CN109266001A - 一种塑料轴承用复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑料轴承用复合材料及其制备方法和应用，其原料包括聚苯硫醚、碳纤维、聚醚砜、聚亚苯基砜、聚四氟乙烯、改性纳米碳化硅、抗氧剂和共聚聚合物，共聚聚合物的单体必须包括苯乙烯和马来酸酐，还选择性地包括甲基丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯，改性纳米碳化硅由苯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅反应制成；制备：1）使苯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅混合反应，制成改性纳米碳化硅；2）将聚苯硫醚、聚醚砜、聚亚苯基砜干燥后与制备的改性纳米碳化硅，以及剩余原料相混合，熔融挤出，即得；及由上述复合材料制成的塑料轴承；本发明制成的塑料轴承适用于复杂工况，兼具耐高温、耐磨损、自润滑、阻燃等优点，相对PEEK、PAI材料成本更低。
Description
技术领域
本发明属于轴承技术领域，尤其涉及塑料轴承，具体涉及一种塑料轴承用复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
目前，塑料耐磨件逐渐地替代金属材料，具有质量轻、耐磨损、低噪音、自润滑、耐腐蚀、减震、使用寿命长、维护成本低等特点。在普通工况下采用尼龙、聚甲醛(POM)、聚酮、超高分子量聚乙烯等材料就可以解决问题，但是在高温、高压、辐射环境、转速高、高真空等苛刻环境领域，使用普通工程塑料达不到要求，需使用特种工程塑料例如聚苯并咪唑(PBI)、聚酰亚胺(PAI)，但这些材料价格太昂贵，同时聚醚醚酮(PEEK)材料使用成本也很高，所以寻找一种价格低、能在严苛工况下使用的材料成为一个必要的研究内容。
例如中国发明专利号CN2012104936793，其公开了一种碳纤维增强聚醚酰亚胺/聚苯硫醚复合材料及其制备方法，该材料由聚醚酰亚胺：20-80％，聚苯硫醚：10-70％，碳纤维：5-40％，润滑剂：0.1-2％组成。该材料具有较高的强度、刚性、耐高温、耐腐蚀的特点，但是作为耐磨件应用，材料自润滑性不佳；同时材料刚性太大，零件在受到冲击、振动下易出现裂纹，影响使用安全。
因此，基于上述问题，本领域的技术人员亟待寻求一种能够实现替代金属材料耐磨件，且生产低成本，同时还能实现各方面性能较优异的塑料耐磨件。
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的塑料轴承用复合材料，由其制成的塑料轴承适用于复杂工况特殊领域，可长期在200℃以上工况下运行，且兼具耐磨损、耐腐蚀、抗辐射、抗静电、自润滑、阻燃等优点，相对PEEK、PAI、PBI材料成本更低，具有较大实际应用价值。
本发明还提供了一种塑料轴承用复合材料的制备方法。
本发明同时还提供了一种塑料轴承用复合材料在制备轴承中的应用。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：
一种塑料轴承用复合材料，所述复合材料的原料包括聚苯硫醚、碳纤维，所述原料还包括聚醚砜、聚亚苯基砜、聚四氟乙烯、改性纳米碳化硅、抗氧剂和共聚聚合物，所述共聚聚合物的单体必须包括苯乙烯和马来酸酐，还选择性地包括甲基丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述改性纳米碳化硅由苯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅反应制成。
根据本发明，聚苯硫醚(PPS)为公知市售产品，可选用重庆聚狮新材料科技有限公司的GL04型号。
根据本发明，聚醚砜(PES)为公知市售产品，可选用巴斯夫公司的E2020P型号。
根据本发明，聚亚苯基砜(PPSU)材料为公知市售产品，可选用SOLVAY公司R-5800型号。
根据本发明的一个具体且优选的方面，所述共聚聚合物的单体包括苯乙烯、马来酸酐、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。
在本发明的一些实施方式中，所述共聚聚合物为深圳市帕斯特新材料科技有限公司的相容剂SME098。
根据本发明的一些优选方面，所述共聚聚合物的投料量与所述聚苯硫醚、所述聚醚砜和所述聚亚苯基砜的总投料量的质量比为1︰40-60。
根据本发明的一些优选方面，所述聚苯硫醚、所述聚醚砜和所述聚亚苯基砜的投料质量比为1︰0.6-2.5︰1-5。
