CN1259599A - 自润滑织物薄层复合材料及其制备方法 - Google Patents

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陶江
杨生荣
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本发明公开了一种自润滑织物薄层复合材料及其制备方法。本发明由一种PTFE纤维和至少一种或多种其它纤维纺织而成的纤维交织物,以及为使该织物提高强度而浸渍到其中的耐磨性浸渍材料组成。织物的一个表面可以根据调整PTFE纤维与其他纤维的比例,控制织物的摩擦系数和耐磨性,另一个表面通过采取不同织物组织结构,使可粘性纤维大比例暴露,从而易于通过粘接剂粘贴于金属或非金属表面。这种材料粘贴到金属或非金属材料表面可以起到减低摩擦和磨损的作用。适用于－50—250℃温度范围使用的机械运动部件的自润滑衬垫等。

Description

自润滑织物薄层复合材料及其制备方法
本发明属于纤维织物薄层自润滑复合材料及其制备方法。
聚四氟乙烯(PTFE)具有十分优异的化学稳定性和耐高低温性能(-250-280℃)、良好的润滑性，因此，作为润滑材料受到人们的广泛关注。然而，其强度低，易变形、导热差，十分不耐磨等弱点，极大的限制了其作为机械润滑部件的应用。为了改进这些缺点，人们采取了许多措施，典型的办法有：填加多种填料改善其耐磨性，例如填加15-25％重量比的玻璃纤维，就可使其耐磨性提高2-3个数量级。也有在低碳钢板表面烧结一层青铜粉或铜网，在其上继而辊压一层PTFE或者其与其他填充剂构成的混合物，而制成的三层自润滑复合材料。这种结构大幅度改善了填充PTFE导热性差，整体膨胀变形引起的尺寸不稳定等缺点。采取喷涂等方法制成涂层形式的使用方法，同样可以收到三层自润滑材料类似的效果。但上述方法仍存在着材料承载能力低，不适于在特殊形状的部件上使用等缺点。
本发明的目的在于提供一种自润滑织物薄层复合材料及其制备方法。
一种自润滑织物薄层复合材料，其特征在于由一种PTFE纤维和至少一种或多种其它纤维纺织而成的纤维交织物，以及浸渍到交织物的耐磨性浸渍材料组成；纤维交织物由PTFE纤维/(PTFE纤维+其它纤维)＝0.1-0.9(重量比)组成，其它纤维选用芳香聚酰胺纤维、脂肪聚酰胺纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或几种；浸渍材料含量为纤维交织物重量的5-35％，织物厚度为0.20-0.60mm；浸渍材料由酚醛环氧树脂50-85％，羟基丁晴树脂3-18％，PTFE粉末5-25％，金属氧化物粉末5-15％组成(重量百分含量)，其中金属氧化物粉选用一氧化铅，四氧化三铅，氧化镉中的一种。
一种自润滑织物薄层复合材料，其特征在于由一种PTFE纤维和至少一种或多种其它纤维纺织而成的纤维交织物，以及浸渍到交织物的耐磨性浸渍材料组成；纤维交织物由PTFE纤维/(PTFE纤维+其它纤维)＝0.1-0.9(重量比)组成，其它纤维选用芳香聚酰胺纤维、脂肪聚酰胺纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或几种；浸渍材料含量为纤维交织物重量的5-35％；织物厚度为0.20-0.60mm；浸渍材料由聚酰胺酰亚胺55-75％，PTFE粉末10-35％，金属氧化物粉末5-15％组成(重量百分含量)，其中金属氧化物粉选用一氧化铅，四氧化三铅，氧化镉中的一种。
本发明材料的制备方法：纤维交织物编织；配置交织物浸渍材料；喷涂浸渍材料；织物辊轧定型。喷涂浸渍材料和辊轧定型方法是，先用油漆喷枪在0.1MPa气压下喷涂到上述织物表面，然后，在50-80℃烘干后，在辊轧机上辊轧成型。
