一种自润滑聚碳酸酯增强复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种自润滑聚碳酸酯增强复合材料及其制备方法和应用，属于高分子材料技术领域。自润滑聚碳酸酯增强复合材料按重量份数计，包括以下组分：聚碳酸酯100份；玻璃纤维8～40份；聚四氟乙烯5～15份；硅烷偶联剂0.2～1份；加工助剂0.2～1份；其中，聚四氟乙烯包括高分子量聚四氟乙烯和低分子量聚四氟乙烯，高分子量聚四氟乙烯的重均分子量＞15000，低分子量聚四氟乙烯的重均分子量为5000～15000，高分子量聚四氟乙烯和低分子量聚四氟乙烯的质量比为(1～4)：1。本发明专利技术的复合材料通过特定比例的高低分子量聚四氟乙烯的协同作用，提升了复合材料的表面顺滑度，减少制件接触件结构间的相互干扰。的相互干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种自润滑聚碳酸酯增强复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及高分子材料
，更具体地，涉及一种自润滑聚碳酸酯增强复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚碳酸酯(polycarbonate PC)是一种透明性很高的无定型(形)热塑性塑料，是五大工程塑料之一。按照分子结构中碳酸酯键的不同，PC可以分为脂肪族，脂肪芳香族和芳香族三类，其中以芳香族类PC性能最优异，通常所说的PC即为芳香族类的双酚A型PC。PC由于其苯环结构而具有较高的刚性、模量，优异的耐蠕变性能，良好的耐高温性能和良好的尺寸稳定性。同时，由于其碳酸酯键结构，PC具有良好的冲击韧性。由于PC的这些优异的性能，其被广泛应用于电子电气、家电、OA、电动工具、蓄电池、充电桩、笔记本电脑等产品中。
[0003]现有技术常采用玻璃纤维来提升聚碳酸酯材料的刚性和硬度，但由于界面结合问题，玻璃纤维的引入会增加复合材料的表面粗糙度，使聚碳酸酯的摩擦和磨损程度进一步增加，同时玻璃纤维之间也会发生一定的摩擦，尤其在玻璃纤维含量高于等于20％时，磨损更加明显，这两种情况均可能使聚碳酸酯材料在装配或使用时发生磨损，尤其随着自摩擦次数的增加，玻璃纤维剥离后外露，在金融设备转轴制件上使用时，易引起转动失效。
[0004]在实际转轴材料使用过程中，由于对材料的耐磨性具有较高的要求，需要转轴制件与接触件结构间的相互干扰小，要求转轴材料间顺滑通过，即转轴材料需要有较高的表面顺滑度。
[0005]现有技术公开了一种聚碳酸酯组合物，包括55～90％的聚碳酸酯、5～30％的玻璃纤维、聚四氟乙烯1～20％和0.1～10％的聚二甲基硅氧烷。该组合物材料具有较低的动摩擦系数，可以用于生产医疗吸入器和注射器等。然而，该材料虽然具有较低的动摩擦系数，但是该材料的表面顺滑度无法达到相关要求。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是克服现有聚碳酸酯增强复合材料的表面顺滑度不佳的缺陷和不足，提供一种自润滑聚碳酸酯增强复合材料，不但具有较高的刚性，而且通过特定比例的高低分子量聚四氟乙烯的协同作用，有效提升了自润滑聚碳酸酯增强复合材料的表面顺滑度，减少制件接触件结构间的相互干扰。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种自润滑聚碳酸酯增强复合材料的制备方法。
[0008]本专利技术的又一目的在于提供一种自润滑聚碳酸酯增强复合材料在制备转轴制件中的应用。
[0009]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0010]一种自润滑聚碳酸酯增强复合材料，按重量份数计，包括以下组分：
[0011][0012]其中，所述聚四氟乙烯包括高分子量聚四氟乙烯和低分子量聚四氟乙烯，高分子量聚四氟乙烯的重均分子量＞15000，低分子量聚四氟乙烯的重均分子量为5000～15000，高分子量聚四氟乙烯和低分子量聚四氟乙烯的质量比为(1～4)：1。
[0013]本专利技术的自润滑聚碳酸酯增强复合材料各组分的作用机理具体如下：
[0014]本专利技术中，高分子量聚四氟乙烯的表面极性低，提供高强度和持续的自润滑效果，低分子量聚四氟乙烯在剪断作用下纤维化，采用纤维状的网状结构，能够提高高分子量聚四氟乙烯的分散性，使得聚四氟乙烯可在玻璃纤维和聚碳酸酯之间穿插，提高玻璃纤维和聚碳酸酯界面结合，形成不容易被碾压破碎的高硬度材料。在宏观材料相互接触时，最大化实现高分子量聚四氟乙烯的自润滑效果，同时低分子量聚四氟乙烯更容易在碾压变形中迁移到暴露的玻纤表面避免玻璃纤维的外漏形成的干扰，减少在表面的玻纤破碎粘附，从而有效提升了自润滑聚碳酸酯增强复合材料的表面顺滑度，减少制件接触件结构间的相互干扰。
