一种芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及轴承自润滑保持架材料技术领域，尤其涉及一种芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料及其制备方法。本发明专利技术提供的制备方法制备得到的芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料由芳纶纤维‑聚四氟乙烯预浸布卷制而成，各层间同心度好，层间无分层、错位等缺陷，具有高强度、高韧性、低摩擦、耐磨损等优点，在低温或超低温环境下具有优异的自润滑特性，可满足低温或超低温高速轴承的长寿命润滑要求。

【技术实现步骤摘要】
一种芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料及其制备方法
本专利技术涉及轴承自润滑保持架材料
，尤其涉及一种芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料及其制备方法。
技术介绍
低于-60℃的低温或超低温高速轴承，由于温度限制而无法采用油润滑和脂润滑，常采用固体润滑形式，即通过聚四氟乙烯轴承保持架与滚动体摩擦产生的磨损物在球和滚道上形成坚固的、可适应多次启动与长时运转的固体转移膜，实现轴承的长效润滑。目前，主要有两种聚四氟乙烯轴承保持架，一种是颗粒或纤维共混改性聚四氟乙烯复合材料保持架。专利号为ZL201610676809.5、ZL201010615339.4和ZL201510466829.5的专利均公开了此类轴承保持架的制备技术。虽然该保持架材料具有优异的自润滑转移特性，但其抗拉强度低(低于30MPa)，无法用于DN值大于170万的低温高速轴承中，其主要失效形式为保持架强度不足导致的断裂。另外一种是连续纤维增强聚四氟乙烯复合材料保持架，同颗粒或纤维共混改性聚四氟乙烯复合材料相比，织物结构作为一个连续的整体分布在复合材料中，有着更高的有序性和紧密性，可赋予织物复合材料更高的承载能力和结构稳定性。专利号为ZL200710193133.5的专利公开了一种利用玻璃布增强聚四氟乙烯复合保持架材料的制备方法，通过该方法制备的保持架材料，抗拉强度可达120MPa。然而，玻璃纤维布增强聚四氟乙烯复合保持架仍无法满足DN值大于150万的轴承工况需求。这一方面是由于玻璃纤维的刚性较高，在高转速下，保持架露出的纤维头极易划伤轴承滚道，破坏自润滑转移膜而导致轴承润滑失效。另一方面是由于该方法提供的制备工艺是将缠绕后的玻璃布层压聚四氟乙烯管状坯料装入模具，加压固定后在保证体积不变的情况下烧结而成。由于烧结成型过程中，聚四氟乙烯与玻璃纤维布之间的接合力弱、热膨胀系数差异大等问题，使得层与层之间同心度发生改变、层间分层开裂等问题，从而导致材料力学强度下降明显，产品批次稳定性和可靠性大大降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料及其制备方法，本专利技术提供的制备方法制备得到的芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料由芳纶纤维/聚四氟乙烯预浸布层层卷制而成，各层间同心度好，层间无分层、错位等缺陷，具有高强度、高韧性、低摩擦、耐磨损等优点，在低温或超低温环境下具有优异的自润滑特性，可满足低温或超低温高速轴承的长寿命润滑要求。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料的制备方法，包括以下步骤：提供全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液；将芳纶纤维布浸渍于所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液中，得到芳纶纤维-聚四氟乙烯预浸布；将所述芳纶纤维-聚四氟乙烯预浸布进行卷制，得到芳纶纤维-聚四氟乙烯层压管；在真空条件下，将所述芳纶纤维-聚四氟乙烯层压管进行热等静压烧结，得到芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料。优选地，所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液的固含量为50wt％～60wt％。优选地，所述所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液的制备方法包括以下步骤：将全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物乳液和聚四氟乙烯乳液混合，得到所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液；所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物乳液中的全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物和所述聚四氟乙烯乳液中的聚四氟乙烯的质量比为(5～20)：(80～95)。优选地，所述聚四氟乙烯的粒径为0.1～0.25μm，所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物的粒径为0.1～0.25μm。优选地，所述芳纶纤维布为芳纶纤维平纹布；所述芳纶纤维平纹布中的芳纶纤维的纤维细度为200D，经向或纬向的密度独立地为5～15根/cm。优选地，所述浸渍在浸胶机上进行；所述浸胶机的刮胶辊间隙为0.15～0.35mm；所述浸渍的速度为1～1.5m/min。优选地，所述卷制的条件为：热辊温度为100～150℃，热卷压力为200～300N，热卷速度为0.5～1.0m。