CN116751437A - 一种轴承保持架用工程塑料及其制造方法 - Google Patents
一种轴承保持架用工程塑料及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116751437A CN116751437A CN202310571437.XA CN202310571437A CN116751437A CN 116751437 A CN116751437 A CN 116751437A CN 202310571437 A CN202310571437 A CN 202310571437A CN 116751437 A CN116751437 A CN 116751437A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- engineering plastic
- graphene oxide
- parts
- bearing retainer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 title claims abstract description 65
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 7
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 99
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims abstract description 86
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 69
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims abstract description 48
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 43
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims abstract description 18
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 15
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 66
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 66
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 48
- 229960000892 attapulgite Drugs 0.000 claims description 24
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 claims description 24
- 229910052625 palygorskite Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 claims description 21
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 20
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 16
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 16
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 235000013312 flour Nutrition 0.000 claims description 4
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical group O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 17
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 7
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910002808 Si–O–Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 3
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- -1 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000272 alkali metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)-1-[4-[2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]propan-1-one Chemical compound N1N=NC=2CN(CCC=21)CCC(=O)N1CCN(CC1)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F YLZOPXRUQYQQID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CCNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 AFCARXCZXQIEQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920013638 modified polyphenyl ether Polymers 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L61/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
- C08L61/16—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of ketones with phenols
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/08—Stabilised against heat, light or radiation or oxydation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本申请属于轴承保持架的技术领域，具体公开了一种轴承保持架用工程塑料及其制造方法。轴承保持架用工程塑料，以重量份数计，包括以下原料：PEEK 70‑80份、多孔二氧化硅粉末3‑6份、改性玻璃纤维15‑20份、硅酮粉5‑10份、氧化石墨烯表面改性碳纤维25‑35份和相容剂6‑8份。本申请中制备的轴承保持架用工程塑料具有较好的力学性能和耐热性能，运用在汽车发动机部位，能够大大降低滚针轴承的旋转噪音，且具有较长的使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及轴承保持架的技术领域，尤其是涉及一种轴承保持架用工程塑料及其制造方法。
背景技术
工程塑料是一种代替金属制造机器零部件等的材料的塑料，具有优良的综合性能，机械性能高、耐热性好，电绝缘性好，耐腐蚀好，能够在苛刻的物理、化学环境中长期使用。工程塑料的品种较多，主要包括聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚等。
聚醚醚酮是分子主链中含有链节的线性芳香族高分子化合物，具有良好的机械性能、耐化学腐蚀、耐磨损、耐高温等性能，具有非常好的加工性能，可以应用到航空、机械、化工、电子、汽车等高科技工业领域，可制造使用的机械零部件，如轴承、齿轮、支撑环、活塞环、耐磨圈等。
利用聚醚醚酮工程塑料制成轴承保持架运用在汽车发动机部位，能够大大降低滚针轴承的旋转噪音。但是现有PEEK材料也存在问题，由于汽车齿轮箱的高速、高温与浸泡油润滑的特点，摩托车发动机连杆受活塞推动的高速旋转，产生高温，连续气体性高温达到250℃，而PEEK原材料连续使用温度极限值为260℃，接近汽车、摩托车气缸的高温温度，容易产生保持架燃烧或损毁情况，致使PEEK材质的轴承保持架未能得到广泛应用。
发明内容
为了改善PEEK的耐热性问题以保障轴承保持架的使用寿命，本申请提供了一种轴承保持架用工程塑料及其制造方法。
本申请提供了一种轴承保持架用工程塑料，采用如下的技术方案：以重量份数计，包括以下原料：PEEK 70-80份、多孔二氧化硅粉末3-6份、改性玻璃纤维15-20份、硅酮粉5-10份、氧化石墨烯表面改性碳纤维25-35份和相容剂6-8份。
通过采用上述技术方案，PEEK(聚醚醚酮)是主链结构中含有一个酮键和两个醚键的重复单元构成的高聚物，具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及良好的电性能，改性玻璃纤维具有耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高的优点，聚醚醚酮的热变形温度略差，当应用于汽车发动机部位时，摩托车发动机连杆受活塞推动的高速旋转，产生高温，连续气体性高温达到250℃，容易产生保持架燃烧或损毁情况，但当加入改性玻璃纤维时，热变形温度可提升至290-350℃，改性玻璃纤维明显提高了PEEK的耐热性，有助于后续PEEK材质的轴承保持架的推广应用。
