專利名稱：一種高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工程塑料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚醚酰亞胺(簡稱PEI)是一種熱塑性的特種工程塑料，其熱穩(wěn)定性好，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為215°C，連續(xù)使用溫度可達(dá)170°C ;并且具有優(yōu)異的阻燃性能(氧指數(shù)大于47，發(fā)煙量低)，韌性、抗輻射性能和耐化學(xué)藥品性強(qiáng)，另外還有良好的介電性能，在寬廣的頻率和溫度范圍內(nèi)有穩(wěn)定的介電常數(shù)和介電損耗值以及極高的介電強(qiáng)度。PEI制品被廣泛應(yīng)用于航空、航天、電器、機(jī)械、化工、微電子等領(lǐng)域。由于其特殊的性能，經(jīng)常被選用于工程結(jié)構(gòu)材料、摩擦磨損材料及耐溫材料。這對材料的強(qiáng)度、耐摩擦磨損及高溫尺寸穩(wěn)定性提出了高要求。然 而純的PEI摩擦系數(shù)和磨損率偏大，不宜用作潤滑材料。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王黎欽等人發(fā)表了 “石墨填充聚醚酰亞胺摩擦學(xué)性能分析”(《潤滑與密封》第32卷第10期)，該文獻(xiàn)研究了不同含量石墨填充PEI基復(fù)合材料的摩擦磨損性能，采用該方法制備的耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料顏色為黑色，不利于制品的選材需要，限制了產(chǎn)品的應(yīng)用范圍，而且采用該方法制備的復(fù)合材料的物理機(jī)械性能比PEI也大幅降低。除此之外，國內(nèi)外未見其它耐磨聚醚酰亞胺的研究文獻(xiàn)和專利報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一發(fā)明目的在于克服當(dāng)前技術(shù)存在的不足和缺陷，解決聚醚酰亞胺摩擦系數(shù)大、磨損高的缺點(diǎn)，提供一種摩擦系數(shù)低、磨損小的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料本發(fā)明的第二發(fā)明目的在于提供一種摩擦系數(shù)低、磨損小的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第一發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料，由以下材料按質(zhì)量百分比組成聚醚酰亞胺80 99% ；聚四氟乙烯0· 5 20% ；潤滑劑O. 5 2.5%。本發(fā)明優(yōu)選，所述聚醚酰亞胺是由雙酚A型二酐、間苯二胺及調(diào)聚劑在二甲基乙酰胺溶劑中于200-300 1縮聚而得，其密度為1.27±0. 02g/cm3,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為210-220V ;優(yōu)選的該聚醚酰亞胺可以提供復(fù)合材料更高的耐熱性能和物理機(jī)械性能。本發(fā)明優(yōu)選，所述調(diào)聚劑為苯酐或苯胺，所述調(diào)節(jié)劑可以有效控制聚醚酰亞胺的分子量和分子量分布。本發(fā)明優(yōu)選，所述聚四氟乙烯為粉末狀，相對分子質(zhì)量為500-800萬，結(jié)晶度92-95%，熔融溫度320-340°C，優(yōu)選的聚四氟乙烯可以提供聚醚酰亞胺復(fù)合材料更高的耐磨性能和加工性能。
本發(fā)明優(yōu)選，所述潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、硅酮粉中的一種或兩種。本發(fā)明優(yōu)選，所述潤滑劑為分解溫度大于375°C的硅酮粉。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明第二發(fā)明目的，辦法明采用如下技術(shù)方案一種高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟(I)將聚醚酰亞胺放置于150_180°C的真空干燥箱中干燥4_6小時(shí)，然后按照一定配比準(zhǔn)確稱量聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯、潤滑劑，加入到高速攪拌機(jī)中攪拌5 20分鐘；(2)將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為260 290°C，310 320°C，330 350°C，330 350°C，330 3500C，340 360°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為250 330r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為24 35r/min,進(jìn)而將物料共混熔融擠出粒條；(3)將上述經(jīng)擠出機(jī)口模出來的粒條通過鋼質(zhì)傳輸帶輸送，在傳輸帶上方設(shè)置有3-6個(gè)風(fēng)扇對粒條進(jìn)行冷卻，風(fēng)干后的粒條進(jìn)入切粒機(jī)進(jìn)行切粒。本發(fā)明的有益效果(I)聚四氟乙烯是塑料中摩擦系數(shù)最低的一種塑料，而且具有耐高溫、耐腐蝕及優(yōu)異的電氣性能，采用聚四氟乙烯來改善聚醚酰亞胺的摩擦性能，一方面可以大大降低復(fù)合材料的摩擦系數(shù)，減少磨損量，而且不會影響復(fù)合材料的其它物理機(jī)械性能；另一方面，相比石墨、二硫化鑰等摩擦材料，聚四氟乙烯本身為白色，可以方便地染成其它顏色；(2)本發(fā)明的聚醚酰亞胺復(fù)合材料在擠出造粒時(shí)采用輸送帶進(jìn)行輸送，與傳統(tǒng)的先將粒條經(jīng)過水槽水冷，然后再風(fēng)干的牽引方式相比，該方法可以有效降低復(fù)合材料的含水率，從而減少材料在注塑加工前的烘干成本，提高材料的綜合性能和制品合格率；(3)本發(fā)明的復(fù)合材料制備工藝簡單、成本較低，可以在常規(guī)的雙螺桿擠出機(jī)上進(jìn)行加工，所制備的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料具有高潤滑、低磨損的特性，綜合物理力學(xué)性能優(yōu)異，可做為一種固體自潤滑材料應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械、化工等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開的一種高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法，按質(zhì)量百分比含量計(jì)算包含聚醚酰亞胺80 99 %，聚四氟乙烯O. 