CN111100537A - 聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于聚醚酮酮技术领域，具体的涉及一种聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用。将非晶态聚醚酮酮、自润滑填料、耐磨材料和助剂进行混合并筛分，制备得到聚醚酮酮树脂改性涂料；在金属丝上涂覆聚醚酮酮树脂改性涂料，冷却后即得聚醚酮酮树脂包覆的自行车刹车线或变速线。本发明所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，解决了传统塑胶包裹金属线或特氟龙涂覆金属丝暴露出的摩擦系数大、耐磨性差、使用寿命短、稳定性差等问题。非晶态聚醚酮酮树脂自身有一定的自润滑特性，与金属材料有特别强的结合力，通过配方改性可以将涂层的耐磨性、自润滑性、使用寿命等提升到极致，很好的解决现有刹车线存在的问题。

Description

聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用
技术领域
本发明属于聚醚酮酮技术领域，具体的涉及一种聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用。
背景技术
自行车以脚踏踏板为动力，是一种绿色环保的交通工具。我国是人口大国，是世界上拥有自行车最多的国家。刹车线的功能良好运转、顺滑以及摩擦系数小是保证骑乘安全的重要因素。
目前常见的刹车线为金属丝外包裹塑胶管或与特氟龙材料结合。常见的金属丝包裹塑胶管，由于塑胶管和金属线之间接触而非紧固结合，塑胶管和钢丝之间接触面积大，塑胶管材料一般为常见的通用塑料，耐磨性差，长时间接触损坏塑胶管，导致使用寿命短，且金属线与塑胶管或塑胶管与自行车其他金属位置接触，缺少自润滑作用，需要定期涂抹润滑油进行维护保养，润滑油的大量使用，污染环境。也有金属丝表面涂覆特氟龙材料，虽然特氟龙材料有一定的润滑性，但氟材料本身耐磨性差，与金属的结合性差，不能达到长时间使用的目的，更换频率比较快。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用。该聚醚酮酮树脂应用于自行车刹车线或变速线上，使自行车刹车线或变速线摩擦系数低、耐磨性好、强度高、有一定的自润滑性，能够提升自行车刹车线和变速线的使用寿命，维持自行车的良好运转。
本发明所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，由以下步骤组成：
(1)将非晶态聚醚酮酮、自润滑填料、耐磨材料和助剂进行混合并筛分，制备得到聚醚酮酮树脂改性涂料；
(2)在金属丝上涂覆聚醚酮酮树脂改性涂料，冷却后即得聚醚酮酮树脂包覆的自行车刹车线或变速线。
其中：
非晶态聚醚酮酮是将非晶态聚醚酮酮树脂研磨成D50＝30-80um的非晶态聚醚酮酮粉料，非晶态聚醚酮酮树脂特性粘度值为0.8-0.9dL/g，熔融指数测试MFR为60-70g/10min。
自润滑填料为石墨微粉或二硫化钼中的一种，粒径D90＝10-20um；自润滑填料质量占原料总质量的3％-8％。
聚醚酮酮树脂改性涂料原料是非晶态聚醚酮酮、自润滑填料、耐磨材料和助剂的混合物。
耐磨材料为金刚石微粉或碳化硅微粉中的一种，粒径D90＝10-20um；耐磨材料质量占原料总质量的1％-3％。
助剂为纳米级三氧化二铝或纳米级二氧化硅中的一种，粒径为10-30nm，助剂质量占原料总质量的0.1％-0.5％，加入纳米助剂改善涂料的流平性和粉料自身的流动性。
步骤(1)所述的将非晶态聚醚酮酮、自润滑填料、耐磨材料和助剂于高速混合机中进行混合，转速为1000-1500r/min，然后用超声波振动筛将物料筛分，调整超声波振动筛的频率为200Hz，用200目的筛网进行筛分，筛去表面浮粉和结块物料。
步骤(2)中所述的在金属丝上涂覆聚醚酮酮树脂改性涂料，由以下步骤组成：
①金属丝除去表面油脂，表面进行打砂或抛丸处理；
②金属丝固定在支架上，于120-150℃下预热5-15min；
③采用静电喷涂对金属丝涂覆聚醚酮酮树脂改性涂料；
④将喷涂好的金属线放入烘箱内，于350-360℃温度下烘烤15-30min，高温熔融成膜，冷却后即得聚醚酮酮树脂包覆的自行车刹车线或变速线。