多孔二氧化硅粉末具有高强度、高韧性、高流动性和小尺寸效应，与PEEK混合，可提高PEEK的致密性、光洁度和耐磨性能，同时多孔二氧化硅粉末包覆在改性玻璃纤维的外表面，进一步改善了改性玻璃纤维的耐磨性，有助于后续提高PEEK的耐磨性能。硅酮粉可显著改善PEEK的润滑性、脱模性和流动性，提高增强、填充体系工程塑料的表面光泽度，提高工程塑料的耐刮伤性；同时配合相容剂，改善了改性玻璃纤维、氧化石墨烯表面改性碳纤维与PEEK之间的粘结状态，增强了体系的粘结强度，提高体系的综合性能，同时硅酮粉还改善了改性玻璃纤维、氧化石墨烯表面改性碳纤维和多孔二氧化硅粉末在PEEK基体中的分散性，有助于后续体系中各组分混合均匀。
氧化石墨烯表面改性碳纤维具有较好的机械强度、相对易分散、高比表面积和耐热性等优点，与多孔二氧化硅粉末、硅酮粉混合，进一步改善PEEK的力学性能和耐热性能，多孔二氧化硅粉末能够包覆在氧化石墨烯表面改性碳纤维表面，进一步增大氧化石墨烯表面改性碳纤维的比表面积，改善氧化石墨烯表面改性碳纤维的韧性和耐磨性能，硅酮粉有助于氧化石墨烯表面改性碳纤维、多孔二氧化硅粉末和改性玻璃纤维分散，提高体系的分散性能，有助于改善体系的综合性能。
优选的，所述氧化石墨烯表面改性碳纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将碳纤维分散于氢氧化钠溶液中，浸泡1-2h，水洗，在氮气氛条件下，将碳纤维在200-250℃下加热0.5-1h，得到预处理碳纤维；
(2)将步骤(1)得到的预处理碳纤维和硅烷偶联剂混合，温度为80-85℃搅拌3-5h，然后用去离子水清洗，干燥，备用；
(3)将步骤(2)处理的碳纤维分散于无水乙醇中，然后加入氧化石墨烯，在温度5-10℃下搅拌4-8h，得到氧化石墨烯表面改性碳纤维。
通过采用上述技术方案，碳纤维具有密度低、比性能高、非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好、热膨胀系数小且具有各向异性、耐腐蚀性好等优点，氢氧化钠溶液对碳纤维进行预处理，氢氧化钠溶液对碳纤维表面进行一定程度的剥蚀，使碳纤维表面变得粗糙，增大碳纤维的比表面积，然后将碳纤维进一步加热，不仅去除碳纤维表面的有机杂质，进一步改善碳纤维的比表面积，而且提高碳纤维的结晶度和有序性，进而提高碳纤维的强度和模量。
预处理的碳纤维和硅烷偶联剂混合，采用硅烷偶联剂对预处理的碳纤维进行改性，预处理的碳纤维表面的羟基与硅烷偶联剂中的Si-OH反应生成Si-O-Si结合，同时使得预处理的碳纤维表面具有-NH2基团，加入氧化石墨烯后，-NH2基团与氧化石墨烯表面的羧基等活性基团反应，在预处理的碳纤维表面形成碳长链，从而提升了预处理的碳纤维和氧化石墨烯的交联网络性能，提高了预处理的碳纤维的耐热性、力学性能和表面活性；另外，在后续应用于工程塑料中，氧化石墨烯分散在聚合物基体中，提高改性碳纤维与聚合物基体之间的粘附力，进而提高了体系整体的粘结性能。
优选的，步骤(1)得到的预处理碳纤维、硅烷偶联剂和氧化石墨烯的质量比为1g:0.08-0.12g:0.2-0.6mg。
通过采用上述技术方案，进一步限定预处理的碳纤维、硅烷偶联剂和氧化石墨烯的质量比，得到耐热性强和力学性能高的氧化石墨烯表面改性碳纤维，预处理的碳纤维表面的羟基与硅烷偶联剂中的Si-OH反应生成Si-O-Si结合，使得预处理的碳纤维表面具有-NH2基团，-NH2基团与氧化石墨烯表面的羧基等活性基团反应，使预处理的碳纤维与氧化石墨烯形成交联网络结构，进而改善了预处理的碳纤维的力学性能和耐热性。
优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
通过采用上述技术方案，马来酸酐接枝相容剂能够改善硅酮粉与PEEK之间的相容性，同时调节多孔二氧化硅粉末、改性玻璃纤维和氧化石墨烯表面改性碳纤维之间的相容性，进而提高PEEK的拉伸、冲击强度，改善加工流变性，提高表面光洁度。
优选的，所述改性玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将玻璃纤维浸泡在柠檬酸中，在35-40℃下浸泡1-2h，然后水洗，过滤，干燥，备用；(2)将凹凸棒土纳米棒晶束分散于乙醇中，加入步骤(1)处理的玻璃纤维，在温度30-35℃下超声1-3h，然后加入木粉，搅拌30-50min，过滤，干燥，得到玻璃纤维。
通过采用上述技术方案，柠檬酸具有强酸性，能够与玻璃纤维表面的部分碱金属氧化物发生反应生成可溶性的碱金属盐，使玻璃纤维表面变得粗糙，形成微孔等结构，增大了玻璃纤维表面的比表面积；凹凸棒土纳米棒晶束具有较好的补强性能、粘结性能以及具有较高的热稳定性，凹凸棒土纳米棒晶束能够负载在玻璃纤维表面以及微孔结构内，木粉能够包覆在玻璃纤维的表面，进一步提高凹凸棒土纳米棒晶束和玻璃纤维之间的粘结性，进一步有助于改善玻璃纤维的耐热性和热变形温度。
