一种片状银包铜填充的耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种片状银包铜填充的耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料，是先将片状银包铜、超高分子量聚乙烯以质量百分数1~10%、90~99%搅拌分散于工业酒精中，超声混合均匀后抽滤、烘干，得混合粉料；再将混合粉料倒入模具中，热压成型后自然冷却至60~80℃，脱模，即得超高分子量聚乙烯复合材料。本发明专利技术采用兼具耐高温、高导热和优异摩擦学性能的片状银包铜颗粒改性超高分子量聚乙烯，片状银包铜粉是在铜粉颗粒的表面成功实现了均匀而致密的片状银包覆，使复合材料具有良好的导热性，能够释放摩擦过程中产生的热量，有效降低了高载荷下的摩擦生热，从而提高了复合材料的耐磨性。

A wear-resistant UHMWPE Composite Filled with flake silver-clad copper

【技术实现步骤摘要】
一种片状银包铜填充的耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料
本专利技术涉及一种超高分子量聚乙烯复合材料，尤其涉及一种片状银包铜填充改性的耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料，属于复合材料领域和耐磨损材料

技术介绍
超高分子量聚乙烯是一种相对分子质量大于150万的高密度聚乙烯，具有良好的润滑性能、抗冲击和化学稳定性，但是其硬度低、强度不高、抗蠕变能力和导热性能差、尺寸收缩率大，必须进行改性才能提高其在高压、高速等苛刻工况下的抗磨损寿命。因此，以超高分子量聚乙烯作为树脂基体制备聚合物自润滑复合材料时，通常采用纤维、润滑剂、纳米填料及其他助剂混合填充改性。目前，单一填料填充超高分子量聚乙烯复合材料的填料主要有二硫化钼、碳纳米管、石墨烯；复合填料填充超高分子量聚乙烯复合材料主要采用碳纳米管与石墨烯复合、碳纤维与纳米BN复合、二氧化硅与氧化铝、碳酸钙、蒙脱土、硅灰石、玻璃微珠的组合。而这些纳米填料改性制备超高分子量聚乙烯复合材料的过程相对复杂、成本较高，性能也有待提高。由于超高分子量聚乙烯是热的不良导体，在高载荷摩擦过程中，摩擦生热严重，加剧磨损。通过选择兼具高导热和减摩抗磨的功能填料，将摩擦过程中产生的热量有效传递出去，可显著改善抗磨损性能。银包铜粉是采用先进的化学镀技术，经过特定的成型及表面处理工艺，在超细铜粉表面形成不同厚度的银镀层。它既克服了铜粉易氧化的特性，又有导电性好，化学稳定性高，不易氧化，价格低等特点，是很有发展前途的一种高导电填料，已被广泛应用于电学、光学等领域，但其作为摩擦学改性剂的应用，目前还没有相关专利和文献公开报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种片状银包铜填充的耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料及其制备方法。本专利技术片状银包铜填充的耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料，由以下组份和工艺制备而：组分配比：超高分子量聚乙烯90~99%，片状银包铜1~10%。其中超高分子量聚乙烯的相对分子质量为900万，粒径为150~250μm；片状银包铜平均粒径为1~3μm，含银量为10~20%，纯度＞99.9%。制备工艺：（1）混料：先将片状银包铜超声搅拌分散于工业酒精中，再加入超高分子量聚乙烯，继续超声搅拌使其充分混合均匀，然后抽滤、烘干，得混合粉料；超声搅拌采用超声波清洗机，功率为500W，搅拌速率为200rpm；（2）热压成型：将混合粉料倒入模具中，热压成型，热压成型是在190~210℃，5~10MPa下保温保压90~150min；（3）冷却：自然冷却至60~80℃，脱模，即可得到超高分子量聚乙烯复合材料。冷却过程中保持压力10~15MPa，以保证尺寸稳定，避免冷却过程中材料表面发生翘曲、塌陷、变形。二、摩擦学性能测试测试方法：GB/T3960，300N，200rpm，120min。测试结果：体积磨损率≤3.00×10-5mm3/N.m摩擦学性能测试结果显示，将片状银包铜填充超高分子量聚乙烯复合材料，可显著改善聚合物复合材料的抗磨损性能。图1为添加不同量片状银包铜制备的超高分子量聚乙烯复合材料体积磨损率曲线图。通过图1可见，添加片状银包铜，可显著降低超高分子量聚乙烯的摩擦系数和磨损率。随着片状银包铜添加量的增加，超高分子量聚乙烯复合材料的体积磨损率也明显下降；当片状银包铜填充量达5wt.%，超高分子量聚乙烯复合材料体积磨损率达到最低；当片状银包铜的填充量继续增加时，超高分子量聚乙烯复合材料体积磨损率又增大。因此，片状银包铜的填充量应控制在1~10wt.%为宜。综上所述，本专利技术采用兼具耐高温、高导热和优异摩擦学性能的片状银包铜颗粒改性超高分子量聚乙烯，片状银包铜粉是在铜粉颗粒的表面成功实现了均匀而致密的片状银包覆，使复合材料具有良好的导热性，能够释放摩擦过程中产生的热量，有效降低了高载荷下的摩擦生热，从而提高了复合材料的耐磨性。