根据本发明的一些优选方面，所述改性纳米碳化硅的平均粒径为40-500nm。
根据本发明的一些优选方面，以质量百分含量计，所述改性纳米碳化硅占所述原料的质量百分含量为1-5％。
根据本发明的一些具体且优选的方面，制成所述改性纳米碳化硅的反应中，所述苯基三甲氧基硅烷的投料量占所述纳米碳化硅的投料量的质量百分含量为0.5-2％。更优选地，制成所述改性纳米碳化硅的反应中，所述苯基三甲氧基硅烷的投料量占所述纳米碳化硅的投料量的质量百分含量为0.5-1.5％。根据本发明的一个具体方面，制成所述改性纳米碳化硅的反应中，所述苯基三甲氧基硅烷的投料量占所述纳米碳化硅投料量的投料量的质量百分含量为1％。
根据本发明的一些具体且优选的方面，以质量份数计，所述原料中，所述聚苯硫醚5-60份，所述聚醚砜5-60份，所述聚亚苯基砜5-60份，所述碳纤维5-30份，所述聚四氟乙烯0.5-8份，所述改性纳米碳化硅0.5-8份，所述抗氧剂0.1-0.5份，所述共聚聚合物0.5-8份。更优选地，以重量份计，所述原料中：所述聚苯硫醚(PPS)10-50份，是聚醚砜(PES)10-50份，是聚亚苯基砜(PPSU)10-50份，所述碳纤维10-30份，所述聚四氟乙烯(PTFE)0.5-2份，所述改性纳米碳化硅0.5-3份，所述抗氧剂0.1-0.15份，所述共聚聚合物0.5-3份。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的塑料轴承用复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)改性纳米碳化硅的制备：按配方称取苯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅，混炼，制成所述改性纳米碳化硅；
(2)按配方量称取各原料，将所述聚苯硫醚、所述聚醚砜、所述聚亚苯基砜干燥后与步骤(1)制备的改性纳米碳化硅，以及剩余原料相混合，熔融挤出，成型，即得所述塑料轴承用复合材料。
在本发明的一些实施方式中，步骤(1)中，所述苯基三甲氧基硅烷的投料量占所述纳米碳化硅的投料量的质量百分含量为0.5-2％。更优选地，步骤(1)中，所述苯基三甲氧基硅烷的投料量占所述纳米碳化硅的投料量的质量百分含量为0.5-1.5％。根据本发明的一个具体方面，步骤(1)中，所述苯基三甲氧基硅烷的投料量占所述纳米碳化硅投料量的投料量的质量百分含量为1％。
根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，使所述聚苯硫醚、所述聚醚砜和所述聚亚苯基砜的干燥分别在140-160℃下进行，干燥4-6小时。
根据本发明的一些优选方面，步骤(2)中，所述熔融挤出的过程在挤出机中进行。优选地，控制所述挤出机各段温度分别如下：一区160-180℃、二区230-250℃、三区290-310℃、四区340-360℃、五区340-360℃、六区340-360℃、七区340-360℃、八区340-360℃、九区340-360℃、十区340-360℃，其中，挤出机长径比36-48，螺杆转速200-500rpm。
根据本发明的一个具体且优选的方面，控制原料中碳纤维在5区的喂料口加入，其余原料在1区的主喂料口加入。
本发明提供的又一技术方案：一种塑料轴承，所述塑料轴承由上述所述的塑料轴承用复合材料制成。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
本发明的复合材料及由其制成的塑料轴承尤其适用于复杂工况下的应用，可长期在200℃以上工况下运行，且兼具耐磨损、耐腐蚀、抗辐射、抗静电、自润滑、阻燃等优点，成本相对PEEK、PAI、PBI材料更低，具有较大实际应用价值。
具体实施方式
目前传统金属轴承存在着易腐蚀、需要油脂润滑、质量较重、噪音大、寿命短、制造成本高等缺点。而随着技术的发展尤其是塑料领域技术的不断更新迭代，以塑料制成的轴承以其具有的质量轻、抗腐蚀、低噪音、使用寿命长、制造成本低、吸振等优点而逐渐替代了金属轴承。但在实际应用过程中，塑料轴承也仍然存在着一些缺陷，例如对于普通工况下，一些成本较低的尼龙、聚甲醛(POM)、聚酮、超高分子量聚乙烯等材料可以实现替代金属轴承，而在特种工况例如高温、高压、辐射环境、高转速、高真空等苛刻环境领域，使用上述成本较低的普通工程塑料难以达到要求，需要使用造价昂贵的特种工程塑料，例如聚苯并咪唑(PBI)、酰亚胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)等，但如此却提升了企业的使用成本，难以大规模的应用。