优选的，所述凹凸棒土纳米棒晶束的直径50-80nm，长度3-6μm。
通过采用上述技术方案，凹凸棒土纳米棒晶束具有较好的分散性、补强性能和耐热性能，应用于改性玻璃纤维，有助于提高玻璃纤维的强度和耐热性能。
优选的，所述凹凸棒土纳米棒晶束、步骤(1)处理的玻璃纤维和木粉的质量比为0.5-0.9:1:0.1-0.3。
通过采用上述技术方案，进一步限定凹凸棒土纳米棒晶束、步骤(1)处理的玻璃纤维和木粉的质量比，得到耐热性能好、力学性能优的改性玻璃纤维，凹凸棒土纳米棒晶束能够负载在玻璃纤维表面以及微孔结构内，木粉能够包覆在玻璃纤维的表面，进一步提高凹凸棒土纳米棒晶束和玻璃纤维之间的粘结性，进一步有助于改善玻璃纤维的强度、耐热性和热变形温度。
优选的，所述多孔二氧化硅粉末的粒径为30-50nm，二氧化硅上的介孔的孔径为1-3nm。
通过采用上述技术方案，多孔二氧化硅粉末具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能，应用于PEEK中，改善PEEK的致密性、光洁度和耐磨性能。
第二方面，本申请还提供了一种轴承保持架用工程塑料及其制造方法的制备方法，包括以下步骤：
S1、将PEEK、硅酮粉和相容剂在220-240℃下混炼，制得混炼料；
S2、将混炼料与多孔二氧化硅粉末、改性玻璃纤维和氧化石墨烯表面改性碳纤维放入双螺杆挤出机中挤出，造粒即制得轴承保持架用工程塑料。
通过采用上述技术方案，采用上述分步骤进行混合制备轴承保持架用工程塑料，使各原料混合均匀，容易加工，操作简单，共同改善轴承保持架用工程塑料的强度和耐热性能，有助于后续的工业化生产。
优选的，所述步骤(2)中，双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度210-220℃；二区到五区的温度360-380℃；六区到十区温度为385-390℃；模头温度为380-400℃。
通过采用上述技术方案，设置合适的各区温度，有助于各组分的均匀混合，进而有助于混合体系的均匀性。
综上所述，本申请具有如下有益效果：
1、本申请中聚醚醚酮的热变形温度略差，当应用于汽车发动机部位时，摩托车发动机连杆受活塞推动的高速旋转，产生高温，连续气体性高温达到250℃，容易产生保持架燃烧或损毁情况，但当加入改性玻璃纤维时，热变形温度可提升至290-350℃，改性玻璃纤维明显提高了PEEK的耐热性，有助于后续PEEK材质的轴承保持架的推广应用。
2、本申请中多孔二氧化硅粉末具有高强度、高韧性、高流动性和小尺寸效应，与PEEK混合，可提高PEEK的致密性、光洁度和耐磨性能，同时多孔二氧化硅粉末包覆在改性玻璃纤维的外表面，进一步改善了改性玻璃纤维的耐磨性，有助于后续提高PEEK的耐磨性能。。
3、本申请中硅酮粉可显著改善PEEK的润滑性、脱模性和流动性，提高增强、填充体系工程塑料的表面光泽度，提高工程塑料的耐刮伤性；同时配合相容剂，改善了改性玻璃纤维、氧化石墨烯表面改性碳纤维与PEEK之间的粘结状态，增强了体系的粘结强度，提高体系的综合性能，同时硅酮粉还改善了改性玻璃纤维、氧化石墨烯表面改性碳纤维和多孔二氧化硅粉末在PEEK基体中的分散性，有助于后续体系中各组分混合均匀。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例及对比例中所使用的原料均可通过市售获得；其中，相容剂为马来酸酐接枝相容剂，凹凸棒土纳米棒晶束的直径50-80nm，长度3-6μm；多孔二氧化硅粉末的粒径为30-50nm，二氧化硅上的介孔的孔径为1-3nm；硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-560。
氧化石墨烯表面改性碳纤维的制备例
制备例1-1
氧化石墨烯表面改性碳纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将0.5kg碳纤维分散于1L质量分数为25％的氢氧化钠溶液中，浸泡2h，水洗，在氮气氛条件下，将碳纤维在230℃下加热1h，得到预处理碳纤维；
(2)将步骤(1)得到的预处理碳纤维和硅烷偶联剂混合，温度为80℃搅拌4h，然后用去离子水清洗，干燥，备用；
(3)将步骤(2)处理的碳纤维分散于1L无水乙醇中，然后加入氧化石墨烯，在温8℃下搅拌6h，得到氧化石墨烯表面改性碳纤维，其中，步骤(1)得到的预处理碳纤维、硅烷偶联剂和氧化石墨烯的质量比为1g:0.08g:0.2mg。
制备例1-2
与制备例1-1的区别在于，步骤(2)中，不加入硅烷偶联剂。
制备例1-3
与制备例1-1的区别在于，步骤(1)中，不加入氧化石墨烯。
制备例1-4
与制备例1-1的区别在于，预处理碳纤维、硅烷偶联剂和氧化石墨烯的质量比为1g:0.12g:0.6mg。
制备例1-5
与制备例1-1的区别在于，预处理碳纤维、硅烷偶联剂和氧化石墨烯的质量比为1g:0.18g:0.05mg。
