CN107739501A - 一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其原料包括以下质量份数的各组分：脂肪族聚酮树脂71.5～98份，耐磨剂0.3～10份，高分子增韧剂1～10份，热稳定剂0.3～1.5份，润滑剂0.1～1份，相容剂1～5份和其他辅助助剂0.3～1份。该建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，具有良好力学性能、耐热性、耐化学药品性、低温性能以及自润滑性，特别是具有较低的摩擦系数，耐磨损性较好，抗压强度高，适合于更高载荷、更宽使用温度条件下使用。本发明还结合本发明涉及的配方，相较于现有的聚酮材料挤出成型方案，提供了板材挤出方案与模压成型两种新的产品制备工艺，解决了挤出造粒‑注塑方案无法成型大尺寸产品和厚制品的问题。

Description

一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物及其制备方法。
背景技术
大型建筑、桥梁工程基于减隔震、柔性设计等需求，均需要使用一种支撑结构，该结构能够提供支承反力，并通过该结构中的滑动元件允许支撑物在设计方向上小位移滑动。该支撑结构一般设计为与建筑物同寿命。同时，随着建筑技术的不断进步，支撑结构单位面积承载能力不断提高，而其本身尺寸反而呈现不断缩小的趋势。在此趋势下，就要求滑动元件有较高的承载能力、极低的摩擦系数与线磨耗率、优异的高低温性能与耐候性。
自上世纪六十年代，聚四氟乙烯(PTFE)被广泛用作低摩擦聚合物材料，其具有良好的抗压强度、化学惰性、耐候性和低摩擦系数，很适合滑动元件结构。然而，PTFE的已知缺点使其在滑动元件的应用上存在一定的局限性。
众所周知，PTFE存在“冷流”现象，在高温时该现象更加明显。同时，在较高及高温条件下，PTFE的受压变形急剧增大，PTFE滑动元件结构在压缩负载方面受到限制。欧洲标准EN1337规定：PTFE滑动元件结构极限使用温度为48℃，以30℃作为基准点，温度每增加1℃，PTFE滑动元件结构的设计抗压强度就要减少2％以降低PTFE的变形。玻璃纤维和碳纤维填充PTFE可以克服高温下材料变软的问题，但这些复合材料的摩擦系数比纯PTFE高，加速了填充改性PTFE与金属的磨损。其次，PTFE在低温下摩擦系数增大。在-35℃时，其与不锈钢的静摩擦系数上升至0.035。为减轻这种影响，欧洲标准EN1337-2规定最低使用温度为-35℃，排除在温度很低的北欧国家的使用。另外，PTFE的耐磨性相对较差。在极有利的条件下，用高性能的油脂润滑抛光的金属表面，PTFE的最大滑动距离达到10km，欧洲标准EN1337以此作为PTFE的使用寿命。然而在苛刻的环境条件下，比如说滑动表面和润滑油的污染、金属表面变得更粗糙以及高温的使用环境都将加大PTFE的磨损。此外，中国执行的客运专线标准TB/T2331-2013以及TB/T3320-2013均对滑动元件的摩擦里程提升至EN1337-2规定最大里程的5倍(50km)，滑动速度提升为EN1337-2规定速度的7.5倍(15mm/s)，同时初始静摩擦系数降低为0.008(EN1337-2标准规定≤0.012)，线磨耗率降低至EN1337-2标准规定的1/3(≤5μ/km)以下，对滑动元件材料的要求越来越高。
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)被称为令人神奇的塑料，通过改性后具有良好的机械强度、较高的耐磨性、低摩擦系数的特点，近十几年来逐渐取代PTFE材料较多应用于耐磨滑动元件结构。但是，该材料在高载荷(60MPa及以上)时形变较大，特别在高温度下其机械强度会迅速衰减，其工作温度不能用于高于48℃的条件，而且尺寸收缩率较大，诸多问题限制了其使用范围。另外，其成型加工方式局限为模压，成型效率较低。因此，需要寻找一种适合于更高载荷、更低/高温度条件下支撑滑动元件使用的低摩擦聚合物材料。
