CN112795187A - 一种聚酰亚胺轴承保持架材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种聚酰亚胺轴承保持架材料，该材料具使用聚醚醚酮、碳纤维、白炭黑、聚四氟乙烯、石墨、偶联剂作为填料，合理的填料种类搭配，合适的添加量组合，使得该保持架材料具有机械强度高、热变形温度高、耐磨损、尺寸稳定性好等特点。

Description

一种聚酰亚胺轴承保持架材料及制备方法

技术领域

本发明属于轴承保持架材料技术领域，特别涉及到一种聚酰亚胺轴承保持架材料及制备方法。

背景技术

聚酰亚胺具有耐高低温、力学强度高、电绝缘性能突出等特点，是目前已经工业化的综合性能最佳的高分子材料之一。这是因为聚酰亚胺分子主链上含有大量酰亚胺环和芳香环，使得分子主链一般具有很好的刚性，而且分子链之间相互作用很强的缘故。聚酰亚胺产品形式多样，可制作特种工程塑料、胶粘剂、涂料、纤维、分离膜、封端材料等，广泛应用于航空航天、微电子、汽车、光伏能源等领域。

精密轴承主要用于精密机床和其他精密设备，其在高速运转中，对作保持架的材料要求必须有尺寸稳定性高、耐磨性好、摩擦系数低、耐热性高及一定的机械强度。

随着塑料材料技术的发展，塑料复合材料的性能得到了很大的提高，塑料因其具有比重小、耐磨损、耐腐蚀、耐辐射、抗震等优点，使得塑料保持架在滚动轴承中应用更加广泛。目前常用的塑料保持架材料有尼龙、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚醚醚酮等，尤其以尼龙材料居多，其综合性能优良，强度高、耐磨等特点，受到行业青睐。但是尼龙材料也存在许多缺点，其分子链上含亲水性酰胺基团(-NHCO-)，导致尼龙易吸水，在实际生产中，虽然会对尼龙保持架处理使其吸湿平衡，吸水达到饱和，但会造成材料力学性能和尺寸稳定性下降；且尼龙热变形温度低，使用温度范围窄，为-40℃～160℃之间，用作高速轴承时，尼龙保持架也常因受热变形引起抱轴卡死或烧伤变形导致轴承失效。其他工程塑料如聚醚醚酮、聚四氟乙烯等材料保持架虽然可克服上述缺点，但原材料成本会大幅增加，使其应用受限。

保持架材料的特殊使用环境，对于材料的强度、韧性、摩擦系数、磨损率等参数有严苛的要求，在现有技术中，虽然有部分研究提到了可以使用功能填料提高材料特定性能，但添加材料的种类繁杂、添加量范围宽泛、效果未通过试验难以界定，要制备一个综合性能优异的复合材料，仍然是目前的研究热点和难点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种聚酰亚胺轴承保持架材料，该材料具使用聚醚醚酮、碳纤维、白炭黑、聚四氟乙烯、石墨、偶联剂作为填料，合理的填料种类搭配，合适的添加量组合，使得该保持架材料具有机械强度高、热变形温度高、耐磨损、尺寸稳定性好等特点。

本发明涉及的一种聚酰亚胺轴承保持架材料，其包含以下重量百分比的组分：

进一步优选的，聚酰亚胺轴承保持架材料，其包含以下重量百分比的组分：

进一步优选的，聚酰亚胺轴承保持架材料，其包含以下重量百分比的组分：

进一步地，所述碳纤维为短切碳纤维，长度为3-9mm。

更进一步地，所述碳纤维为长度3mm、6mm、9mm短切碳纤维中的一种或几种。

进一步地，所述白炭黑为气相法白炭黑或沉淀法白炭黑。

进一步地，所述聚四氟乙烯为微粉。

进一步地，所述石墨的粒径为4000～8000目。

进一步地，所述偶联剂为KH550或KH560。

本发明还提供一种聚酰亚胺轴承保持架材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将所述重量百分比的白炭黑在80～110℃连续烘8～12个小时；

(2)将步骤(1)得到的料和偶联剂加入到高速混合机中搅拌10～15分钟，得到活化的白炭黑；

(3)将步骤(2)得到的活化白炭黑和聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨加入到高速混合机中搅拌10～15分钟，得到混合料；

(4)将步骤(3)得到的混合料和碳纤维从不同的料斗同时进料，在360℃～390℃下双螺杆挤出造粒，得到轴承保持架粒料。

有益效果：

与尼龙材料相比，聚醚酰亚胺的吸水率远远低于尼龙，与聚醚醚酮复合可改善其冲击强度，且碳纤维作为增强相，不仅提高了聚酰亚胺的机械强度、热变形温度，同时降低了材料的摩擦系数；通过表面处理的白炭黑可提高了材料的硬度、刚度和机械强度；聚四氟乙烯和石墨作为润滑剂，进一步降低了材料的摩擦系数。本发明研制出的聚酰亚胺轴承保持架材料，具有更高的机械强度，更好的耐磨性和尺寸稳定性，可满足高转数精密轴承使用要求。本发明通过合理的搭配添加材料的种类和添加量，避免了由于部分添加材料的种类不匹配导致的综合性能下降，也避免了由于添加量过高或者过低导致的综合性能下降。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整。这些都属于本发明的保护范围。对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例中：