一种自润滑织物薄层复合材料的制备方法，其特征在于由一种PTFE纤维和至少一种或多种其它纤维纺织而成厚度为0.20-0.60mm的交织物，纤维交织物由PTFE纤维/(PTFE纤维+其它纤维)＝0.1-0.9(重量比)组成，其它纤维选用芳香聚酰胺纤维、脂肪聚酰胺纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或几种；将由酚醛环氧树脂50-85％，羟基丁晴树脂3-18％，PTFE粉末5-25％，金属氧化物粉末5-15％组成(重量百分含量)组成的浸渍材料，其中金属氧化物粉选用一氧化铅，四氧化三铅，氧化镉中的一种；用丙酮和无水乙醇按1∶1的比例调成固体含量为15-30％的浸渍液，喷涂到纤维交织物上，使浸渍材料含量为纤维交织物重量的5-35％；在50-80℃下烘干后，在辊轧机上辊轧成型。
一种自润滑织物薄层复合材料的制备方法，其特征在于由一种PTFE纤维和至少一种或多种其它纤维纺织而成厚度为0.20-0.60mm的交织物，纤维交织物由PTFE纤维/(PTFE纤维+其它纤维)＝0.1-0.9(重量比)组成，其它纤维选用芳香聚酰胺纤维、脂肪聚酰胺纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或几种；将由组成聚酰胺酰亚胺55-75％，PTFE粉末10-35％，金属氧化物粉末5-15％(重量百分含量)组成的浸渍材料，其中金属氧化物粉选用一氧化铅，四氧化三铅，氧化镉中的一种；用二甲基甲酰胺调成固体含量为15-30％的浸渍液，喷涂到纤维交织物上，使浸渍材料含量为纤维交织物重量的5-35％；在50-80℃下烘干后，在辊轧机上辊轧成型。
上述材料织物的一个表面可以根据调整PTFE纤维与其他纤维的比例，控制织物的摩擦系数和耐磨性，另一个表面通过采取不同织物组织结构，使可粘性纤维大比例暴露，从而易于通过粘接剂粘贴于金属或非金属表面。
本方法制备的材料不仅结构科学合理，可改善PTFE固有的许多弱点，特别是采取纤维形式使用可以使材料的承载能力大大提高(为一般填充PTFE的10-30倍)，而且其摩擦磨损性能可以根据改变织物的结构和浸渍材料来调整。其产品可以通过粘接剂简单地粘接到金属或非金属材料表面，制成适用于-50-250℃温度范围使用如导轨、轴承或衬垫等机械运动部件的自润滑衬垫。
本发明材料，用来制造卷成轴套等材料时，可以在常温-300℃的固化温度下使粘接剂固化实现与金属或非金属底材的结合。从方法上较之三层复合材料大大降低了加工温度，而且不用还原性气氛保护，在降低了生产成本的同时，还大大降低了生产的不安全因素。从性能上，较之三层复合材料和涂层形式的承载能力更高，同时，具有较涂层长得多的耐磨寿命。
例1
将PTFE纤维和芳纶纤维采取斜纹方式织布，纤维比例为PTFE纤维/(PTFE纤维+芳纶纤维)＝0.5，织物厚度为0.35mm。
将酚醛环氧树脂70％，羟基丁晴树脂8％，PTFE粉末10％，一氧化铅粉末12％。用丙酮和无水乙醇调成固体含量为25％的浸渍液。用油漆喷枪在0.1MPa气压下，将织物重量的15％的浸渍液喷涂到上述织物表面，然后，在70℃烘箱中烘烤30分钟后，在辊轧机上于3吨条件下辊轧成型。
用酚醛环氧粘接剂将上述自润滑薄层织物材料粘贴于不锈钢(1Cr18Ni9Ti)表面，在施加0.3MPa压力条件下，于180℃固化2小时。
将上述材料，在MM-200型摩擦磨损试验机上，于196N负荷和0.42m/s速度条件下，摩擦120分钟，其摩擦系数为0.22，磨痕宽度为2.8mm。
例2
保持其它条件不变，改变例1中纤维比例为PTFE纤维/(PTFE纤维+芳纶纤维)＝0.8，制备材料。
将上述材料，在MM-200型摩擦磨损试验机上，于196N负荷和0.42m/s速度条件下，摩擦120分钟，其摩擦系数为0.20，磨痕宽度为3.4mm。
例3