授权公告号为CN107075244A的专利公开了一种具有优异耐磨性能和耐冲击性的聚酮树脂组合物，可以用于齿轮、微波用容器、凸轮、电焊头盔齿轮、塑料板、导纱器、寝具清洁器凸轮、办公用品、汽车窗鼓、遮阳板保持器、汽车门框内罩、汽车安全带连接器、汽车自动齿轮滑块、汽车门锁外壳、汽车用滑轨、汽车加热、通风和空调(HAVC)系统中的转换轴、汽车致动器齿轮、汽车装饰安装夹具、汽车用杯架、汽车车顶架、汽车外门把手、汽车进气口装饰物、医用输送托盘、医用移液器、冰箱门关闭器、移动电话抛光卡具、ATM齿轮等。该发明中涉及到一种用于冲裁成型塑料齿轮的聚酮塑料板，其是包含下述通式(1)和(2)表示的重复单元的聚酮共聚物，并且根据JISK7218在50rpm的速度、150N的负载和3km的磨损距离下测量的磨损量为0.020g以下，-[-CH2CH2-CO]x-(1)，-[-CH2-CH(CH3)-CO]y-(2)，其中x和y为聚合物中通式(1)和(2)各自的mol％，并且y/x为0.03～0.3。其中，添加耐磨剂并且所述耐磨剂是粉末形式的硅树脂，耐磨剂为0.1重量份～15重量份。所述聚酮共聚物的本征粘度为1.0dl/g～2.0dl/g，分子量分布为1.5～2.5。该专利聚酮树脂组合物测试条件均较EN1337-2以及TB/T2331-2013更低，且磨损量更高。
其中授权公告号为CN102276951B的专利涉及基于部分结晶的脂肪族聚酮的聚酮模塑料。特别地，本发明涉及基于脂肪族聚酮的纤维增强的模塑料，所述模塑料优选包含少量的次膦酸或其盐。该模塑料的特征在于改善的机械性能和在注塑成型中的良好可加工性。这些模塑料适合用于制造特别是用于电气和电子工业的薄壁模塑制品，例如壳体、壳体组件或连接器。该专利涉及到的纤维增强聚酮模塑料，由于纤维的加入，摩擦系数必然增大，且长期使用会对摩擦副造成极大损伤。
其中授权专利号JP2017082179公开了一种使用jojoba油改性的α聚酮树脂，该改性聚酮树脂具有优异的热、化学稳定性以及相较于PTFE改性聚酮树脂更佳的耐磨性能。采用α聚酮并添加1％以上的jojoba油组成的混合物，其滑动性能更佳。该专利设计的聚酮材料主要用于汽车与电子电器领域。
授权公告号CN102875983B的专利，发明名称为《一种桥梁支撑滑动元件用热塑性聚酯组合物以及一种滑动元件》，提供了一种用于滑动元件的热塑性聚酯组合物，按重量分数计包括：热塑性聚酯100～200份；润滑剂1～10份；其中所述热塑性聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物、聚对苯二甲酸丁二醇酯及其衍生物中的一种或多种。还包括了一种由本发明提供的组合物制备的滑动元件，所述滑动元件尺寸稳定性好，耐候性好，在高载荷下形变较小。该专利采用的材料为热塑性聚酯组合物，与本发明技术路线不同，同时，聚酯组合物的摩擦系数与低温韧性相对较差。
公开号CN1668814的专利,发明名称为《用于建筑业的滑动轴承及其材料》，涉及用于建筑业的滑动轴承，特别是桥梁滑动轴承，优选为用于磁悬浮铁路或高速路段的桥梁的滑动轴承，在此滑动轴承包括作为滑动轴承材料的超高分子量的聚乙烯。该专利所涉及的超高分子量聚乙烯材料，其承载能力和耐热温度均低于本发明。
因此，研究一种较高的承载能力、优异的高低温性能、极低的摩擦系数与线磨耗率的建筑工程支撑滑动元件用材料，对本领域来说具有十分重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种较高的承载能力、优异的高低温性能、极低的摩擦系数与线磨耗率的建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物及其制备方法，该聚酮组合物具有良好力学性能、耐热性以及自润滑性，特别是具有较低的摩擦系数，耐磨损性较好，抗压强度高，适合于更高载荷、更宽使用温度条件下使用。
脂肪族聚酮树脂因具有优异的力学性能，相对较高的承载能力与耐热温度以及比较好的自润滑性，经过对材料配方与成型工艺进行深入研究，进一步提高材料的耐低温、耐磨损性能，可适用于目前越来越高的高速铁路桥梁支座设计需求，进一步提升支座耐磨滑板设计承载，相较于改性UHMWPE耐磨滑板，改性聚酮耐磨滑板可做为客运专线、重载铁路、公路以及建筑减隔震支座更优的替代方案。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为提供一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其原料包括以下质量份数的各组分：