本申请发明人在长期实践过程中发现，通过以聚苯硫醚、聚醚砜、聚亚苯基砜为基体树脂体系，再结合特定的共聚聚合物、改性纳米碳化硅，同时复合聚四氟乙烯、碳纤维、抗氧剂，进而制成的塑料轴承尤其适用于复杂工况下的应用，可长期在200℃以上工况下运行，且兼具耐磨损、耐腐蚀、抗辐射、抗静电、自润滑、阻燃等优点；并且克服了现有技术中在特殊工况下需要特种且昂贵的工程塑料来实现轴承的正常运转的缺陷，使用成本更低，降低了企业成本压力。
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述中，如无特殊说明，所有的原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。下述中，聚苯硫醚(PPS)购自于重庆聚狮新材料科技有限公司的GL04型号；聚醚砜(PES)购自于巴斯夫公司的E2020P型号；聚亚苯基砜(PPSU)购自于SOLVAY公司R-5800型号；碳纤维购自于日本东丽公司T1000GB-12000型号；聚四氟乙烯(PTFE)购自于苏威公司L106型号；纳米碳化硅购自于南京埃普瑞纳米材料有限公司，型号MH-SIC-40，平均粒径约为40nm。苯基三甲氧基硅烷，购自杭州杰卡西化工有限公司，型号：KH-631。抗氧剂为购自于科莱恩Hostanox P-EPQ；共聚聚合物购自于深圳市帕斯特新材料科技有限公司的SME098。
实施例1
本实施例提供一种改性纳米碳化硅，其原料包括：苯基三甲氧基硅烷1份、纳米碳化硅100份。
制备方法如下：按配方称取各原料，然后高速混匀，反应，即制成所述改性纳米碳化硅，平均粒径约为40nm。
实施例2
本实施例提供一种塑料轴承用复合材料，其原料包括：聚苯硫醚30份；聚醚砜30份；聚亚苯基砜40份；碳纤维10份；聚四氟乙烯(PTFE)2份；实施例1制备的改性纳米碳化硅2份；抗氧剂0.12份；共聚聚合物2份。
其制备方法为：
a、按配方量称取各原料，将其中聚苯硫醚、聚醚砜、聚亚苯基砜材料放入干燥箱，温度设定150度，干燥4-6小时；
b、将干燥后所述聚苯硫醚、聚醚砜、聚亚苯基砜与剩余的聚四氟乙烯、步骤(1)制备的改性纳米碳化硅、抗氧剂、共聚聚合物，投入到高速混料机中，混料3-8分钟；
c、将步骤b所得的混合料投入到挤出机1区主喂料斗中，经熔融、塑化，在第5区加入碳纤维，经剪切、混合，挤出料条、冷却、切粒，得到所述塑料轴承用复合材料；
其中，挤出机长径比40，螺杆转速300rpm，各段温度设置分别为：一区170℃、二区240℃、三区300℃、四区350℃、五区350℃、六区350℃、七区350℃、八区350℃、九区350℃、十区350℃。
注塑样品，工艺设定：干燥温度140～160度，干燥时间4～6小时，注塑机前段温度360℃，中段温度350℃，后段温度340℃，喷嘴温度350度，背压3MPa，注塑压力100MPa，注射速度50mm/s，模具温度120～150℃。
测得注塑样品性能如下表一所示。
表一
| 项目 | 特征值 | 单位 | 测试标准 |
| 拉伸强度5mm/min | 130 | MPa | ASTM D638 |
| 断裂伸长率5mm/min | 8 | ％ | ASTM D638 |
| 拉伸弹性模量1mm/min | 10500 | MPa | ASTM D638 |
| 弯曲强度，跨距50mm，1.3mm/min | 240 | MPa | ASTM D790 |
| 弯曲模量，跨距50mm，1.3mm/min | 8000 | MPa | ASTM D790 |
| 缺口冲击强度 | 170 | J/m | ASTM D256 |
| 无缺口冲击强度4J | 860 | J/m | ASTM D4812 |
| 动摩擦系数，uk，对钢 | 0.32 | -- | ASTM D1894 |
| 热变形温度，1.8MPa | 210 | ℃ | ISO 75 |
实施例3
本实施例提供一种塑料轴承用复合材料，其原料包括：聚苯硫醚30份；聚醚砜30份；聚亚苯基砜40份；碳纤维20份；聚四氟乙烯(PTFE)2份；实施例1制备的改性纳米碳化硅3份；抗氧剂0.12份；共聚聚合物2份。
制备方法同实施例2。
注塑样品，工艺设定：干燥温度140～160度，干燥时间4～6小时，注塑机前段温度360℃，中段温度350℃，后段温度340℃，喷嘴温度350度，背压3MPa，注塑压力100MPa，注射速度50mm/s，模具温度120～150℃。
测得注塑样品性能如下表二所示。
表二
实施例4