静电喷涂法采用的静电喷枪的电压为40-55KV，喷枪电流为10-20uA，供粉气压力为0.4-0.5MPa，雾化气压力为0.3-0.35MPa，喷涂时枪距调整为10-15cm。
本发明所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，聚醚酮酮结构中的醚键以及酮基等含氧基团对金属有极其强的亲和性，可以保证树脂和金属基材紧密结合在一起，且聚醚酮酮树脂以苯环连接作为骨架结构，保证了材料涂层的强度、抗蠕变性和耐磨性。另外选择非结晶性的聚醚酮酮树脂，确保了涂层在使用过程中不会出现涂层结晶脆化等结晶性涂层的通病。在树脂基体中选择添加石墨微粉或二硫化钼等材料，因为填料本身具有优异的自润滑性，用于提升材料的自润滑性能；添加金刚石微粉或碳化硅微粉等高硬度材料，用于提升材料的硬度，以提升材料的耐磨特性，添加纳米级氧化铝或二氧化硅，纳米微粉填充在树脂中间，避免树脂之间的团聚作用，改善粉体流动性，有利于静电喷涂的实施。
作为一个优选的技术方案，本发明所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，由以下步骤组成：
(1)制备聚醚酮酮树脂改性涂料
①将非晶态聚醚酮酮树脂于气流粉碎磨中研磨成D50＝30-80um的非晶态聚醚酮酮粉料，取出占原料总质量88.5％-94.9％的非晶态聚醚酮酮备用；
②剩余的非晶态聚醚酮酮与助剂在打碎机中进行预混；
③将步骤②所得到的预混料与备用的非晶态聚醚酮酮粉料加入高速混合机中，然后依次向高速混合机中加入自润滑填料和耐磨材料，启动高速混合机，先低速混合5min，然后高速混合3min，重复此过程3-5次，保证粉料可以在高速混合机中充分混合均匀；
④取出粉料，用超声波振动筛进行筛分，筛去表面浮粉和结块物料，同时筛分的过程也是二次混合的过程，筛分完后将粉料收集，聚醚聚醚酮酮树脂改性涂料制备完毕。
(2)在金属丝上涂覆聚醚酮酮树脂改性涂料，制备聚醚酮酮树脂包覆的自行车刹车线或变速线
①金属丝除去表面油脂，表面进行打砂或抛丸处理；
②金属丝固定在支架上，于120-150℃下预热5-15min；
③采用静电喷涂法对金属丝涂覆聚醚酮酮树脂改性涂料；
④将喷涂好的金属线放入烘箱内，于350-360℃温度下烘烤5-15min进行高温熔融成膜，冷却后即得聚醚酮酮树脂包覆的自行车刹车线或变速线。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)本发明所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，解决了传统塑胶包裹金属线或特氟龙涂覆金属丝暴露出的摩擦系数大、耐磨性差、使用寿命短、稳定性差等问题。非晶态聚醚酮酮树脂自身有一定的自润滑特性，与金属材料有特别强的结合力，通过配方改性可以将涂层的耐磨性、自润滑性、使用寿命等提升到极致，很好的解决现有刹车线存在的问题。
(2)本发明所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，非晶态聚醚酮酮树脂应用于自行车刹车线和变速线上，使自行车刹车线和变速线摩擦系数低、耐磨性好、强度高、有一定自润滑性，达到无油润滑、降低噪音、减少摩擦系数以及提升使用自行车刹车线和变速线寿命的目的，维持自行车良好的运转。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
本实施例1所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，由以下步骤组成：
(1)取非晶态聚醚酮酮树脂进行磨粉，非晶态聚醚酮酮树脂特性粘度值为0.8dL/g，熔融指数测试MFR为70g/10min，研磨后粒径为D50＝50um，取出1.816kg粉料备用；取出0.2kg非晶态聚醚酮酮粉料和0.004kg纳米二氧化硅在小打碎机内进行预混合，开启打碎机1min，停止散热，重复3次；然后将预混合完的物料以及1.816kg的非晶态聚醚酮酮粉料放入高速混合机中，依次向高速混合机中加入0.1kg石墨微粉，粒径D90＝10um，加入0.06kg金刚石微粉，粒径D90＝10um，在高速混合机中进行混合，启动高速混合机，先1000r/min混合5min，然后1300r/min混合3min，重复此过程4次，保证粉料可以在混合机中充分混合均匀。取出粉料，用超声波振动筛进行筛分，调整超声波振动筛的频率为200Hz，用200目的筛网进行筛分，筛去表面浮粉和结块物料，筛分完后将粉料收集，粉体制备完毕。