脂肪族聚酮(Polyketone)是由一氧化碳、丙烯通过催化聚合而成的一种环保、性能优异的高分子材料，由韩国晓星株式会社于2015年率先工业化。经验证，脂肪族聚酮具有较为优异的力学性能与自润滑性。通过对脂肪族聚酮树脂进行物理、化学改性并采用合适的成型工艺，克服了脂肪族聚酮材料本身的热不稳定性、耐候性差等问题，并进一步提升了聚酮组合物的承载能力、抗磨损性能以及冲击韧性，是建筑工程滑动元件的优选材料。
采用脂肪族聚酮树脂为原料，通过添加耐磨剂、高分子增韧剂、热稳定剂等助剂，在基本保留聚酮树脂优异的自润滑性、承载能力的同时，进一步提升聚酮组合物的耐磨损性、低温性能以及成型稳定性。同时，根据不同的成型工艺，选用不同的基体树脂、协效助剂与预处理方法，确保不同需求采用合适的工艺并生产出满足要求的产品。
通过添加高分子增韧剂，在不明显降低聚酮力学性能的前提下，聚酮组合物的冲击性能得到明显提高，可达到23.4C*KJ/m2，显著提升了聚酮组合物的承载能力和韧性，且在-50-136℃都能保持较好的使用性能，在大于500mm/s的滑动速度以及振幅超过200mm高速滑动时，滑动元件摩擦系数仍然稳定，摩擦面无明显损伤，适合于更高载荷、更宽使用温度条件下使用件。
上述的聚酮组合物，优选的，所述高分子增韧剂包括聚氨酯弹性体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚烯烃弹性体和聚酯弹性体中的任意一种或几种；所述热稳定剂包括羟基磷灰石和/或空间受阻酚；所述润滑剂包括乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、荷荷巴油、硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸锌中的任意一种或几种。
优选的，所述相容剂包括聚乙烯接枝马来酸酐和/或聚丙烯接枝马来酸酐；所述其他辅助助剂包括有机亚磷酸酯、受阻胺类紫外吸收剂、抗氧剂和硅烷偶联剂中的任意一种或几种。
优选的，所述耐磨剂包括硅油、硅酮、二甲基硅氧烷、二硫化钼、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、石蜡、硅灰石、碳化硅、氮化硼和矿物油中的任意一种或几种。
优选的，所述聚酮组合物通过挤出造粒-注塑成型工艺、挤出造粒-挤出成型工艺或模压成型工艺制得；
采用挤出造粒-注塑成型工艺时，所述脂肪族聚酮树脂采用加载2.16kg载荷时熔融指数大于20g/10min的脂肪族聚酮，所述耐磨剂包括硅酮、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯和矿物油中的任意一种或几种；
采用挤出造粒-挤出成型工艺时，所述脂肪族聚酮树脂采用加载2.16kg载荷时熔融指数小于10g/10min的脂肪族聚酮，所述耐磨剂包括硅酮、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、硅灰石、碳化硅、氮化硼和矿物油中的任意一种或几种；
采用模压成型工艺时，所述脂肪族聚酮树脂采用加载2.16kg载荷时熔融指数小于5g/10min、粒径为50～300目的脂肪族聚酮，所述耐磨剂包括硅油、二甲基硅氧烷、石蜡、二硫化钼、碳化硅、氮化硼和超高分子量聚乙烯中的任意一种或几种，所述润滑剂包括乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和荷荷巴油中的任意一种或几种。
优选的，采用挤出造粒-注塑成型工艺或挤出造粒-挤出成型工艺时，所述耐磨剂为超高分子量聚乙烯、硅酮或聚四氟乙烯微粉；采用模压成型工艺时，所述耐磨剂为硅油、二甲基硅氧烷、二硫化钼、石蜡或超高分子量聚乙烯树脂。
基于一个总的技术构思，本发明还相应提供一种上述聚酮组合物的制备方法，采用挤出造粒-注塑成型工艺或挤出造粒-挤出成型工艺进行制备，包括如下步骤：首先将脂肪族聚酮树脂进行鼓风干燥，然后将干燥后的脂肪族聚酮树脂颗粒与耐磨剂、热稳定剂、高分子增韧剂、润滑剂、相容剂和其他辅助助剂投入到高速混料机进行低速搅拌，将混合好的聚酮混合物通过双螺杆挤出机挤出，切粒，得到的粒料根据需求进行注塑或者挤出板材。主体树脂是粒径较大的颗粒，其他助剂主要为粉体或粘度较大的流体，低速搅拌有利于助剂与颗粒粘合在一起。