附图说明图1为实施例1-4和对比例1制备的超高分子量聚乙烯复合材料体积磨损率曲线图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料的制备及耐磨损性能作进一步说明。实施例1（1）原料配比：准确称取超高分子量聚乙烯99g，片状银包铜1g；（2）制备工艺：先将片状银包铜加入100ml工业酒精中，超声搅拌0.5小时，然后加入超高分子量聚乙烯，继续超声搅拌0.5小时，充分混合均匀后抽滤、烘干，得混合粉料；将混合粉料倒入模具中热压成型：在190℃，10MPa下保温保压150min；自然冷却至80℃（冷却过程中保持压力10Mpa），脱模，即可得到耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料；（3）抗磨损性能：体积磨损率3.00×10-5mm3/N.m（GB/T3960，300N，200rpm，120min），较纯的超高分子量聚乙烯体积磨损率（3.48×10-5mm3/N.m）下降13.8%。实施例2（1）原料配比：准确称取超高分子量聚乙烯97g，片状银包铜3g；（2）制备工艺：先将片状银包铜加入300ml工业酒精中，超声搅拌0.6小时，然后加入超高分子量聚乙烯，继续超声搅拌0.6小时，充分混合均匀后抽滤、烘干，得混合粉料；再将混合粉料倒入模具中热压成型：195℃，8MPa下保温保压140min；然后自然冷却至75℃（冷却过程中保持压力12Mpa），脱模，即可得到耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料；（3）抗磨损性能：体积磨损率2.45×10-5mm3/N.m（GB/T3960，300N，200rpm，20min），较纯的超高分子量聚乙烯体积磨损率下降29.6%。实施例3（1）原料配比：准确称取超高分子量聚乙烯95g，片状银包铜5g；（2）制备工艺：先将片状银包铜加入300ml工业酒精中，超声搅拌0.7小时；加入超高分子量聚乙烯，继续超声搅拌0.7小时，充分混合均匀后抽滤、烘干，得混合粉料；再将混合粉料倒入模具中热压成型：200℃，7MPa下保温保压120min；然后自然冷却至70℃（冷却过程中保持压力14Mpa），室温脱模，即可得到超高分子量聚乙烯复合材料；（3）抗磨损性能：体积磨损率1.95×10-5mm3/N.m（GB/T3960，300N，200rpm，20min），较纯的超高分子量聚乙烯体积磨损率下降43.9%。实施例4（1）原料配比：准确称取超高分子量聚乙烯90g，片状银包铜10g；（2）制备工艺：先将片状银包铜加入500ml工业酒精中，超声搅拌1小时；加入超高分子量聚乙烯，继续超声搅拌1小时，充分混合均匀后抽滤、烘干，得混合粉料；再将混合粉料倒入模具中热压成型：210℃，5MPa下保温保压90min；然后自然冷却至65℃（冷却过程中保持压力15MPa），室温脱模，即可得到超高分子量聚乙烯复合材料；（3）抗磨损性能：体积磨损率2.30×10-5mm3/N.m（GB/T3960，300N，200rpm，2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种片状银包铜填充的耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料，是由以下组份和工艺制备而成：/n组分配比：超高分子量聚乙烯90~99%，片状银包铜1~10%；/n制备工艺：包括以下步骤：/n（1）混料：先将片状银包铜超声搅拌分散于工业酒精中，再加入超高分子量聚乙烯，继续超声搅拌使其充分混合均匀，然后抽滤、烘干，得混合粉料；/n（2）热压成型：将混合粉料倒入模具中，热压成型；/n（3）冷却：自然冷却至60~80℃，脱模，即可得到超高分子量聚乙烯复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种片状银包铜填充的耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料，是由以下组份和工艺制备而成：
组分配比：超高分子量聚乙烯90~99%，片状银包铜1~10%；
制备工艺：包括以下步骤：
（1）混料：先将片状银包铜超声搅拌分散于工业酒精中，再加入超高分子量聚乙烯，继续超声搅拌使其充分混合均匀，然后抽滤、烘干，得混合粉料；
（2）热压成型：将混合粉料倒入模具中，热压成型；
（3）冷却：自然冷却至60~80℃，脱模，即可得到超高分子量聚乙烯复合材料。


2.如权利要求1所述一种片状银包铜填充的耐磨损超高分子量聚乙烯复合材料，其特征在于：所述超高分子量聚乙烯的相对分子质量为900万，粒径为150~250μm。


3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新瑞，杨增辉，李宋，王齐华，王廷梅，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62