本实施例提供一种塑料轴承用复合材料，其原料包括：聚苯硫醚30份；聚醚砜30份；聚亚苯基砜40份；碳纤维30份；聚四氟乙烯(PTFE)2份；实施例1制备的改性纳米碳化硅3份；抗氧剂0.12份；共聚聚合物2份。
制备方法同实施例2。
注塑样品，工艺设定：干燥温度140～160度，干燥时间4～6小时，注塑机前段温度360℃，中段温度350℃，后段温度340℃，喷嘴温度350度，背压3MPa，注塑压力100MPa，注射速度50mm/s，模具温度120～150℃。
测得注塑样品性能如下表三所示。
表三
对比例1
基本同实施例2，其区别仅在于将共聚聚合物替换为常规的塑料相容剂马来酸酐接枝POE。
测得注塑样品性能如下表四所示。
表四
| 项目 | 特征值 | 单位 | 测试标准 |
| 拉伸强度5mm/min | 103 | MPa | ASTM D638 |
| 断裂伸长率5mm/min | 4 | ％ | ASTM D638 |
| 拉伸弹性模量1mm/min | 8500 | MPa | ASTM D638 |
| 弯曲强度，跨距50mm，1.3mm/min | 200 | MPa | ASTM D790 |
| 弯曲模量，跨距50mm，1.3mm/min | 7700 | MPa | ASTM D790 |
| 缺口冲击强度 | 125 | J/m | ASTM D256 |
| 无缺口冲击强度4J | 500 | J/m | ASTM D4812 |
| 动摩擦系数，uk，对钢 | 0.35 | -- | ASTM D1894 |
| 热变形温度，1.8MPa | 208 | ℃ | ISO 75 |
对比例2
基本同实施例2，其区别仅在于将改性纳米碳化硅替换为市售的纳米碳化硅。测得注塑样品性能如下表五所示。
表五
| 项目 | 特征值 | 单位 | 测试标准 |
| 拉伸强度5mm/min | 110 | MPa | ASTM D638 |
| 断裂伸长率5mm/min | 4 | ％ | ASTM D638 |
| 拉伸弹性模量1mm/min | 8800 | MPa | ASTM D638 |
| 弯曲强度，跨距50mm，1.3mm/min | 215 | MPa | ASTM D790 |
| 弯曲模量，跨距50mm，1.3mm/min | 7900 | MPa | ASTM D790 |
| 缺口冲击强度 | 160 | J/m | ASTM D256 |
| 无缺口冲击强度4J | 700 | J/m | ASTM D4812 |
| 动摩擦系数，uk，对钢 | 0.34 | -- | ASTM D1894 |
| 热变形温度，1.8MPa | 209 | ℃ | ISO 75 |
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种塑料轴承用复合材料，所述复合材料的原料包括聚苯硫醚、碳纤维，其特征在于，所述原料还包括聚醚砜、聚亚苯基砜、聚四氟乙烯、改性纳米碳化硅、抗氧剂和共聚聚合物，所述共聚聚合物的单体必须包括苯乙烯和马来酸酐，还选择性地包括甲基丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸缩水甘油酯，所述改性纳米碳化硅由苯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅反应制成。
2.根据权利要求1所述的塑料轴承用复合材料，其特征在于，所述共聚聚合物的单体包括苯乙烯、马来酸酐、甲基丙烯酸酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯。
3.根据权利要求1或2所述的塑料轴承用复合材料，其特征在于，所述共聚聚合物为深圳市帕斯特新材料科技有限公司的相容剂SME098。
4.根据权利要求1所述的塑料轴承用复合材料，其特征在于，所述共聚聚合物的投料量与所述聚苯硫醚、所述聚醚砜和所述聚亚苯基砜的总投料量的质量比为1︰40-60。
5.根据权利要求1所述的塑料轴承用复合材料，其特征在于，所述聚苯硫醚、所述聚醚砜和所述聚亚苯基砜的投料质量比为1︰0.6-2.5︰1-5。
6.根据权利要求1所述的塑料轴承用复合材料，其特征在于，所述改性纳米碳化硅的平均粒径为40-500nm。
7.根据权利要求1所述的塑料轴承用复合材料，其特征在于，以质量百分含量计，所述改性纳米碳化硅占所述原料的质量百分含量为1-5%；和/或，制成所述改性纳米碳化硅的反应中，所述苯基三甲氧基硅烷的投料量占所述纳米碳化硅的投料量的质量百分含量为0.5-2%。
