一种聚四氟乙烯复合材料，轴承用聚四氟乙烯复合保持架及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种聚四氟乙烯复合材料，轴承用聚四氟乙烯复合保持架及其制备方法。聚四氟乙烯复合材料由以下质量百分比的组分组成：偶联剂改性的纳米三氧化二铝3～8％，二硫化钼2～5％，聚四氟乙烯90～95％。本发明专利技术的聚四氟乙烯复合材料，采用聚四氟乙烯、偶联剂改性纳米三氧化二铝与二硫化钼复配制成，其中纳米三氧化二铝热导率大、粒径小能显著改善复合材料的抗压性、热传导性和耐磨性，纳米三氧化二铝经偶联剂改性后可提高材料表面活性，增加表面结合力；二硫化钼可增强复合材料的摩擦磨损性能；该复合材料具有优良的自润滑性能和较高的拉伸强度，抗压性、热传导性和摩擦磨损性能得到明显改善，满足了超低温高速轴承对保持架的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子复合材料制造
，具体涉及一种聚四氟乙烯复合材料，轴承用聚四氟乙烯复合保持架及其制备方法。
技术介绍
目前，超低温高速轴承保持架通常采用玻璃纤维改性聚四氟乙烯复合材料，该复合材料具有良好的耐磨性及自润滑性等优点。但随着主机对轴承要求的进一步提高，现有玻璃纤维改性聚四氟乙烯复合材料已无法满足dn值大于150万的轴承工况需求，主要表现为轴承噪音、摩擦力矩及温升突增，钢球磨损严重，保持架变形较大甚至出现断裂现象，严重影响轴承的正常运转、使用寿命和安全可靠性。开发一种低温拉伸和抗压强度高、耐磨自润滑、热导率大且能在dn值大于150万的轴承工况下正常工作的聚四氟乙烯复合保持架材料具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚四氟乙烯复合材料，从而解决现有的用于超低温高速轴承保持架的玻璃纤维改性聚四氟乙烯复合材料无法满足dn值大于150万的轴承工况需求的问题。本专利技术的第二个目的是提供一种轴承用聚四氟乙烯复合保持架。本专利技术的第三个目的是提供一种上述轴承用聚四氟乙烯复合保持架的制备方法。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种聚四氟乙烯复合材料，由以下质量百分比的组分组成：偶联剂改性的纳米三氧化二铝3～8％，二硫化钼2～5％，聚四氟乙烯90～95％。所述纳米三氧化二铝的粒径为30nm。二硫化钼的粒径为40μm。向硅烷偶联剂溶液中加入纳米三氧化二铝，超声分散，过滤，即得偶联剂改性的纳米三氧化二铝。优选的，向质量浓度为2％的硅烷偶联剂KH-570无水乙醇溶液中加入纳米三氧化二铝，超声分散，即得。优选的，超声频率为20±2KHz，超声时间20～30分钟。本专利技术的聚四氟乙烯复合材料，采用聚四氟乙烯、偶联剂改性纳米三氧化二铝与二硫化钼复配制成，其中纳米三氧化二铝热导率大、粒径小能显著改善复合材料的抗压性、热传导性和耐磨性，纳米三氧化二铝经偶联剂改性后可提高材料表面活性，增加表面结合力，从而减少纳米聚四氟乙烯复合材料的缺陷；二硫化钼可增强复合材料的摩擦磨损性能；纳米三氧化二铝和二硫化钼作为填充剂对聚四氟乙烯进行改性，制得的聚四氟乙烯复合材料具有优良的自润滑性能和较高的拉伸强度，抗压性、热传导性和摩擦磨损性能得到明显改善，满足了超低温高速轴承对保持架材料的要求。上述聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：1)将偶联剂改性的纳米三氧化二铝、二硫化钼、聚四氟乙烯混合得到混合料；将混合料压制成型，得到毛坯；2)将毛坯加热至322～332℃进行一次烧结，再加热至370～380℃进行二次烧结，降温至310～320℃，保温；炉冷至室温，即得。一种轴承用聚四氟乙烯复合保持架，由以下质量百分比的组分组成：偶联剂改性的纳米三氧化二铝3～8％，二硫化钼2～5％，聚四氟乙烯90～95％。本专利技术的轴承用聚四氟乙烯复合保持架，以聚四氟乙烯为基材，纳米三氧化二铝和二硫化钼分别作为增强和润滑改性材料，常温拉伸强度达到30MPa以上，液氮温度(-196℃)下拉伸强度达到120MPa以上。与玻璃纤维改性聚四氟乙烯复合材料相比，常温下拉伸强度提高了70％以上，液氮温度(-196℃)下拉伸强度提高了60％以上。常温抗压强度达到45MPa以上，液氮温度(-196℃)下抗压强度达到78MPa以上。与玻璃纤维改性聚四氟乙烯复合材料相比，常温下抗压强度提高了40％以上，液氮温度(-196℃)下抗压强度提高了38％以上。上述轴承用聚四氟乙烯复合保持架的制备方法，包括以下步骤：1)将偶联剂改性的纳米三氧化二铝、二硫化钼、聚四氟乙烯混合得到混合料；将混合料压制成型，得到保持架毛坯；2)将保持架毛坯加热至322～332℃进行一次烧结，再加热至370～380℃进行二次烧结，降温至310～320℃，保温；炉冷至室温，即得。步骤1)中，采用以下方法对原料进行预处理：将适量的纳米三氧化二铝置于盛有质量浓度为2％的硅烷偶联剂KH-570的无水乙醇溶液的容器中，将容器放入超声槽内，对纳米三氧化二铝进行偶联、超声分散，超声频率20±2KHz，超声时间20～30分钟。