制备例1-6
与制备例1-1的区别在于，不进行步骤(1)。
改性玻璃纤维的制备例
制备例2-1
改性玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1.2kg玻璃纤维浸泡在2.5L质量分数为35％的柠檬酸中，在40℃下浸泡2h，然后水洗，过滤，干燥，备用；
(2)将凹凸棒土纳米棒晶束分散于2L无水乙醇中，加入步骤(1)处理的玻璃纤维，在温度35℃下超声1h，然后加入木粉，搅拌40min，过滤，干燥，得到玻璃纤维；其中，凹凸棒土纳米棒晶束、步骤(1)处理的玻璃纤维和木粉的质量比为0.5:1:0.1。
制备例2-2
与制备例2-1的区别在于，步骤(1)中，不添加凹凸棒土纳米棒晶束。
制备例2-3
与制备例2-1的区别在于，步骤(2)中，不添加木粉。
制备例2-4
与制备例2-1的区别在于，凹凸棒土纳米棒晶束、步骤(1)处理的玻璃纤维和木粉的质量比为0.9:1:0.3。
制备例2-5
与制备例2-1的区别在于，凹凸棒土纳米棒晶束、步骤(1)处理的玻璃纤维和木粉的质量比为1.3:1:0.05。
制备例2-6
与制备例2-1的区别在于，不进行步骤(1)。
实施例
实施例1
一种轴承保持架用工程塑料，以重量计，包括以下原料：PEEK 75kg、多孔二氧化硅粉末5kg、改性玻璃纤维18kg、硅酮粉7kg、氧化石墨烯表面改性碳纤维30kg和相容剂7kg。
上述轴承保持架用工程塑料的制备方法，包括以下步骤：S1、将PEEK、硅酮粉和相容剂在230℃下混炼，制得混炼料；
S2、将混炼料与多孔二氧化硅粉末、改性玻璃纤维和氧化石墨烯表面改性碳纤维放入双螺杆挤出机中挤出，造粒即制得轴承保持架用工程塑料；步骤(2)中，双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度210℃；二区到五区的温度360℃；六区到十区温度为385℃；模头温度为380℃。
氧化石墨烯表面改性碳纤维采用制备例1-1制备；改性玻璃纤维采用制备例2-1制备。
实施例2
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，氧化石墨烯表面改性碳纤维采用制备例1-2制备。
实施例3
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，氧化石墨烯表面改性碳纤维采用制备例1-3制备。
实施例4
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，氧化石墨烯表面改性碳纤维采用制备例1-4制备。
实施例5
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，氧化石墨烯表面改性碳纤维采用制备例1-5制备。
实施例6
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，氧化石墨烯表面改性碳纤维采用制备例1-6制备。
实施例7
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，改性玻璃纤维采用制备例2-2制备。
实施例8
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，改性玻璃纤维采用制备例2-3制备。
实施例9
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，改性玻璃纤维采用制备例2-4制备。
实施例10
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，改性玻璃纤维采用制备例2-5制备。
实施例11
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，改性玻璃纤维采用制备例2-6制备。
实施例12
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，以重量计，包括以下原料：PEEK 70kg、多孔二氧化硅粉末3kg、改性玻璃纤维15kg、硅酮粉5kg、氧化石墨烯表面改性碳纤维25kg和相容剂6kg。
实施例13
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，以重量计，包括以下原料：PEEK 80kg、多孔二氧化硅粉末6kg、改性玻璃纤维20kg、硅酮粉10kg、氧化石墨烯表面改性碳纤维35kg和相容剂8kg。
对比例
对比例1
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，以重量计，包括以下原料：PEEK 85kg、多孔二氧化硅粉末9kg、改性玻璃纤维25kg、硅酮粉13kg、氧化石墨烯表面改性碳纤维39kg和相容剂10kg。
对比例2