拉伸强度测量方法参考标准GB/T1040.1-2006；

环拉强度测量方法参考标准JB/T4037-2007；

摩擦系数测量方法参考标准GB/T3960-1983；

冲击强度测量方法参考标准GB/T1843-2008。

实施例1

一种聚酰亚胺轴承保持架材料，其原料由以下重量百分比的组分组成：

1)将所述重量百分比的白炭黑在110℃连续烘8个小时；

2)将步骤1)得到的料和所述重量百分比的偶联剂加入到高速混合机中搅拌10分钟，得到活化的白炭黑；

3)将步骤2)得到的活化白炭黑和所述重量百分比的聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨加入到高速混合机中搅拌15分钟，得到混合料；

4)将步骤3)得到的混合料和所述重量百分比的碳纤维从不同的料斗同时进料，在365℃下双螺杆挤出造粒，得到轴承保持架粒料。

实施例2

一种聚酰亚胺轴承保持架材料，其原料由以下重量百分比的组分组成：

1)将所述重量百分比的白炭黑在110℃连续烘8个小时；

2)将步骤1)得到的料和所述重量百分比的偶联剂加入到高速混合机中搅拌15分钟，得到活化的白炭黑；

3)将步骤2)得到的活化白炭黑和所述重量百分比的聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨加入到高速混合机中搅拌15分钟，得到混合料；

4)将步骤3)得到的混合料和所述重量百分比的碳纤维从不同的料斗同时进料，在375℃下双螺杆挤出造粒，得到轴承保持架粒料。

实施例3

一种聚酰亚胺轴承保持架材料，其原料由以下重量百分比的组分组成：

1)将所述重量百分比的白炭黑在110℃连续烘8个小时；

2)将步骤1)得到的料和所述重量百分比的偶联剂加入到高速混合机中搅拌10分钟，得到活化的白炭黑；

3)将步骤2)得到的活化白炭黑和所述重量百分比的聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨加入到高速混合机中搅拌15分钟，得到混合料；

4)将步骤3)得到的混合料和所述重量百分比的碳纤维从不同的料斗同时进料，在385℃下双螺杆挤出造粒，得到轴承保持架粒料。

对比例1

一种聚酰亚胺轴承保持架材料，其原料由以下重量百分比的组分组成：

1)将所述重量百分比的白炭黑在110℃连续烘8个小时；

2)将步骤1)得到的料和所述重量百分比的偶联剂加入到高速混合机中搅拌10分钟，得到活化的白炭黑；

3)将步骤2)得到的活化白炭黑和所述重量百分比的聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨加入到高速混合机中搅拌15分钟，得到混合料；

4)将步骤3)得到的混合料和所述重量百分比的碳纤维从不同的料斗同时进料，在360℃下双螺杆挤出造粒，得到轴承保持架粒料。

对比例2

一种聚酰亚胺轴承保持架材料，其原料由以下重量百分比的组分组成：

1)将所述重量百分比的白炭黑在110℃连续烘8个小时；

2)将步骤1)得到的料和所述重量百分比的偶联剂加入到高速混合机中搅拌10分钟，得到活化的白炭黑；

3)将步骤2)得到的活化白炭黑和所述重量百分比的聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨加入到高速混合机中搅拌15分钟，得到混合料；

4)将步骤3)得到的混合料和所述重量百分比的碳纤维从不同的料斗同时进料，在365℃下双螺杆挤出造粒，得到轴承保持架粒料。

对比例3

一种聚酰亚胺轴承保持架材料，其原料由以下重量百分比的组分组成：

1)将所述重量百分比的白炭黑在110℃连续烘8个小时；

2)将步骤1)得到的料和所述重量百分比的偶联剂加入到高速混合机中搅拌10分钟，得到活化的白炭黑；

3)将步骤2)得到的活化白炭黑和所述重量百分比的聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨加入到高速混合机中搅拌15分钟，得到混合料；

4)将步骤3)得到的混合料和所述重量百分比的碳纤维从不同的料斗同时进料，在375℃下双螺杆挤出造粒，得到轴承保持架粒料。

表1实施例与对比例性能表

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种聚酰亚胺轴承保持架材料，其特征在于，包含以下重量百分比的组分：

2.如权利要求1所述的聚酰亚胺轴承保持架材料，其特征在于，包含以下重量百分比的组分：

3.如权利要求1所述的聚酰亚胺轴承保持架材料，其特征在于，包含以下重量百分比的组分：

4.如权利要求1所述的聚酰亚胺轴承保持架材料，其特征在于，所述碳纤维为短切碳纤维，长度为3-9mm。

5.如权利要求1所述的聚酰亚胺轴承保持架材料，其特征在于，所述白炭黑为气相法白炭黑或沉淀法白炭黑。

6.如权利要求1所述的聚酰亚胺轴承保持架材料，其特征在于，所述聚四氟乙烯为微粉聚四氟乙烯。

7.如权利要求1所述的聚酰亚胺轴承保持架材料，其特征在于，所述石墨的粒径为4000～8000目。

8.如权利要求1所述的聚酰亚胺轴承保持架材料，其特征在于，所述偶联剂为KH550或KH560。

9.一种聚酰亚胺轴承保持架材料的制备方法，其特征在于所述制备方法包括如下步骤：

(1)将所述重量百分比的白炭黑在80～110℃连续烘8～12个小时；

(2)将步骤(1)得到的料和偶联剂加入到高速混合机中搅拌10～15分钟，得到活化的白炭黑；

(3)将步骤(2)得到的活化白炭黑和聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、石墨加入到高速混合机中搅拌10～15分钟，得到混合料；

(4)将步骤(3)得到的混合料和碳纤维从不同的料斗同时进料，在360℃～390℃下双螺杆挤出造粒，得到轴承保持架粒料。