5 20 %，潤滑劑O. 5 2. 5 %。其中，聚四氟乙烯做為潤滑材料可以有效降低聚醚酰亞胺的摩擦系數(shù)，改善其磨損性能，另一方面，聚四氟乙烯做為一種白色粉末，不會對復(fù)合材料的顏色造成太大影響，可以方便地染成其它顏色；潤滑劑的加入將有效改善材料在加工過程中與機(jī)器設(shè)備的摩擦，降低能耗，以及提高復(fù)合材料的流動(dòng)性和脫模性。在以下實(shí)施例中，所用的聚醚酰亞胺為沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新公司的Ultem 1000-1000，所用聚四氟乙烯為日本大金公司的M-33，潤滑劑為星貝達(dá)(北京)化工材料有限公司的硅酮粉ST-LS100。
實(shí)施例I按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比聚醚酰亞胺98. 5 %，聚四氟乙烯I %，潤滑劑
O.5%。首先將聚醚酰亞胺放置于150°C的真空干燥箱中干燥4小時(shí)，然后將準(zhǔn)確稱量的聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯、潤滑劑，加入到高速攪拌機(jī)中攪拌5分鐘。
將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))2600C，310°C，330°C，350°C，350°C，340°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為280r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為26r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；上述經(jīng)擠出機(jī)口模出來的粒條通過鋼質(zhì)傳輸帶輸送到切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得到長度為3 5mm的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料。實(shí)施例2按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比聚醚酰亞胺96.5%，聚四氟乙烯3%，潤滑劑
O.5%。首先將聚醚酰亞胺放置于170°C的真空干燥箱中干燥4小時(shí)，然后將準(zhǔn)確稱量的聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯、潤滑劑，加入到高速攪拌機(jī)中攪拌8分鐘；將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))2700C，310°C，330°C，340°C，340°C，360°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為280r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為29r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；上述經(jīng)擠出機(jī)口模出來的粒條通過鋼質(zhì)傳輸帶輸送到切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得到長度為3 5mm的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料。實(shí)施例3按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比聚醚酰亞胺94. 2 %，聚四氟乙烯5 %，潤滑劑
O.8%。首先將聚醚酰亞胺放置于180°C的真空干燥箱中干燥4小時(shí)，然后將準(zhǔn)確稱量的聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯、潤滑劑，加入到高速攪拌機(jī)中攪拌5分鐘；將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))2900C，3200C，3500C，350°C，350°C，360°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為330r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為35r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；上述經(jīng)擠出機(jī)口模出來的粒條通過鋼質(zhì)傳輸帶輸送到切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得到長度為3 5mm的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料。實(shí)施例4按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比聚醚酰亞胺98.2%，聚四氟乙烯1%，潤滑劑
O.8%。首先將聚醚酰亞胺放置于160°C的真空干燥箱中干燥6小時(shí)，然后將準(zhǔn)確稱量的聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯、潤滑劑，加入到高速攪拌機(jī)中攪拌10分鐘；將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))2800C，3200C，3400C，350°C，350°C，360°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為310r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為30r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；上述經(jīng)擠出機(jī)口模出來的粒條通過鋼質(zhì)傳輸帶輸送到切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得到長度為3 5mm的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料。