将PTFE纤维和诺曼克斯纤维采取缎纹方式织布，纤维比例为PTFE纤维/(PTFE纤维+诺曼克斯纤维纤维)＝0.3，织物厚度0.40mm。
将酚醛环氧树脂75％，羟基丁晴树脂7％，PTFE粉末8％，氧化镉粉末10％。用丙酮和无水乙醇调成固体含量为30％的浸渍液，用油漆喷枪在0.1MPa气压下，将织物重量的20％的浸渍喷涂到上述织物表面，然后，在60℃烘箱中烘烤30分钟后，在辊轧机上于3吨条件下辊轧成型。
将上述材料用酚醛环氧粘接剂，将上述自润滑薄层织物材料粘贴于铜合金表面，在施加0.3MPa压力条件下，于180℃固化2小时。
将上述材料，在MM-200型摩擦磨损试验机上，于196N负荷和0.84m/s速度条件下，摩擦120分钟，其摩擦系数为0.18，磨痕宽度为4.1mm。
例4
将PTFE纤维和玻璃纤维采取斜纹方式织布，纤维比例为PTFE纤维/(PTFE纤维+玻璃纤维)＝0.4，织物厚度0.30mm。
将聚酰胺酰亚胺75％，PTFE粉末15％，金属氧化物粉末10％。用二甲基甲酰胺调成固体含量为20％的浸渍液。用油漆喷枪在0.1MPa气压下，将织物重量的25％的浸渍喷涂到上述织物表面，然后，在80℃烘箱中烘烤30分钟后，在辊轧机上于3吨条件下辊轧成型。
将上述材料用35％含量的聚酰胺酰亚胺粘接剂粘贴于不锈钢(1Cr18Ni9Ti)表面，在施加0.3MPa压力条件下，于300℃下固化1.5小时。
将上述材料，在MM-200型摩擦磨损试验机上，于196N负荷和0.42m/s速度条件下，摩擦120分钟，其摩擦系数为0.19，磨痕宽度为3.2mm。
例5
将PTFE纤维和脂肪聚酰胺纤维采取缎纹方式织布，纤维比例为PTFE纤维/(PTFE纤维+脂肪聚酰胺纤维)＝0.6，织物厚度0.32mm。
将酚醛环氧树脂75％，羟基丁晴树脂8％，PTFE粉末8％，金属氧化物粉末9％。用丙酮和无水乙醇调成固体含量为20％的浸渍液。用油漆喷枪在0.1MPa气压下，将织物重量的18％的浸渍喷涂到上述织物表面，然后，在60℃烘箱中烘烤30分钟后，在辊轧机上于3吨条件下辊轧成型。
用酚醛环氧粘接剂将上述自润滑薄层织物材料粘贴于铝合金表面，在施加0.3MPa压力条件下，于180℃固化2小时。
将上述材料，在MM-200型摩擦磨损试验机上，于196N负荷和0.42m/s速度条件下，摩擦120分钟，其摩擦系数为0.23，磨痕宽度为3.7mm。
例6
将PTFE纤维与芳纶和诺曼克斯纤维采取缎纹方式织布，PTFE纤维比例为/(PTFE纤维+芳纶纤维+诺曼克斯纤维)＝0.3，芳纶纤维∶诺曼克斯纤维＝1∶1。织物厚度为0.45mm。
将酚醛环氧树脂75％，羟基丁晴树脂13％，PTFE粉末5％，金属氧化物粉末7％。调成固体含量为25％的浸渍液。用油漆喷枪在0.1MPa气压下，将织物重量的30％的浸渍喷涂到上述织物表面，然后，在70℃烘箱中烘烤30分钟后，在辊轧机上于3吨条件下辊轧成型。
用酚醛环氧粘接剂将上述自润滑薄层织物材料粘贴于铝合金表面，在施加0.3MPa压力条件下，于180℃固化2小时。
将上述材料，在MM-200型摩擦磨损试验机上，于196N负荷和0.42m/s速度条件下，摩擦120分钟，其摩擦系数为0.18，磨痕宽度为2.9mm。
例7
保持其它条件不变，改变纤维比例芳纶纤维∶诺曼克斯纤维＝1∶0.8。
将上述材料，在MM-200型摩擦磨损试验机上，于196N负荷和0.42m/s速度条件下，摩擦120分钟，其摩擦系数为0.18，磨痕宽度为2.7mm。
例8
将上述例4中制备的材料，在旋转栓盘式高温摩擦磨损试验机上，于250℃环境中，10MPa和0.5m/s条件下，摩擦480分钟，其摩擦系数为0.08，磨痕深度为0.12mm。
例9
将上述例3中制备的材料，在往复摩擦磨损试验机上，于常温环境中，125MPa和0.5m/s条件下，摩擦120分钟，其摩擦系数为0.11，磨痕深度为0.19mm。