上述的制备方法，优选的，所述脂肪族聚酮树脂的干燥温度为100℃，干燥时间不少于4h；低速搅拌时间为5～10min，转速为200～400r/min；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250～350r/min，挤出温度为210～245℃。
基于一个总的技术构思，本发明还相应提供另一种上述聚酮组合物的制备方法，采用模压成型工艺进行制备，包括如下步骤：首先将脂肪族聚酮树脂粉末与耐磨剂、热稳定剂、高分子增韧剂、润滑剂、相容剂和其他辅助助剂投入到高速混料机进行高速搅拌，然后将混合好的聚酮混合物用平板硫化机进行充分熔融，成型板材，冷却定型后获得聚酮复合板材。由于模压工艺采用的基体树脂为粉体，且模压过程不同于挤出工艺，没有螺杆剪切均混的过程，高速搅拌有利于将不同粉体充分混合均匀。
上述的制备方法，优选的，所述平板硫化机的熔融温度为210～245℃，熔融压力为8～30MPa；高速搅拌时间为15～20min，转速为1100～1500r/min。
上述提供的制备方法，结合本发明涉及的配方，相较于现有的聚酮材料挤出成型方案，提供了板材挤出方案与模压成型两种新的产品制备工艺，解决了挤出造粒-注塑方案无法成型大尺寸产品和厚制品的问题。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明的建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，具有良好力学性能、耐热性、耐化学药品性、低温性能以及自润滑性，特别是具有较低的摩擦系数，耐磨损性较好，抗压强度高，适合于更高载荷、更宽使用温度条件下使用。
2、本发明的建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，通过添加高分子增韧剂，在不明显降低聚酮力学性能的前提下，聚酮组合物的冲击性能得到明显提高，可达到23.4C*KJ/m2，显著提升了聚酮组合物的承载能力和韧性，且在-50-136℃都能保持较好的使用性能，在大于500mm/s的滑动速度以及振幅超过200mm高速滑动时，滑动元件摩擦系数仍然稳定，摩擦面无明显损伤，适合于更高载荷、更宽使用温度条件下使用件。
3、本发明的制备方法，结合本发明涉及的配方，相较于现有的聚酮材料挤出成型方案，提供了板材挤出方案与模压成型两种新的产品制备工艺，解决了挤出造粒-注塑方案无法成型大尺寸产品和厚制品的问题。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种本发明的建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其原料包括以下质量份数的各组分：脂肪族聚酮树脂86.3份(M330A，韩国晓星)，复合耐磨剂5份(2份硅酮母粒MB50-001，道康宁3份聚四氟乙烯微粉L-5，日本大金)，高分子增韧剂5份(聚氨酯弹性体1190A，巴斯夫)，热稳定剂0.3份(羟基磷灰石TGY1126，西安天广元)，润滑剂1份(乙烯-甲基丙烯酸共聚物Nucrel，杜邦)，相容剂2份(聚丙烯接枝马来酸酐HS1-009A，广州合诚化学)和其他辅助助剂0.5份(0.3份抗氧剂XL-1，南京科聚亚；0.2份硅烷偶联剂KH550，南京奥诚化工)。
本实施例的聚酮组合物，采用挤出造粒-注塑成型工艺，包括如下步骤：
(1)将M330A在100℃鼓风干燥至少4h；
(2)将干燥后的脂肪族聚酮树脂与耐磨剂、热稳定剂、高分子增韧剂、润滑剂、相容剂和其他辅助助剂投入到高速混料机进行低速搅拌5min，转速为300r/min；
(3)将混合好的聚酮混合物投入失重称，再通过双螺杆挤出机挤出(螺杆转速300r/min，挤出温度210～235℃)，切粒，所得粒料在100℃下鼓风干燥4h，利用注塑成型机依据TB/T2331-2013标准中滑板性能要求制备测试样条，性能测试结果见表1。
实施例2：