优选地，所述热等静压烧结的过程为：在2～10MPa条件下，升温至320～340℃，保温45～60分钟；继续升温至360～380℃，保温60～120分钟；降温至100～150℃后；压力降至常压，温度降至室温。本专利技术还提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料，包括芳纶纤维布、聚四氟乙烯树脂和全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物。本专利技术提供了一种芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料的制备方法，包括以下步骤：提供全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物(PFA)改性聚四氟乙烯(PTFE)分散液；将芳纶纤维布浸渍于所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液中，得到芳纶纤维-聚四氟乙烯预浸布；将所述芳纶纤维-聚四氟乙烯预浸布进行卷制，得到芳纶纤维-聚四氟乙烯层压管；在真空条件下，将所述芳纶纤维-聚四氟乙烯层压管进行热等静压烧结，得到芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料。本专利技术提供的制备方法具有以下有益效果：1)本专利技术选用芳纶纤维布作为增强体，充分利用了芳纶纤维的高强度和高韧性，使保持架材料具有极高的抗拉强度和抗冲击和承载能力，可满足轴承保持架在超高速、重载工况下的高强高韧要求；2)由于芳纶纤维为有机纤维，其与聚四氟乙烯界面兼容性好，且具有低摩擦、耐磨损、硬度低于玻璃纤维的优势，不会破坏轴承运转过程中形成的自润滑转移膜，能显著提高轴承运转的稳定性、精度、可靠性和寿命；3)本专利技术利用PFA对PTFE乳液进行改性，可显著提高PTFE基体与芳纶纤维布之间的界面接合力，有效避免了芳纶纤维布与PTFE之间的界面分层问题；4)本专利技术通过热等静压烧结对所述芳纶纤维-聚四氟乙烯层压管进行热压烧结成型，在完成聚四氟乙烯材料烧结熟化的同时，使层压管各个方向均匀受压，一方面避免了层压管因受热膨胀导致的表面凹凸不平、层间分层和断裂问题；另一方面可在烧结过程中进一步增强聚四氟乙烯树脂对芳纶纤维布的浸透性，提高芳纶纤维布与聚四氟乙烯基体之间的界面结合强度。根据实施例的记载，利用本专利技术所述的制备方法制备得到的芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料的抗拉强度≥200MPa，冲击强度≥45kJ/m2，邵氏硬度≥70D，常温下的摩擦系数≤0.12，磨损率≤5×10－5mm3/(N·m)，在-150℃下的摩擦系数≤0.05，磨损率≤7.5×10－6mm3/(N·m)。具体实施方式本专利技术提供了一种芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料的制备方法，包括以下步骤：提供全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液；将芳纶纤维布浸渍于所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液中，得到芳纶纤维-聚四氟乙烯预浸布；将所述芳纶纤维本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n提供全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液；/n将芳纶纤维布浸渍于所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液中，得到芳纶纤维-聚四氟乙烯预浸布；/n将所述芳纶纤维-聚四氟乙烯预浸布进行卷制，得到芳纶纤维-聚四氟乙烯层压管；/n在真空条件下，将所述芳纶纤维-聚四氟乙烯层压管进行热等静压烧结，得到芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液；
将芳纶纤维布浸渍于所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液中，得到芳纶纤维-聚四氟乙烯预浸布；
将所述芳纶纤维-聚四氟乙烯预浸布进行卷制，得到芳纶纤维-聚四氟乙烯层压管；
在真空条件下，将所述芳纶纤维-聚四氟乙烯层压管进行热等静压烧结，得到芳纶纤维布增强聚四氟乙烯轴承保持架材料。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液的固含量为50wt％～60wt％。


3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液的制备方法包括以下步骤：
将全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物乳液和聚四氟乙烯乳液混合，得到所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物改性聚四氟乙烯分散液；
所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物乳液中的全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物和所述聚四氟乙烯乳液中的聚四氟乙烯的质量比为(5～20)：(80～95)。


4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，王廷梅，王齐华，陈守兵，谢海，
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