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，以重量计，包括以下原料：PEEK 65kg、多孔二氧化硅粉末1kg、改性玻璃纤维10kg、硅酮粉2kg、氧化石墨烯表面改性碳纤维22kg和相容剂4kg。
对比例3
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，不添加多孔二氧化硅粉末。
对比例4
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，不添加改性玻璃纤维。
对比例5
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，用等量的玻璃纤维代替改性玻璃纤维。
对比例6
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，不添加氧化石墨烯表面改性碳纤维。
对比例7
一种轴承保持架用工程塑料，与实施例1的区别在于，用等量的玻璃纤维代替氧化石墨烯表面改性碳纤维。
性能检测试验
将实施例1-13和对比例1-7制备得到的轴承保持架用工程塑料进行性能测试，
拉伸强度测试：按照GB1040-79标准测试拉伸强度。
抗压强度：按照GB/T39395-2020标准测试抗压强度。
冲击性能测试：按照GB/T 1043.1-2008标准测试。
热变形温度测试：按照ISO75标准测试，结果见表1。
表1实施例和对比例的测试数据
从表1可以看出，本申请实施例1、实施例4、实施例9和实施例12-13制备的轴承保持架用工程塑料具有较好的力学性能和耐热性能，拉伸强度达到160MPa，抗压强度达到370MPa，冲击强度达到62KJ/m2，热变形温度达到350℃，说明本申请制备的轴承保持架用工程塑料具有较优的耐热性，能够应用于摩托车发动机中，提高保持架的使用寿命。
实施例2氧化石墨烯表面改性碳纤维的制备中不加入硅烷偶联剂，从表1看出，相较于实施例1，力学性能和耐热性能明显下降，拉伸强度为140MPa，抗压强度为340MPa，冲击强度为45KJ/m2，热变形温度达到300℃，表明硅烷偶联剂能够与预处理碳纤维结合提高碳纤维的力学性能和耐热性。
实施例3氧化石墨烯表面改性碳纤维的制备中不加入氧化石墨烯，从表1看出，相较于实施例1，力学性能和耐热性能明显下降，拉伸强度为120MPa，抗压强度为320MPa，冲击强度为32KJ/m2，热变形温度达到290℃，表明不添加氧化石墨烯对于碳纤维的综合性能影响较大，氧化石墨烯能够改善碳纤维的力学性能和耐热性能。
实施例5改变预处理碳纤维、硅烷偶联剂和氧化石墨烯的质量比，从表1看出，实施例5的各种性能的测试数值明显差于实施例1和实施例4，但优于实施例2-3，表明预处理碳纤维、硅烷偶联剂和氧化石墨烯之间具有协同作用，预处理碳纤维表面的羟基与硅烷偶联剂中的Si-OH反应生成Si-O-Si结合，使得预处理碳纤维表面具有-NH2基团，-NH2基团与氧化石墨烯表面的羧基等活性基团反应，在预处理碳纤维表面形成碳长链，提升了预处理碳纤维和氧化石墨烯的交联网络性能，进而提高了预处理碳纤维的耐热性、力学性能和表面活性。
实施例6氧化石墨烯表面改性碳纤维的制备中不进行步骤(1)的处理，从表1看出，相较于实施例1，力学性能和耐热性能明显下降，表明氢氧化钠溶液对碳纤维表面进行一定程度的剥蚀，使碳纤维表面变得粗糙，然后将碳纤维进一步加热，不仅去除碳纤维表面的有机杂质，而且提高碳纤维的结晶度和有序性，进而提高碳纤维的强度和模量。
实施例7改性玻璃纤维的制备中不加入凹凸棒土纳米棒晶束，实施例8中不添加木粉，从表1看出，相较于实施例1，力学性能和耐热性能明显下降，表明凹凸棒土纳米棒晶束具有较好的补强性能、粘结性能以及具有较高的热稳定性，能够增强玻璃纤维的相应性能，木粉不仅具有较好的粘性，而且具有较好的耐热性，进而能够改善玻璃纤维的综合性能。
实施例10改变凹凸棒土纳米棒晶束、步骤(1)处理的玻璃纤维和木粉的质量比，从表1看出，实施例10的各种性能的测试数值明显差于实施例1和实施例9，但优于实施例7-8，表明凹凸棒土纳米棒晶束能够负载在玻璃纤维表面以及微孔结构内，木粉能够包覆在玻璃纤维的表面，进一步提高凹凸棒土纳米棒晶束和玻璃纤维之间的粘结性，进一步有助于改善玻璃纤维的耐热性和热变形温度。
实施例11改性玻璃纤维的制备中不进行步骤(1)的处理，从表1看出，相较于实施例1，力学性能和耐热性能明显下降，表明柠檬酸能够与玻璃纤维表面的部分碱金属氧化物发生反应生成可溶性的碱金属盐，使玻璃纤维表面变得粗糙，形成微孔等结构，增大了玻璃纤维表面的比表面积，有助于保障后续制品的性能。
对比例1-2改变轴承保持架用工程塑料的原料用量，从表1看出，相比于实施例1，拉伸强度、抗压强度、冲击强度和热变形温度均大幅度下降，表明各原料组分按照一定的含量配比使得PEEK具有较好的力学性能和耐热性能，各原料用量的变化影响轴承保持架用工程塑料的相应的性能。