一种本发明的建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其原料包括以下质量份数的各组分：脂肪族聚酮树脂84.7份(M330A，韩国晓星)，耐磨剂3份(硅酮母粒MB50-001，道康宁)，高分子增韧剂8.5份(聚酯弹性体6356，杜邦；0.5份协效增韧剂AX890，阿科玛)，热稳定剂0.3份(羟基磷灰石TGY1126，西安天广元)，润滑剂1份(乙烯-甲基丙烯酸共聚物Nucrel，杜邦)，相容剂2份(聚丙烯接枝马来酸酐HS1-009A，广州合诚化学)和其他辅助助剂0.5份(0.3份抗氧剂XL-1，南京科聚亚；0.2份硅烷偶联剂KH550，南京奥诚化工)。
本实施例的聚酮组合物，采用挤出造粒-注塑成型工艺，包括如下步骤：
(1)将M330A在100℃鼓风干燥至少4h；
(2)将干燥后的脂肪族聚酮树脂与耐磨剂、热稳定剂、高分子增韧剂、润滑剂、相容剂和其他辅助助剂投入到高速混料机进行低速搅拌5min，转速为300r/min；
(3)将混合好的聚酮混合物通过双螺杆挤出机挤出(螺杆转速300r/min，挤出温度210～240℃)，切粒，所得粒料在100℃下鼓风干燥4h，利用注塑成型机依据TB/T2331-2013标准中滑板性能要求制备测试样条，性能测试结果见表1。
实施例3：
一种本发明的建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其原料包括以下质量份数的各组分：脂肪族聚酮树脂88.2份(M330A，韩国晓星)，复合耐磨剂3份(2份超高分子量聚乙烯GUR4150，美国泰科纳；1份纳米碳化硅DK-SiC-001，北京德科岛金)，高分子增韧剂5份(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物PA763，台湾奇美)，热稳定剂0.3份(羟基磷灰石TGY1126，西安天广元)，润滑剂1份(乙烯-丙烯酸共聚物1108C，杜邦)，相容剂2份(聚丙烯接枝马来酸酐HS1-009A，广州合诚化学)和其他辅助助剂0.8份(0.3份抗紫外剂UV1164，湖北巨胜科技；0.3份抗氧剂XL-1，南京科聚亚；0.2份硅烷偶联剂KH550，南京奥诚化工)。
本实施例的聚酮组合物，采用挤出造粒-注塑成型工艺，包括如下步骤：
(1)将M330A在100℃鼓风干燥至少4h；
(2)将干燥后的脂肪族聚酮树脂与耐磨剂、热稳定剂、高分子增韧剂、润滑剂、相容剂和其他辅助助剂投入到高速混料机进行低速搅拌5min，转速为300r/min；
(3)将混合好的聚酮混合物通过双螺杆挤出机挤出(螺杆转速260r/min，挤出温度215～240℃)，切粒，所得粒料在100℃下鼓风干燥4h，利用注塑成型机依据TB/T2331-2013标准中滑板性能要求制备测试样条，性能测试结果见表1。
实施例4：
一种本发明的建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其原料包括以下质量份数的各组分：脂肪族聚酮树脂粉末91.5份(M630A，韩国晓星)，耐磨剂3份(1份超高分子量聚乙烯GUR4150，美国泰科纳；1份二甲基硅氧烷Z201-100000，青岛兴业；1份二硫化钼Z-Powder，道康宁)，高分子增韧剂2份(聚烯烃弹性体NV-716-02，诺沃)，热稳定剂0.5份(羟基磷灰石TGY1126，西安天广元)，润滑剂0.3份(硬脂酸钙，三合化工)，相容剂2份(聚丙烯接枝马来酸酐HS1-009A，广州合诚化学)和其他辅助助剂0.7份(0.3份抗紫外剂UV1164，湖北巨胜科技；0.3份抗氧剂XL-1，南京科聚亚；0.1份KH550，南京奥诚化工)。
本实施例的聚酮组合物，采用模压成型工艺，包括如下步骤：
(1)将KH550按照1:40比例溶解于无水乙醇或丙酮中，将溶液均匀喷淋在GUR4150和Z-Powder上，晾干，80目筛网过筛备用；
(2)将M630A粉末与耐磨剂、热稳定剂、高分子增韧剂、润滑剂、相容剂和步骤(1)后得到的辅助助剂投入到高速混料机进行高速搅拌15min，转速为1150r/min；
(3)将混合好的聚酮混合物用平板硫化机进行充分熔融，成型板材，冷却定型后获得聚酮复合板材(熔融温度为235℃，熔融压力为15MPa)，所得板材依据TB/T2331-2013标准中滑板性能要求从本体取样制备测试样条，性能测试结果见表1。
实施例5：