[0015]聚四氟乙烯的用量过多，但由于其流动性差，加工性能差，很难在体系中混合均匀，从而材料性能差，弯曲强度下降，且易在表面出现银丝料花缺陷。
[0016]聚四氟乙烯的用量过少，不足以形成体现聚四氟乙烯的自润滑作用。
[0017]高分子量聚四氟乙烯和低分子量聚四氟乙烯的质量比过大，加工性能差，分散困难，造成银丝料花缺陷。
[0018]高分子量聚四氟乙烯和低分子量聚四氟乙烯的质量比过小，分子量的部分析出，造成外观差，表面颜色不均匀，且自润效果差。
[0019]低分子量聚四氟乙烯的重均分子量过小，在摩擦过程中，过早析出，无法对摩擦后期碾压变形导致的玻纤外漏，进行保护，另一方面分子量过低难以体现聚四氟乙烯的自润效果。
[0020]其中，聚碳酸酯可以为芳香族聚碳酸酯和/或脂肪族聚碳酸酯。
[0021]聚四氟乙烯分子量测试方法可以为：
[0022]按照ASTM D1457所规定的要求进行制备和烧结的试样用排水法测得的比重称标准比重
‑
Standard Specific Gravity(SSG)，
[0023]SSG＝
‑
0.0579logMn+2.6113
[0024]Log Mn＝(2.6113
‑
SSG)/0.0579。
[0025]优选地，高分子量聚四氟乙烯和低分子量聚四氟乙烯的质量比为(2～3)：1。
[0026]优选地，高分子量聚四氟乙烯的重均分子量为30000～100000。
[0027]高分子量聚四氟乙烯的重均分子量过大，会加工性能差，分散困难，造成银丝料花缺陷。
[0028]优选地，低分子量聚四氟乙烯的重均分子量为10000～12000。
[0029]优选地，所述硅烷偶联剂为环氧硅烷偶联剂和烷氧基硅烷，环氧硅烷偶联剂和烷氧基硅烷的质量比为1：(0.8～1.2)。
[0030]通过两种偶联剂复配，同时提升玻璃纤维和聚碳酸酯，以及玻璃纤维和聚四氟乙烯的界面结合，减少玻璃纤维脱出，提高表面光滑度，从而减少制件接触件结构间的相互干扰。
[0031]而且，硅烷偶联剂的加入还能提高高分子量聚四氟乙烯在聚碳酸酯中的分散，防止材料出现银丝缺陷，使得材料具有较好的外观。
[0032]优选地，所述环氧硅烷偶联剂为γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，所述烷氧基硅烷为乙烯基三(2
‑
甲氧基乙氧基)硅烷。
[0033]优选地，所述玻璃纤维中镁元素的质量含量≥10wt％，钙元素的质量含量为0～1wt％。
[0034]玻璃纤维中镁元素的质量含量≥10wt％，钙元素的质量含量为0～0.1wt％的玻璃纤维的强度较高，玻璃纤维之间的摩擦程度较小，有利于降低材料间的磨粒磨损效应，防止出现银丝料花缺陷，提高玻璃纤维和聚碳酸酯树脂之间的界面结合程度，从而提高转轴材料间的表面顺滑度，减少制件接触件结构间的相互干扰。
[0035]进一步优选地，所述玻璃纤维中镁元素的质量含量为10～20wt％，钙元素的质量含量为0～0.1wt％。
[0036]更进一步优选地，所述玻璃纤维中镁元素的质量含量为10～15wt％，钙元素的质量含量为0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自润滑聚碳酸酯增强复合材料，其特征在于，按重量份数计，包括以下组分：其中，所述聚四氟乙烯包括高分子量聚四氟乙烯和低分子量聚四氟乙烯，高分子量聚四氟乙烯的重均分子量＞15000，低分子量聚四氟乙烯的重均分子量为5000～15000，高分子量聚四氟乙烯和低分子量聚四氟乙烯的质量比为(1～4)：1。2.如权利要求1所述自润滑聚碳酸酯增强复合材料，其特征在于，高分子量聚四氟乙烯和低分子量聚四氟乙烯的质量比为(2～3)：1。3.如权利要求1所述自润滑聚碳酸酯增强复合材料，其特征在于，高分子量聚四氟乙烯的重均分子量为30000～100000。4.如权利要求1所述自润滑聚碳酸酯增强复合材料，其特征在于，低分子量聚四氟乙烯的重均分子量为10000～12000。5.如权利要求1所述自润滑聚碳酸酯增强复合材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为环氧硅烷偶联剂和烷氧基硅烷，环氧硅烷偶联剂和烷氧基硅烷的质量比为1：(0.8～1.2)。6.如权利要求5所述自润滑聚碳酸酯增强复合材料，其特征在于，所述环...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨燕，彭民乐，刘贤文，丁超，叶南飚，黄险波，
申请(专利权)人：金发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：