将上述容器中溶液过滤后，将过滤物——硅烷偶联剂KH-570改性的纳米三氧化二铝置于真空干燥箱中干燥，于-0.08～-0.1MPa、140±5℃下，干燥6～10小时。干燥后密封保存备用。将二硫化钼放在真空干燥箱内进行真空干燥，于-0.08～-0.1MPa、120±5℃下，干燥2～4小时。干燥后密封保存备用。干燥处理时原料平铺在真空干燥箱内，平铺厚度不超过25mm。纳米三氧化二铝进行偶联、超声分散主要是提高材料表面活性，增加表面结合力，纳米三氧化二铝和二硫化钼易吸水，真空干燥的作用是去除水分和空气。步骤1)中所述混合是在10000～11000r/min下，搅拌混合20～30秒。优选在上述混合条件下搅拌混合3～5次。进一步的，采用以下方法进行混合：将硅烷偶联剂改性的纳米三氧化二铝过300目筛，二硫化钼过100目筛；按配方量取原料加入机械搅拌机中，在转速10000～11000r/min条件下搅拌3～5次，每次搅拌时间20～30秒，每次搅拌后均需打开搅拌机，清理搅拌机死角，出料后密封保存备用。使用前上述混合料均需再过80目筛，以去除未搅拌均匀的小颗粒等，对筛下混合料进行目视观察，无明显色差即为合格。上述混料工艺设计合理，使填充剂纳米三氧化二铝与二硫化钼在聚四氟乙烯中均匀分散。步骤1)中，所述压制成型为双向压制成型，先将混合料加压至100～180kg/cm2进行一次压制，卸压；再加压至400～500kg/cm2进行二次压制，卸压。优选的，一次压制时，加压速率为18～22mm/min，卸压速率为8～12mm/min；二次压制时，加压速率为3～7mm/min，卸压速率为1～3mm/min。一次压制的保压时间为0.5～1min，二次压制的保压时间为4～8min。步骤2)中，以40～80℃/h的升温速率加热至322～332℃，再以20～50℃/h的升温速率加热至370～380℃。一次烧结的时间为1～2h；二次烧结的时间为1～3h。该步骤中，以20～60℃/h的降温速率降温至310～320℃，保温1～2h。本专利技术的轴承用聚四氟乙烯复合保持架的制备方法，压制成型过程的工艺参数选配得当，所得聚四氟乙烯复合保持架具有较好的尺寸稳定性、批次稳定性及承载性；烧结过程中的温度控制点、升温速度、降温速度及保温时间参数选配得当，使得所得聚四氟乙烯复合保持架具有极佳的综合性能；聚四氟乙烯材料属结晶型高分子聚合物，降温冷却过程实质上是聚四氟乙烯由无定型相转变为结晶相的过程，冷却速度的快慢决定着制品的结晶度，冷却速度太快会导致制品结晶度小且内部冷却不均匀，制品收缩变形，甚至产生应力开裂现象。本专利技术的轴承用聚四氟乙烯复合保持架的制备方法，烧结、冷却结晶过程衔接合理，制品晶粒细小、均匀度好，产品无开裂且具有超低温下机械强度高、承载能力强、自润滑性能优良、耐磨性好及热传导率大等特点，用在超低温高速轴承上可显著提高轴承的可靠性和稳定性，满足dn值大于150万的超低温高速轴承工况对复合保持架材料的要求，可广泛用于超低温高速轴承领域。本专利技术的轴承用聚四氟乙烯复合保持架的制备方法，工艺简单，可使用程控式压力机压制生产，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚四氟乙烯复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：偶联剂改性的纳米三氧化二铝3～8％，二硫化钼2～5％，聚四氟乙烯90～95％。

【技术特征摘要】
1.一种聚四氟乙烯复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：偶联剂改性的纳米三氧化二铝3～8％，二硫化钼2～5％，聚四氟乙烯90～95％。2.一种轴承用聚四氟乙烯复合保持架，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：偶联剂改性的纳米三氧化二铝3～8％，二硫化钼2～5％，聚四氟乙烯90～95％。3.一种如权利要求2所述的轴承用聚四氟乙烯复合保持架的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将偶联剂改性的纳米三氧化二铝、二硫化钼、聚四氟乙烯混合得到混合料；将混合料压制成型，得到保持架毛坯；2)将保持架毛坯加热至322～332℃进行一次烧结，再加热至370～380℃进行二次烧结，降温至310～320℃，保温；炉冷至室温，即得。4.如权利要求3所述的轴承用聚四氟乙烯复合保持架的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述压制成型为双向压制成型，先将混合料加压至100～180kg/cm2进行一次压制，卸压；再加压至400～500kg/cm2进行二次压制，卸压。5.如权利要求4所述的轴承用聚四氟乙烯复合保持架...

【专利技术属性】
技术研发人员：时连卫，王子君，孙小波，王枫，马美玲，李建星，党永全，
申请(专利权)人：洛阳轴研科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41