氧化铝陶瓷粉10％，聚四氟乙烯15％和纳米氮化硼2％。
本塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法包括如下步骤：
A、预处理：将聚酰胺采用除湿干燥机干燥5-7小时；将等长的玻璃纤维用偶联剂进行表面偶联处理，其中，偶联剂用于增加玻璃纤维和聚酰胺的相容性；
B、混合：将粉末混合填料和预处理后的聚酰胺均匀混合，然后再将混合后的填料与处理好的玻璃纤维混合，即，制得混合物填料；其中，所述的粉末混合填料包括下述重量份数的组份：氧化铝陶瓷粉6-14％，聚四氟乙烯含量为11-19％和纳米氮化硼含量为1-3％；其中，聚酰胺含量为44-52％和玻璃纤维含量为21-29％；
进一步地，先称取氧化铝陶瓷粉6-14％，聚四氟乙烯含量为11-19％和纳米氮化硼含量为1-3％，然后将氧化铝陶瓷粉6-14％，聚四氟乙烯含量为11-19％和纳米氮化硼含量为1-3％混合，即，制得粉末混合填料，然后再将粉末混合填料与预处理后的聚酰胺均匀混合。
C、造粒：将混合物填料在250-290℃下挤出造粒，即，制得塑料滑动轴承耐磨材料。
在上述的A步骤中，采用90℃除湿干燥机对聚酰胺干燥6小时。
在上述的A步骤中，所述的偶联剂含量为0.5％。
在上述的B步骤中，采用12000RPM粉末高速混料机将氧化铝陶瓷粉、聚四氟乙烯和纳米氮化硼混合5分钟，制得粉末混合填料；在上述的B步骤中，采用1440RPM低速混料机将粉末混合填料与预处理后的聚酰胺混合均匀；在上述的B步骤中，采用双螺杆挤出造粒机将混合后的填料与处理后的玻璃纤维进行混合。
在上述的C步骤中，采用所述的双螺杆挤出造粒机进行造粒，拉条切粒后储存备用；其中，造粒温度为260-280℃，主机转速300RPM，混合后的填料喂料量为140kg/h，以及处理后的玻璃纤维喂料量为60kg/h。
在上述的A步骤中，所述的玻璃纤维长度为6mm；在上述的B步骤中，所述的氧化铝陶瓷粉粒径为3um，所述的聚四氟乙烯粒径为3um，所述的纳米氮化硼粒径为2nm。
塑料滑动轴承耐磨材料的摩擦系数为0.10～0.18；其中，摩擦系数通过如下测试步骤测得：
c1、测试环境温度20～25℃；
c2、塑料滑动轴承耐磨材料被连续旋转且旋转速度为0.13m/s，同时，塑料滑动轴承耐磨材料载荷5MPa；
c3、采用45号钢且热处理40-45HRC制成的对磨件，在对磨件表面镀硬铬，使对磨件相对塑料滑动轴承耐磨材料摩擦移动，在上述的测试条件下连续测试20小时。
实施例二
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，故在此不作赘述，而不一样的地方在于：本耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺(PA66)44％，玻璃纤维21％，氧化铝陶瓷粉6％，聚四氟乙烯11％和纳米氮化硼1％。
实施例三
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，故在此不作赘述，而不一样的地方在于：本耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺(PA66)52％，玻璃纤维29％，氧化铝陶瓷粉14％，聚四氟乙烯19％和纳米氮化硼3％。
实施例四
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，故在此不作赘述，而不一样的地方在于：本耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺(PA66)46％，玻璃纤维23％，氧化铝陶瓷粉8％，聚四氟乙烯13％和纳米氮化硼1.5％。
实施例五
本实施例同实施例一的结构及原理基本相同，故在此不作赘述，而不一样的地方在于：本耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺(PA66)50％，玻璃纤维27％，氧化铝陶瓷粉12％，聚四氟乙烯17％和纳米氮化硼2.5％。
对比例一
称取70％聚酰胺(PA66)和30％玻璃纤维(Glass Fiber)，两者聚合反应并制得轴承材料或轴承板材。
对比例二
称取55％聚酰胺(PA66)，30％玻璃纤维(Glass Fiber)和15％聚四氟乙烯(PTFE)，三者聚合反应并制得轴承材料或轴承板材。
对比例三
称取65％聚酰胺(PA66)，30％玻璃纤维(Glass Fiber)和5％石墨，三者聚合反应并制得轴承材料或轴承板材。