8.根据权利要求1所述的塑料轴承用复合材料，其特征在于，以质量份数计，所述原料中，所述聚苯硫醚5-60份，所述聚醚砜5-60份，所述聚亚苯基砜5-60份，所述碳纤维5-30份，所述聚四氟乙烯0.5-8份，所述改性纳米碳化硅0.5-8份，所述抗氧剂0.1-0.5份，所述共聚聚合物0.5-8份。
9.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的塑料轴承用复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）改性纳米碳化硅的制备：按配方称取苯基三甲氧基硅烷与纳米碳化硅，混炼，制成所述改性纳米碳化硅；
（2）按配方量称取各原料，将所述聚苯硫醚、所述聚醚砜、所述聚亚苯基砜干燥后与步骤（1）制备的改性纳米碳化硅，以及剩余原料相混合，熔融挤出，成型，即得所述塑料轴承用复合材料。
10.一种塑料轴承，其特征在于，所述塑料轴承由权利要求1-8中任一项权利要求所述的塑料轴承用复合材料制成。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113913014A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-11 | 长沙新材料产业研究院有限公司 | 复合材料、轴承保持架及其制备方法 |
| CN114656798A (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 湖南登科材料科技有限公司 | 一种自润滑耐高温塑料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060045395A1 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-02 | Eiichiro Shimazu | Shaft member for hydrodynamic bearing device |
| CN105492516A (zh) * | 2013-03-22 | 2016-04-13 | 3M创新有限公司 | 具有干运转能力的聚合物滑动材料和具有干运转能力的滑环密封件 |
| CN107880550A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-04-06 | 苏州欧瑞达塑胶科技有限公司 | 一种导电导热pps |
| CN108165010A (zh) * | 2016-12-07 | 2018-06-15 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种高导热低介电聚苯硫醚复合材料及其制备方法 |
-
2018
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060045395A1 (en) * | 2004-09-01 | 2006-03-02 | Eiichiro Shimazu | Shaft member for hydrodynamic bearing device |
| CN105492516A (zh) * | 2013-03-22 | 2016-04-13 | 3M创新有限公司 | 具有干运转能力的聚合物滑动材料和具有干运转能力的滑环密封件 |
| CN108165010A (zh) * | 2016-12-07 | 2018-06-15 | 上海杰事杰新材料(集团)股份有限公司 | 一种高导热低介电聚苯硫醚复合材料及其制备方法 |
| CN107880550A (zh) * | 2017-11-24 | 2018-04-06 | 苏州欧瑞达塑胶科技有限公司 | 一种导电导热pps |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114656798A (zh) * | 2020-12-23 | 2022-06-24 | 湖南登科材料科技有限公司 | 一种自润滑耐高温塑料及其制备方法 |
| CN113913014A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-11 | 长沙新材料产业研究院有限公司 | 复合材料、轴承保持架及其制备方法 |
| CN113913014B (zh) * | 2021-10-27 | 2024-02-09 | 航天科工(长沙)新材料研究院有限公司 | 复合材料、轴承保持架及其制备方法 |
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