一种本发明的建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其原料包括以下质量份数的各组分：脂肪族聚酮树脂粉末90.5份(M640A，韩国晓星)，耐磨剂4份(1份超高分子量聚乙烯GUR4150，美国泰科纳；1份二甲基硅氧烷Z201-100000，青岛兴业；2份纳米碳化硅DK-SiC-001，北京德科岛金)，高分子增韧剂2份(聚烯烃弹性体NV-716-02，诺沃)，热稳定剂0.5份(羟基磷灰石TGY1126，西安天广元)，润滑剂0.3份(硬脂酸钙，三合化工)，相容剂2份(聚丙烯接枝马来酸酐HS1-009A，广州合诚化学)和其他辅助助剂0.7份(0.3份抗紫外剂UV1164，湖北巨胜科技；0.3份抗氧剂XL-1，南京科聚亚；0.1份硅烷偶联剂KH550，南京奥诚化工)。
本实施例的聚酮组合物，采用模压成型工艺，包括如下步骤：
(1)将KH550按照1:40比例溶解于无水乙醇或丙酮中，将溶液均匀喷淋在GUR4150和DK-SiC-001上，晾干，80目筛网过筛备用；
(2)将M630A粉末与耐磨剂、热稳定剂、高分子增韧剂、润滑剂、相容剂和步骤(1)后得到的辅助助剂投入到高速混料机进行高速搅拌15min，转速为1150r/min；
(3)将混合好的聚酮混合物用平板硫化机进行充分熔融，成型板材，冷却定型后获得聚酮复合板材(熔融温度为235℃，熔融压力为15MPa)，所得板材依据TB/T2331-2013标准中滑板性能要求从本体取样制备测试样条，性能测试结果见表1。
实施例6：
一种本发明的建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其原料包括以下质量份数的各组分：脂肪族聚酮树脂88份(M730A，韩国晓星)，复合耐磨剂5份(2份硅酮母粒MB50-001，道康宁；3份聚四氟乙烯微粉L-5，日本大金)，高分子增韧剂3份(聚氨酯弹性体1190A，巴斯夫)，热稳定剂0.5份(羟基磷灰石TGY1126，西安天广元)，润滑剂1份(乙烯-丙烯酸共聚物1108C，杜邦)，相容剂2份(聚丙烯接枝马来酸酐HS1-009A，广州合诚化学)和其他辅助助剂0.5份(0.3份抗氧剂XL-1，南京科聚亚；0.2份硅烷偶联剂KH550，南京奥诚化工)。
本实施例的聚酮组合物，采用挤出造粒-挤出成型工艺，包括如下步骤：
(1)将M730A在100℃下鼓风干燥至少4h；
(2)将干燥后的脂肪族聚酮与耐磨剂、热稳定剂、高分子增韧剂、润滑剂和其他辅助助剂投入到高速混料机进行低速搅拌5min，转速为300r/min；
(3)将混合好的聚酮混合物通过双螺杆挤出机挤出(螺杆转速100r/min，挤出温度220～240℃)，切粒；
(4)所得粒料在100℃下鼓风干燥4h，通过双螺杆挤出机挤出板材(板材厚度8mm，螺杆转速60r/min，挤出温度220～245℃)，所得板材依据TB/T2331-2013标准中滑板性能要求本体取样制备测试样条，性能测试结果见表1。
表1：实施例1～6性能测试结果
由表1可知，通过添加高分子增韧剂，在不明显降低聚酮力学性能的前提下，聚酮组合物的冲击性能得到明显提高，显著提升了聚酮组合物的承载能力和韧性。
对比例1：
将实施例1～6提供的滑动元件与聚四氟乙烯(PTFE)和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制备的高速铁路桥梁支撑滑动元件，通过国家铁道部颁发的TB/T2331-2013《铁路桥梁盆式支座》中的方法进行检测。结果如表2所示：
表2实施例1～6与对比例提供的滑动元件的性能
由表2可知，通过选取合适的脂肪族聚酮树脂基体材料，优选的耐磨剂、高分子增韧剂与相容剂，并经过相对应的成型工艺，制备的改性聚酮滑动元件，相较于传统的PTFE和UHMWPE，具有更高的承载能力、更宽的使用温度范围和与之相当的摩擦系数。可进一步提高建筑工程支撑结构的设计自由度。
根据实施例1-6制备的滑动元件材料按照TB/T2331-2013标准进行摩擦试验，不仅限于表2中所示滑动速度，事实上，根据实施例1-6制备的滑动元件材料在大于500mm/s的滑动速度以及振幅超过200mm高速滑动时，滑动元件摩擦系数仍然稳定，且摩擦面无明显损伤。
以上对本发明提供的一种滑动元件用聚酮组合物以及制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其特征在于，其原料包括以下质量份数的各组分：