(2)金属丝提前高温除油除脂，表面进行打砂处理，在烘箱中120℃下预热15min，取出金属丝，用静电喷枪进行静电喷涂，调整静电喷枪电压为50KV，喷枪电流为20uA，供粉气压力为0.5MPa，雾化气压力为0.35MPa，喷涂时枪距调整为12cm，喷涂完后，放入350℃的烘箱中进行烘烤，30min后取出冷却即可得到聚醚酮酮包覆的自行车刹车线。
实施例2
本实施例2所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，由以下步骤组成：
(1)取非晶态聚醚酮酮树脂进行磨粉，非晶态聚醚酮酮树脂特性粘度值为0.85dL/g，熔融指数测试MFR为66g/10min，研磨后粒径为D50＝50um，取出1.854kg非晶态聚醚酮酮粉料备用；取出0.2kg非晶态聚醚酮酮粉料和0.006kg纳米二氧化硅在小打碎机内进行预混合，开启打碎机1min，停止散热，重复3次；然后将预混合完的物料以及1.854kg非晶态聚醚酮酮粉料放入高速混合机中，依次向高速混合机中加入0.12kg石墨微粉，粒径D90＝15um，加入0.03kg金刚石微粉，粒径D90＝15um，在高速混合机中进行混合，启动高速混合机，先1200r/min混合5min，然后1500r/min混合3min，重复此过程5次，保证粉料可以在混合机中充分混合均匀。取出粉料，用超声波振动筛进行筛分，调整超声波振动筛的频率为200Hz，用200目的筛网进行筛分，筛去表面浮粉和结块物料，筛分完后将粉料收集，粉体制备完毕。
(2)金属丝提前高温除油除脂，表面进行打砂处理，在烘箱中于135℃下预热10min，取出金属丝，用静电喷枪进行静电喷涂，调整静电喷枪电压为40KV，喷枪电流为15uA，供粉气压力为0.4MPa，雾化气压力为0.3MPa，喷涂时枪距调整为10cm，喷涂完后，放入355℃的烘箱中进行烘烤，20min后取出冷却即可得到聚醚酮酮包覆的自行车刹车线。
实施例3
本实施例3所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，由以下步骤组成：
(1)取非晶态聚醚酮酮树脂进行磨粉，非晶态聚醚酮酮树脂特性粘度值为0.9dL/g，熔融指数测试MFR为60g/10min，研磨后粒径为D50＝80um，取出1.794kg非晶态聚醚酮酮粉料备用；取出0.2kg非晶态聚醚酮酮粉料和0.008kg纳米二氧化硅在小打碎机内进行预混合，开启打碎机1min，停止散热，重复3次；然后将预混合完的物料以及1.794kg非晶态聚醚酮酮粉料放入高速混合机中，依次向高速混合机中加入0.14kg石墨微粉，粒径D90＝20um，加入0.058kg碳化硅微粉，粒径D90＝20um，在高速混合机中进行混合，启动高速混合机，先1000r/min混合5min，然后1300r/min混合3min，重复此过程3次，保证粉料可以在混合机中充分混合均匀。取出粉料，用超声波振动筛进行筛分，调整超声波振动筛的频率为200Hz，用200目的筛网进行筛分，筛去表面浮粉和结块物料，筛分完后将粉料收集，粉体制备完毕。
(2)金属丝提前高温除油除脂，表面进行打砂处理，在烘箱中于150℃进行预热5min，取出金属丝，调整静电喷枪电压为55KV，喷枪电流为10uA，供粉气压力为0.5MPa，雾化气压力为0.35MPa，喷涂时枪距调整为15cm，喷涂完后，放入360℃的烘箱中进行烘烤，15min后取出冷却即可得到聚醚酮酮包覆的自行车刹车线。
对比例1
(1)取PEEK粉体，特性粘度值为0.80dL/g，熔融指数测试MFR为70g/10min，粒径为D50＝50um，取出2kg粉体备用；
(2)金属丝提前高温除油除脂，表面进行打砂处理，在烘箱中120℃进行预热10min，取出金属丝，调整静电喷枪电压为50KV，喷枪电流为20uA，供粉气压力为0.5MPa，雾化气压力为0.35MPa，喷涂时枪距调整为12cm，喷涂完后，放入400℃的烘箱中进行烘烤，5min后取出冷却即可得到聚醚醚酮包覆的自行车刹车线。
对比例2
(1)取PFA粉体涂料，熔融指数为100g/10min，粒径为D50＝50um，取出2kg PFA粉体；
(2)金属丝提前高温除油除脂，表面进行打砂处理，在烘箱中120℃进行预热10min，取出金属丝，调整静电喷枪电压为50KV，喷枪电流为20uA，供粉气压力为0.5MPa，雾化气压力为0.35MPa，喷涂时枪距调整为12cm，喷涂完后，放入380℃的烘箱中进行烘烤，5min后取出冷却即可得到PFA包覆的自行车刹车线。
