一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其原料包括以下质量份数的各组分：脂肪族聚酮树脂71.5～98份，耐磨剂0.3～10份，高分子增韧剂1～10份，热稳定剂0.3～1.5份，润滑剂0.1～1份，相容剂1～5份和其他辅助助剂0.3～1份。该建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，具有良好力学性能、耐热性、耐化学药品性、低温性能以及自润滑性，特别是具有较低的摩擦系数，耐磨损性较好，抗压强度高，适合于更高载荷、更宽使用温度条件下使用。本发明专利技术还结合本发明专利技术涉及的配方，相较于现有的聚酮材料挤出成型方案，提供了板材挤出方案与模压成型两种新的产品制备工艺，解决了挤出造粒‑注塑方案无法成型大尺寸产品和厚制品的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物及其制备方法
本专利技术属于材料
，尤其涉及一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物及其制备方法。
技术介绍
大型建筑、桥梁工程基于减隔震、柔性设计等需求，均需要使用一种支撑结构，该结构能够提供支承反力，并通过该结构中的滑动元件允许支撑物在设计方向上小位移滑动。该支撑结构一般设计为与建筑物同寿命。同时，随着建筑技术的不断进步，支撑结构单位面积承载能力不断提高，而其本身尺寸反而呈现不断缩小的趋势。在此趋势下，就要求滑动元件有较高的承载能力、极低的摩擦系数与线磨耗率、优异的高低温性能与耐候性。自上世纪六十年代，聚四氟乙烯(PTFE)被广泛用作低摩擦聚合物材料，其具有良好的抗压强度、化学惰性、耐候性和低摩擦系数，很适合滑动元件结构。然而，PTFE的已知缺点使其在滑动元件的应用上存在一定的局限性。众所周知，PTFE存在“冷流”现象，在高温时该现象更加明显。同时，在较高及高温条件下，PTFE的受压变形急剧增大，PTFE滑动元件结构在压缩负载方面受到限制。欧洲标准EN1337规定：PTFE滑动元件结构极限使用温度为48℃，以30℃作为基准点，温度每增加1℃，PTFE滑动元件结构的设计抗压强度就要减少2％以降低PTFE的变形。玻璃纤维和碳纤维填充PTFE可以克服高温下材料变软的问题，但这些复合材料的摩擦系数比纯PTFE高，加速了填充改性PTFE与金属的磨损。其次，PTFE在低温下摩擦系数增大。在-35℃时，其与不锈钢的静摩擦系数上升至0.035。为减轻这种影响，欧洲标准EN1337-2规定最低使用温度为-35℃，排除在温度很低的北欧国家的使用。另外，PTFE的耐磨性相对较差。在极有利的条件下，用高性能的油脂润滑抛光的金属表面，PTFE的最大滑动距离达到10km，欧洲标准EN1337以此作为PTFE的使用寿命。然而在苛刻的环境条件下，比如说滑动表面和润滑油的污染、金属表面变得更粗糙以及高温的使用环境都将加大PTFE的磨损。此外，中国执行的客运专线标准TB/T2331-2013以及TB/T3320-2013均对滑动元件的摩擦里程提升至EN1337-2规定最大里程的5倍(50km)，滑动速度提升为EN1337-2规定速度的7.5倍(15mm/s)，同时初始静摩擦系数降低为0.008(EN1337-2标准规定≤0.012)，线磨耗率降低至EN1337-2标准规定的1/3(≤5μ/km)以下，对滑动元件材料的要求越来越高。超高分子量聚乙烯(UHMWPE)被称为令人神奇的塑料，通过改性后具有良好的机械强度、较高的耐磨性、低摩擦系数的特点，近十几年来逐渐取代PTFE材料较多应用于耐磨滑动元件结构。但是，该材料在高载荷(60MPa及以上)时形变较大，特别在高温度下其机械强度会迅速衰减，其工作温度不能用于高于48℃的条件，而且尺寸收缩率较大，诸多问题限制了其使用范围。另外，其成型加工方式局限为模压，成型效率较低。因此，需要寻找一种适合于更高载荷、更低/高温度条件下支撑滑动元件使用的低摩擦聚合物材料。授权公告号为CN107075244A的专利公开了一种具有优异耐磨性能和耐冲击性的聚酮树脂组合物，可以用于齿轮、微波用容器、凸轮、电焊头盔齿轮、塑料板、导纱器、寝具清洁器凸轮、办公用品、汽车窗鼓、遮阳板保持器、汽车门框内罩、汽车安全带连接器、汽车自动齿轮滑块、汽车门锁外壳、汽车用滑轨、汽车加热、通风和空调(HAVC)系统中的转换轴、汽车致动器齿轮、汽车装饰安装夹具、汽车用杯架、汽车车顶架、汽车外门把手、汽车进气口装饰物、医用输送托盘、医用移液器、冰箱门关闭器、移动电话抛光卡具、ATM齿轮等。该专利技术中涉及到一种用于冲裁成型塑料齿轮的聚酮塑料板，其是包含下述通式(1)和(2)表示的重复单元的聚酮共聚物，并且根据JISK7218在50rpm的速度、150N的负载和3km的磨损距离下测量的磨损量为0.020g以下，-[-CH2CH2-CO]x-(1)，-[-CH2-CH(CH3)-CO]y-(2)，其中x和y为聚合物中通式(1)和(2)各自的mol％，并且y/x为0.03～0.3。其中，添加耐磨剂并且所述耐磨剂是粉末形式的硅树脂，耐磨剂为0.1重量份～15重量份。所述聚酮共聚物的本征粘度为1.0dl/g～2.0dl/g，分子量分布为1.5～2.5。该专利聚酮树脂组合物测试条件均较EN1337-2以及TB/T2331-2013更低，且磨损量更高。其中授权公告号为CN102276951B的专利涉及基于部分结晶的脂肪族聚酮的聚酮模塑料。