2.根据权利要求1所述的聚酮组合物，其特征在于，所述高分子增韧剂包括聚氨酯弹性体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚烯烃弹性体和聚酯弹性体中的任意一种或几种；所述热稳定剂包括羟基磷灰石和/或空间受阻酚；所述润滑剂包括乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、荷荷巴油、硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸锌中的任意一种或几种。
3.根据权利要求1所述的聚酮组合物，其特征在于，所述相容剂包括聚乙烯接枝马来酸酐和/或聚丙烯接枝马来酸酐；所述其他辅助助剂包括有机亚磷酸酯、受阻胺类紫外吸收剂、抗氧剂和硅烷偶联剂中的任意一种或几种。
4.根据权利要求1所述的聚酮组合物，其特征在于，所述耐磨剂包括硅油、硅酮、二甲基硅氧烷、二硫化钼、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、石蜡、硅灰石、碳化硅、氮化硼和矿物油中的任意一种或几种。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚酮组合物，其特征在于，所述聚酮组合物通过挤出造粒-注塑成型工艺、挤出造粒-挤出成型工艺或模压成型工艺制得；
采用挤出造粒-注塑成型工艺时，所述脂肪族聚酮树脂采用加载2.16kg载荷时熔融指数大于20g/10min的脂肪族聚酮，所述耐磨剂包括硅酮、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯和矿物油中的任意一种或几种；
采用挤出造粒-挤出成型工艺时，所述脂肪族聚酮树脂采用加载2.16kg载荷时熔融指数小于10g/10min的脂肪族聚酮，所述耐磨剂包括硅酮、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、硅灰石、碳化硅、氮化硼和矿物油中的任意一种或几种；
采用模压成型工艺时，所述脂肪族聚酮树脂采用加载2.16kg载荷时熔融指数小于5g/10min、粒径为50～300目的脂肪族聚酮，所述耐磨剂包括硅油、二甲基硅氧烷、石蜡、二硫化钼、碳化硅、氮化硼和超高分子量聚乙烯中的任意一种或几种，所述润滑剂包括乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物和荷荷巴油中的任意一种或几种。
6.根据权利要求5所述的聚酮组合物，其特征在于，采用挤出造粒-注塑成型工艺或挤出造粒-挤出成型工艺时，所述耐磨剂为超高分子量聚乙烯、硅酮或聚四氟乙烯微粉；采用模压成型工艺时，所述耐磨剂为硅油、二甲基硅氧烷、二硫化钼、石蜡或超高分子量聚乙烯树脂。
7.一种如权利要求1-6中任一项所述聚酮组合物的制备方法，采用挤出造粒-注塑成型工艺或挤出造粒-挤出成型工艺进行制备，包括如下步骤：首先将脂肪族聚酮树脂进行鼓风干燥，然后将干燥后的脂肪族聚酮树脂颗粒与耐磨剂、热稳定剂、高分子增韧剂、润滑剂、相容剂和其他辅助助剂投入到高速混料机进行低速搅拌，将混合好的聚酮混合物通过双螺杆挤出机挤出，切粒，得到的粒料根据需求进行注塑或者挤出板材。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述脂肪族聚酮树脂的干燥温度为100℃，干燥时间不少于4h；低速搅拌时间为5～10min，转速为200～400r/min；所述双螺杆挤出机的螺杆转速为250～350r/min，挤出温度为210～245℃。
9.一种如权利要求1-6中任一项所述聚酮组合物的制备方法，采用模压成型工艺进行制备，包括如下步骤：首先将脂肪族聚酮树脂粉末与耐磨剂、热稳定剂、高分子增韧剂、润滑剂、相容剂和其他辅助助剂投入到高速混料机进行高速搅拌，然后将混合好的聚酮混合物用平板硫化机进行充分熔融，成型板材，冷却定型后获得聚酮复合板材。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述平板硫化机的熔融温度为210～245℃，熔融压力为8～30MPa；高速搅拌时间为15～20min，转速为1100～1500r/min。
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