取上述实施例1-3及对比例1-2中的粉体，分别进行性能测试，用摩擦系数测试仪测试材料的摩擦系数，评估材料的自润滑性，用旋转摩擦橡胶轮法测定涂层的耐磨性，用百格法进行涂层结合力测试，用圆棒卷绕和热冲击评估涂层的机械性能，结果如表1所示。
表1实施例1-3和对比例1-2性能测试结果
Figure BDA0002344841030000051
Figure BDA0002344841030000061

Claims (8)

1.一种聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，其特征在于：由以下步骤组成：
(1)将非晶态聚醚酮酮、自润滑填料、耐磨材料和助剂进行混合并筛分，制备得到聚醚酮酮树脂改性涂料；
(2)在金属丝上涂覆聚醚酮酮树脂改性涂料，冷却后即得聚醚酮酮树脂包覆的自行车刹车线或变速线。
2.根据权利要求1所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，其特征在于：非晶态聚醚酮酮是将非晶态聚醚酮酮树脂研磨成D50＝30-50um的非晶态聚醚酮酮粉料，非晶态聚醚酮酮树脂特性粘度值为0.8-0.9dL/g，熔融指数测试MFR为60-70g/10min。
3.根据权利要求1所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，其特征在于：自润滑填料为石墨微粉或二硫化钼中的一种，粒径D90＝10-20um；自润滑填料质量占原料总质量的3％-8％。
4.根据权利要求1所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，其特征在于：耐磨材料为金刚石微粉或碳化硅微粉中的一中，粒径D90＝10-20um；耐磨材料质量占原料总质量的1％-3％。
5.根据权利要求1所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，其特征在于：助剂为纳米级三氧化二铝或纳米级二氧化硅中的一种，所选粒径为10-30nm，助剂质量占原料总质量的0.1％-0.5％。
6.根据权利要求1所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，其特征在于：步骤(2)中所述的在金属丝上涂覆聚醚酮酮树脂改性涂料，由以下步骤组成：
①对金属丝进行打砂或抛丸处理除去表面油脂；
②金属丝固定在支架上，于120-150℃下预热5-15min；
③采用静电喷涂法对金属丝涂覆聚醚酮酮树脂改性涂料；
④将喷涂好的金属线放入烘箱内，于350-360℃温度下5-30min进行高温熔融成膜，冷却后即得聚醚酮酮树脂包覆的自行车刹车线或变速线。
7.根据权利要求6所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，其特征在于：静电喷涂法采用的静电喷枪的电压为40-55KV，喷枪电流为10-20uA，供粉气压力为0.4-0.5MPa，雾化气压力为0.3-0.35MPa，喷涂时枪距调整为10-15cm。
8.根据权利要求1所述的聚醚酮酮树脂在自行车刹车线或变速线上的应用，其特征在于：步骤(1)所属的聚醚酮酮树脂改性涂料的制备，由以下步骤组成：
①将非晶态聚醚酮酮树脂于气流粉碎磨中研磨成D50＝30-80um的非晶态聚醚酮酮粉料，取出占原料总质量88.5％-94.9％的非晶态聚醚酮酮备用；
②剩余的非晶态聚醚酮酮与助剂在打碎机中进行预混；
③将步骤②所得到的预混料与备用的非晶态聚醚酮酮粉料加入高速混合机中，然后依次向高速混合机中加入自润滑填料和耐磨材料，启动高速混合机，先低速混合5min，然后高速混合3min，重复此过程3-5次；
④取出粉料，用超声波振动筛进行筛分，筛分完后将粉料收集，聚醚聚醚酮酮树脂改性涂料制备完毕。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113881478A (zh) * 2021-10-27 2022-01-04 清华大学 改性聚醚醚酮复合材料及其制备方法和应用

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