實(shí)施例5按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比聚醚酰亞胺79%，聚四氟乙烯20%，潤滑劑1%。首先將聚醚酰亞胺放置于180°C的真空干燥箱中干燥4小時(shí)，然后將準(zhǔn)確稱量的聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯、潤滑劑，加入到高速攪拌機(jī)中攪拌15分鐘；將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))2600C，310°C，330°C，350°C，350°C，360°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為300r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為29r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；上述經(jīng)擠出機(jī)口模出來的粒條通過鋼質(zhì)傳輸帶輸送到切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得到長度為3 5mm的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料。對比例I按以下質(zhì)量百分比組成進(jìn)行配比聚醚酰亞胺99. 5%，潤滑劑O. 5%。首先將聚醚酰亞胺放置于150°C的真空干燥箱中干燥4小時(shí)，然后將準(zhǔn)確稱量的聚醚酰亞胺、潤滑劑，加入到高速攪拌機(jī)中攪拌5分鐘。將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各段溫度分別為(共六區(qū))2600C，310°C，330°C，350°C，350°C，340°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為280r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為26r/min，進(jìn)而將物料共混熔融擠出；上述經(jīng)擠出機(jī)口模出來的粒條通過鋼質(zhì)傳輸帶輸送到切粒機(jī)進(jìn)行切粒，即可得到長度為3 5mm的聚醚酰亞胺復(fù)合材料。上述實(shí)施例中所得材料的物理力學(xué)性能和耐磨性能如下表所示

權(quán)利要求
1.一種高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料，由以下材料按質(zhì)量百分比組成 聚醚酰亞胺80 99% ; 聚四氟乙烯0. 5 20% ； 潤滑劑O. 5 2. 5%。
2.如權(quán)利要求I所述的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料，其特征在于所述聚醚酰亞胺是由雙酚A型二酐、間苯二胺及調(diào)聚劑在二甲基乙酰胺溶劑中于200-300°C縮聚而得，其密度為I. 27±0. 02g/cm3，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為210_220°C。
3.如權(quán)利要求2所述的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料，其特征在于所述調(diào)聚劑為苯酐或苯胺。
4.如權(quán)利要求I所述的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料，其特征在于所述聚四氟乙烯為粉末狀，相對分子質(zhì)量為500-800萬，結(jié)晶度92-95%，熔融溫度320_340°C。
5.如權(quán)利要求I所述的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料，其特征在于所述潤滑劑為季戊四醇硬脂酸酯、硅酮粉中的一種或兩種混合。
6.如權(quán)利要求5所述的高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料，其特征在于所述潤滑劑為分解溫度大于375°C的娃酮粉。
7.如權(quán)利要求1-6所述的任一高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將聚醚酰亞胺放置于150-180°C的真空干燥箱中干燥4-6小時(shí)，然后按照一定配比準(zhǔn)確稱量聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯、潤滑劑，加入到高速攪拌機(jī)中攪拌5 20分鐘； (2)將攪拌均勻的上述物料加入到平行雙螺桿擠出機(jī)的料斗中，設(shè)定擠出機(jī)從料斗到模頭的各加熱段溫度分別為260 290°C，310 320°C，330 350°C，330 350°C，330 3500C，340 360°C，主機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為250 330r/min，料斗進(jìn)料螺桿的轉(zhuǎn)速為24 35r/min,進(jìn)而將物料共混熔融擠出粒條； (3)將上述經(jīng)擠出機(jī)口模出來的粒條通過鋼質(zhì)傳輸帶輸送，在傳輸帶上方設(shè)置有3-6個(gè)風(fēng)扇對粒條進(jìn)行冷卻，風(fēng)干后的粒條進(jìn)入切粒機(jī)進(jìn)行切粒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高耐磨聚醚酰亞胺復(fù)合材料，由以下材料按質(zhì)量百分比組成聚醚酰亞胺80～99％；聚四氟乙烯0.5～20％；潤滑劑0.5～2.5％；本發(fā)明還公開了上述復(fù)合材料的制備方法；本發(fā)明采用采用聚四氟乙烯來改善聚醚酰亞胺的摩擦性能，一方面可以大大降低復(fù)合材料的摩擦系數(shù)，減少磨損量，而且不會影響復(fù)合材料的其它物理機(jī)械性能；另一方面，相比石墨、二硫化鉬等摩擦材料，聚四氟乙烯本身為白色，可以方便地染成其它顏色。
文檔編號C08G73/10GK102942789SQ20121049948
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者郝源增, 任萍, 郝建鑫, 袁海兵 申請人:廣州聚賽龍新材料科技有限公司