请参见表1，表1为实施例和对比例的摩擦磨损实验，其中，无润滑油，测试环境温度20～25℃，旋转速度为0.13m/s，载荷5MPa和连续测试20小时，以及采用45号钢且热处理40-45HRC制成的对磨件。
材料 摩擦系数 最终温度℃ 磨损量mm
实施例一 0.127 61 0.053
实施例二 0.120 60 0.051
实施例三 0.119 61 0.055
实施例四 0.132 60.5 0.050
实施例五 0.133 59 0.054
对比例一 0.378 122 0.484
对比例二 0.166 77 0.131
对比例三 0.272 101 0.302
通过表1的对比可知，通过本实施例设置的各个组份和各个组份的含量，本实施例的耐磨材料其摩擦系数明显低于对比例的摩擦系数，最终的温度也明显低于对比例的最终温度，同时，磨损量也明显低于对比例的磨损量。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种塑料滑动轴承耐磨材料，其特征在于，本耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺44-52％，玻璃纤维21-29％，氧化铝陶瓷粉6-14％，聚四氟乙烯11-19％和纳米氮化硼1-3％。
2.根据权利要求1所述的塑料滑动轴承耐磨材料，其特征在于，本耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺46-50％，玻璃纤维23-27％，氧化铝陶瓷粉8-12％，聚四氟乙烯13-17％和纳米氮化硼1.5-2.5％。
3.根据权利要求1或2所述的塑料滑动轴承耐磨材料，其特征在于，本耐磨材料包括下述重量份数的组份：聚酰胺48％，玻璃纤维25％，氧化铝陶瓷粉10％，聚四氟乙烯15％和纳米氮化硼2％。
4.一种塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法，其特征在于，本方法包括如下步骤：
A、预处理：将聚酰胺采用除湿干燥机干燥5-7小时；将等长的玻璃纤维用偶联剂进行表面偶联处理，其中，偶联剂用于增加玻璃纤维和聚酰胺的相容性；
B、混合：将粉末混合填料和预处理后的聚酰胺均匀混合，然后再将混合后的填料与处理好的玻璃纤维混合，即，制得混合物填料；所述的粉末混合填料包括下述重量份数的组份：氧化铝陶瓷粉6-14％，聚四氟乙烯含量为11-19％和纳米氮化硼含量为1-3％；其中，聚酰胺含量为44-52％和玻璃纤维含量为21-29％；
C、造粒：将混合物填料在250-290℃下挤出造粒，即，制得塑料滑动轴承耐磨材料。
5.根据权利要求4所述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法，其特征在于，在上述的A步骤中，采用90℃除湿干燥机对聚酰胺干燥6小时。
6.根据权利要求4所述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法，其特征在于，在上述的A步骤中，所述的偶联剂含量为0.5％。
7.根据权利要求4所述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法，其特征在于，在上述的B步骤中，采用12000RPM粉末高速混料机将氧化铝陶瓷粉、聚四氟乙烯和纳米氮化硼混合5分钟，制得粉末混合填料；在上述的B步骤中，采用1440RPM低速混料机将粉末混合填料与预处理后的聚酰胺混合均匀；在上述的B步骤中，采用双螺杆挤出造粒机将混合后的填料与处理后的玻璃纤维进行混合。
8.根据权利要求7所述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法，其特征在于，在上述的C步骤中，采用所述的双螺杆挤出造粒机进行造粒，拉条切粒后储存备用；其中，造粒温度为260-280℃，主机转速300RPM，混合后的填料喂料量为140kg/h，以及处理后的玻璃纤维喂料量为60kg/h。
9.根据权利要求4所述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法，其特征在于，在上述的A步骤中，所述的玻璃纤维长度为6mm；在上述的B步骤中，所述的氧化铝陶瓷粉粒径为3um，所述的聚四氟乙烯粒径为3um，所述的纳米氮化硼粒径为2nm。
10.根据权利要求7所述的塑料滑动轴承耐磨材料的制备方法制得，其特征在于，所述塑料滑动轴承耐磨材料的摩擦系数为0.10～0.18。
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