例10
由上述例3中的薄层自润滑织物粘贴于不锈钢表面制备的材料，在旋转栓盘式高温摩擦磨损试验机上，于常温环境中，50MPa和0.5m/s条件下，摩擦120分钟，其摩擦系数为0.08，磨痕深度为0.10mm。
例11
由上述例3中的薄层自润滑织物粘贴于PI表面制备的材料，在旋转栓盘式高温摩擦磨损试验机上，于常温环境中，10MPa和0.5m/s条件下，摩擦120分钟，其摩擦系数为0.12，磨痕深度为0.11mm。

Claims (4)

1.一种自润滑织物薄层复合材料，其特征在于由一种PTFE纤维和至少一种或多种其它纤维纺织而成的纤维交织物，以及浸渍到交织物的耐磨性浸渍材料组成；纤维交织物由PTFE纤维/(PTFE纤维+其它纤维)＝0.1-0.9(重量比)组成，其它纤维选用芳香聚酰胺纤维、脂肪聚酰胺纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或几种；浸渍材料含量为纤维交织物重量的5-35％；织物厚度为0.20-0.60mm；浸渍材料由酚醛环氧树脂50-85％，羟基丁晴树脂3-18％，PTFE粉末5-25％，金属氧化物粉末5-15％组成(重量百分含量)，其中金属氧化物粉选用一氧化铅，四氧化三铅，氧化镉中的一种。
2.一种自润滑织物薄层复合材料，其特征在于由一种PTFE纤维和至少一种或多种其它纤维纺织而成的交织物，以及浸渍到交织物的耐磨性浸渍材料组成；纤维交织物由PTFE纤维/(PTFE纤维+其它纤维)＝0.1-0.9(重量比)组成，其它纤维选用芳香聚酰胺纤维、脂肪聚酰胺纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或几种；浸渍材料含量为纤维交织物重量的5-35％；织物厚度为0.20-0.60mm；浸渍材料由聚酰胺酰亚胺55-75％，PTFE粉末10-35％，金属氧化物粉末5-15％组成(重量百分含量)，其中金属氧化物粉选用一氧化铅，四氧化三铅，氧化镉中的一种。
3.一种自润滑织物薄层复合材料的制备方法，其特征在于由一种PTFE纤维和至少一种或多种其它纤维纺织而成厚度为0.20-0.60mm的交织物，纤维交织物由PTFE纤维/(PTFE纤维+其它纤维)＝0.1-0.9(重量比)组成，其它纤维选用芳香聚酰胺纤维、脂肪聚酰胺纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或几种；将由酚醛环氧树脂50-85％，羟基丁晴树脂3-18％，PTFE粉末5-25％，金属氧化物粉末5-15％组成(重量百分含量)组成的浸渍材料，其中金属氧化物粉选用一氧化铅，四氧化三铅，氧化镉中的一种；用丙酮和无水乙醇按1∶1的比例调成固体含量为15-30％的浸渍液，喷涂到纤维交织物上，使浸渍材料含量为纤维交织物重量的5-35％；在50-80℃下烘干后，在辊轧机上辊轧成型。
4.一种自润滑织物薄层复合材料的制备方法，其特征在于由一种PTFE纤维和至少一种或多种其它纤维纺织而成厚度为0.20-0.60mm的交织物，纤维交织物由PTFE纤维/(PTFE纤维+其它纤维)＝0.1-0.9(重量比)组成，其它纤维选用芳香聚酰胺纤维、脂肪聚酰胺纤维、聚酯纤维、玻璃纤维中的一种或几种；将由组成聚酰胺酰亚胺55-75％，PTFE粉末10-35％，金属氧化物粉末5-15％(重量百分含量)组成的浸渍材料，其中金属氧化物粉选用一氧化铅，四氧化三铅，氧化镉中的一种；用二甲基甲酰胺调成固体含量为15-30％的浸渍液，喷涂到纤维交织物上，使浸渍材料含量为纤维交织物重量的5-35％；在50-80℃下烘干后，在辊轧机上辊轧成型。
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