对比例3不加入多孔二氧化硅粉末，从表1看出，相较于实施例1，力学性能和耐热性能明显下降，拉伸强度为95MPa，抗压强度为297MPa，冲击强度为20KJ/m2，热变形温度达到250℃，表明多孔二氧化硅粉末具有高强度、高韧性、高流动性和小尺寸效应，与PEEK混合可提高PEEK的致密性、光洁度和耐磨性能以及其它相应的性能。
对比例4不加入改性玻璃纤维，从表1看出，相较于实施例1，力学性能和耐热性能明显下降，拉伸强度为90MPa，抗压强度为292MPa，冲击强度为15KJ/m2，热变形温度达到240℃，表明改性玻璃纤维具有耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高的优点，进而提高工程塑料的相应的性能。
对比例6不添加氧化石墨烯表面改性碳纤维，从表1看出，相较于实施例1，力学性能和耐热性能明显下降，拉伸强度为89MPa，抗压强度为291MPa，冲击强度为13KJ/m2，热变形温度达到236℃，表明氧化石墨烯表面改性碳纤维具有较好的机械强度、相对易分散、高比表面积和耐热性等优点，进而有助于改善体系的综合性能。
对比例5用等量的玻璃纤维代替改性玻璃纤维，对比例7用等量的玻璃纤维代替氧化石墨烯表面改性碳纤维，从表1看出，相较于实施例1、对比例4和对比例6，力学性能和耐热性能明显下降，表明本申请制备的改性纤维以及氧化石墨烯表面改性碳纤维均具有较好的力学性能和耐热性能，后续进而提高工程塑料的相应的性能。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种轴承保持架用工程塑料，其特征在于，以重量份数计，包括以下原料：PEEK 70-80份、多孔二氧化硅粉末3-6份、改性玻璃纤维15-20份、硅酮粉5-10份、氧化石墨烯表面改性碳纤维25-35份和相容剂6-8份。
2.根据权利要求1所述的一种轴承保持架用工程塑料，其特征在于，所述氧化石墨烯表面改性碳纤维的制备方法，包括如下步骤：
（1）将碳纤维分散于氢氧化钠溶液中，浸泡1-2h，水洗，在氮气氛条件下，将碳纤维在200-250℃下加热0.5-1h，得到预处理碳纤维；
（2）将步骤（1）得到的预处理碳纤维和硅烷偶联剂混合，温度为80-85℃搅拌3-5h，然后用去离子水清洗，干燥，备用；
（3）将步骤（2）处理的碳纤维分散于无水乙醇中，然后加入氧化石墨烯，在温度5-10℃下搅拌4-8h，得到氧化石墨烯表面改性碳纤维。
3.根据权利要求2所述的一种轴承保持架用工程塑料，其特征在于，步骤（1）得到的预处理碳纤维、硅烷偶联剂和氧化石墨烯的质量比为1g:0.08-0.12g:0.2-0.6mg。
4.根据权利要求1所述的一种轴承保持架用工程塑料，其特征在于，所述相容剂为马来酸酐接枝相容剂。
5.根据权利要求1所述的一种轴承保持架用工程塑料，其特征在于，所述改性玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤：
（1）将玻璃纤维浸泡在柠檬酸中，在35-40℃下浸泡1-2h，然后水洗，过滤，干燥，备用；
（2）将凹凸棒土纳米棒晶束分散于乙醇中，加入步骤（1）处理的玻璃纤维，在温度30-35℃下超声1-3h，然后加入木粉，搅拌30-50min，过滤，干燥，得到玻璃纤维。
6.根据权利要求5所述的一种轴承保持架用工程塑料，其特征在于，所述凹凸棒土纳米棒晶束的直径50-80nm，长度3-6μm。
7.根据权利要求5所述的一种轴承保持架用工程塑料，其特征在于，所述凹凸棒土纳米棒晶束、步骤（1）处理的玻璃纤维和木粉的质量比为0.5-0.9:1:0.1-0.3。
8.根据权利要求1所述的一种轴承保持架用工程塑料，其特征在于，所述多孔二氧化硅粉末的粒径为30-50nm，二氧化硅上的介孔的孔径为1-3nm。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种轴承保持架用工程塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将PEEK、硅酮粉和相容剂在220-240℃下混炼，制得混炼料；
S2、将混炼料与多孔二氧化硅粉末、改性玻璃纤维和氧化石墨烯表面改性碳纤维放入双螺杆挤出机中挤出，造粒即制得轴承保持架用工程塑料。
10.根据权利要求1所述的一种轴承保持架用工程塑料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，双螺杆挤出机的工艺参数为：一区温度210-220℃；二区到五区的温度360-380℃；六区到十区温度为385-390℃；模头温度为380-400℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310571437.XA CN116751437A (zh) | 2023-05-20 | 2023-05-20 | 一种轴承保持架用工程塑料及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310571437.XA CN116751437A (zh) | 2023-05-20 | 2023-05-20 | 一种轴承保持架用工程塑料及其制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116751437A true CN116751437A (zh) | 2023-09-15 |