特别地，本专利技术涉及基于脂肪族聚酮的纤维增强的模塑料，所述模塑料优选包含少量的次膦酸或其盐。该模塑料的特征在于改善的机械性能和在注塑成型中的良好可加工性。这些模塑料适合用于制造特别是用于电气和电子工业的薄壁模塑制品，例如壳体、壳体组件或连接器。该专利涉及到的纤维增强聚酮模塑料，由于纤维的加入，摩擦系数必然增大，且长期使用会对摩擦副造成极大损伤。其中授权专利号JP2017082179公开了一种使用jojoba油改性的α聚酮树脂，该改性聚酮树脂具有优异的热、化学稳定性以及相较于PTFE改性聚酮树脂更佳的耐磨性能。采用α聚酮并添加1％以上的jojoba油组成的混合物，其滑动性能更佳。该专利设计的聚酮材料主要用于汽车与电子电器领域。授权公告号CN102875983B的专利，专利技术名称为《一种桥梁支撑滑动元件用热塑性聚酯组合物以及一种滑动元件》，提供了一种用于滑动元件的热塑性聚酯组合物，按重量分数计包括：热塑性聚酯100～200份；润滑剂1～10份；其中所述热塑性聚酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯及其衍生物、聚对苯二甲酸丁二醇酯及其衍生物中的一种或多种。还包括了一种由本专利技术提供的组合物制备的滑动元件，所述滑动元件尺寸稳定性好，耐候性好，在高载荷下形变较小。该专利采用的材料为热塑性聚酯组合物，与本专利技术技术路线不同，同时，聚酯组合物的摩擦系数与低温韧性相对较差。公开号CN1668814的专利,专利技术名称为《用于建筑业的滑动轴承及其材料》，涉及用于建筑业的滑动轴承，特别是桥梁滑动轴承，优选为用于磁悬浮铁路或高速路段的桥梁的滑动轴承，在此滑动轴承包括作为滑动轴承材料的超高分子量的聚乙烯。该专利所涉及的超高分子量聚乙烯材料，其承载能力和耐热温度均低于本专利技术。因此，研究一种较高的承载能力、优异的高低温性能、极低的摩擦系数与线磨耗率的建筑工程支撑滑动元件用材料，对本领域来说具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种较高的承载能力、优异的高低温性能、极低的摩擦系数与线磨耗率的建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物及其制备方法，该聚酮组合物具有良好力学性能、耐热性以及自润滑性，特别是具有较低的摩擦系数，耐磨损性较好，抗压强度高，适合于更高载荷、更宽使用温度条件下使用。脂肪族聚酮树脂因具有优异的力学性能，相对较高的承载能力与耐热温度以及比较好的自润滑性，经过对材料配方与成型工艺进行深入研究，进一步提高材料的耐低温、耐磨损性能，可适用于目前越来越高的高速铁路桥梁支座设计需求，进一步提升支座耐磨滑板设计承载，相较于改性UHMWPE耐磨滑板，改性聚酮耐磨滑板可做为客运专本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其特征在于，其原料包括以下质量份数的各组分：

【技术特征摘要】
1.一种建筑工程支撑滑动元件用聚酮组合物，其特征在于，其原料包括以下质量份数的各组分：2.根据权利要求1所述的聚酮组合物，其特征在于，所述高分子增韧剂包括聚氨酯弹性体、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物、聚烯烃弹性体和聚酯弹性体中的任意一种或几种；所述热稳定剂包括羟基磷灰石和/或空间受阻酚；所述润滑剂包括乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、荷荷巴油、硬脂酸钙、硬脂酸镁和硬脂酸锌中的任意一种或几种。3.根据权利要求1所述的聚酮组合物，其特征在于，所述相容剂包括聚乙烯接枝马来酸酐和/或聚丙烯接枝马来酸酐；所述其他辅助助剂包括有机亚磷酸酯、受阻胺类紫外吸收剂、抗氧剂和硅烷偶联剂中的任意一种或几种。4.根据权利要求1所述的聚酮组合物，其特征在于，所述耐磨剂包括硅油、硅酮、二甲基硅氧烷、二硫化钼、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯、石蜡、硅灰石、碳化硅、氮化硼和矿物油中的任意一种或几种。5.根据权利要求1-4中任一项所述的聚酮组合物，其特征在于，所述聚酮组合物通过挤出造粒-注塑成型工艺、挤出造粒-挤出成型工艺或模压成型工艺制得；采用挤出造粒-注塑成型工艺时，所述脂肪族聚酮树脂采用加载2.16kg载荷时熔融指数大于20g/10min的脂肪族聚酮，所述耐磨剂包括硅酮、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯和矿物油中的任意一种或几种；采用挤出造粒-挤出成型工艺时，所述脂肪族聚酮树脂采用加载2.16kg载荷时熔融指数小于10g/10min的脂肪族聚酮，所述耐磨剂包括硅酮、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、硅灰石、碳化硅、氮化硼和矿物油中的任意一种或几种；采用模压成型工艺时，所述脂肪族聚酮树脂采用加载2.16kg载荷时熔融指数小于5g/10min、粒径为50～300目的脂肪族聚酮，所述耐磨剂包括硅油、二甲基硅氧烷、石蜡...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱志勇，黄安民，伍海斌，孟凡地，王雄刚，吴承然，
申请(专利权)人：株洲时代新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43