Family
ID=87955698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310571437.XA Pending CN116751437A (zh) | 2023-05-20 | 2023-05-20 | 一种轴承保持架用工程塑料及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116751437A (zh) |
-
2023
- 2023-05-20 CN CN202310571437.XA patent/CN116751437A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112940415B (zh) | 一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法 | |
| CN101747623A (zh) | 一种硫酸钙晶须玻纤复合增强尼龙材料及其制备方法 | |
| US20100130646A1 (en) | Method for manufacturing epoxy nanocomposite material containing vapor-grown carbon nanofibers and its products thereby | |
| CN114197205B (zh) | 一种改性碳纤维及其制备方法和用途 | |
| Li et al. | In situ fabrication of cellulose nanocrystal‐silica hybrids and its application in UHMWPE: Rheological, thermal, and wear resistance properties | |
| CN109438975A (zh) | 一种高强度尼龙复合材料及其制备方法 | |
| KR20200086123A (ko) | 오존 처리된 단일 벽 탄소나노튜브로 강화된 현무암 섬유 강화 에폭시 복합재료 및 이의 제조방법 | |
| CN116376197A (zh) | 一种聚四氟乙烯密封材料及其制备方法 | |
| CN1168781C (zh) | 自润滑纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN109880288B (zh) | 一种聚醚醚酮自润滑复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN111117224A (zh) | 一种低吸水玻纤增强聚酰胺材料及其制备方法 | |
| CN1861687A (zh) | 聚苯硫醚与聚碳酸酯纳米复合材料及其制备方法 | |
| CN116751437A (zh) | 一种轴承保持架用工程塑料及其制造方法 | |
| CN111363351A (zh) | 聚酰胺66组合物及其制备方法 | |
| CN110591360A (zh) | 一种改性陶瓷玻璃纤维增强pps复合材料的制备方法 | |
| CN100341942C (zh) | 聚苯撑苯并噁唑纤维/聚酰亚胺复合材料的制备方法 | |
| CN114574161A (zh) | 一种用于刹车片的摩擦材料 | |
| CN112759922A (zh) | 一种连续玄武岩纤维增强聚酰胺及其制备方法 | |
| CN113831732A (zh) | 低吸水率高韧性高温尼龙复合材料及其制备方法 | |
| CN114752204A (zh) | 一种耐磨聚苯醚自润滑复合材料及其制备方法与应用 | |
| RU2557625C1 (ru) | Способ получения арамидных нитей, модифицированных углеродными нанотрубками | |
| CN113292848A (zh) | 一种耐水解玻纤增强聚酰胺复合材料及其制备方法 | |
| CN113549298A (zh) | 一种耐磨性强的合成树脂及其制备方法 | |
| CN113416412A (zh) | 一种改善尺寸稳定的改性尼龙pa66树脂及其制备工艺 | |
| CN108950739B (zh) | 一种碳纤维的制备方法及含有其的高温尼龙复合材料 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |