【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物材料及工程机械领域，特别涉及一种改性聚酰亚胺以及由其制备的支承环，以及支承环的制备方法。
技术介绍
1、液压缸(液压油缸)是将液压能转变为机械能的能量转换装置，是液压传动系统的执行元件。因其结构简单、工作可靠性高、传动平稳，被广泛应用于工程机械。支承环，又称为导向环，通常安装在油缸活塞密封和活塞杆密封处，如图1所示。
2、油缸支承环的主要作用是防止活塞与缸筒或活塞杆与导向套的内壁之间在运动过程中的接触摩擦磨损，由于油缸工作时经常受到径向负载，使得支承环承受径向压力的反复作用，造成支承材料的蠕变、熔融、挤出或断裂，最终导致油缸故障。因而亟需开发一种高承载高耐磨耐高温油缸支承环产品。
3、目前市场上常规的支承环大多采用酚醛夹布、聚甲醛复合材料或者改性尼龙材料来制作。酚醛夹布材料具有极高的常温抗压性能，但是使用温度低于150℃；聚甲醛和尼龙耐温稍高，但是高温下的耐磨性能和抗压性能较差，均不能满足高温高承载高耐磨工况。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一在于提供一种可以满足高温高承载高耐磨工况的油缸支承环。
2、本专利技术采用聚酰亚胺作为支承环的材料。聚酰亚胺(polyimide，简写为pi)指主链上含有酰亚胺环(-(c＝o)-n-(c＝o)-)的一类聚合物，可由二酐和二胺聚合得到，根据重复单元的结构，可分为脂肪族聚酰亚胺和芳香族聚酰亚胺。聚酰亚胺按可再加工特性可分为热塑性聚酰亚胺和热固性聚酰亚胺。聚酰亚胺可耐高温达400℃以上，
3、聚酰亚胺熔体粘度高，加工不易。当加入大量的硬质增强相和固体润滑相后，材料的可塑性加工性能变差，因此，现有的聚酰亚胺材料多采用类似热固性聚酰亚胺的加工方法，通过氧化石墨烯、碳纳米管或聚四氟乙烯等的加入，能够在一定程度上提高聚酰亚胺的耐磨性能和承载性能。热固加工方式模具简单，对加工设备的要求不高，但是加工效率低、车削浪费原料，无法大批量的生产和应用。相比来讲，热塑性加工方式更加灵活，更加高效，更加精密和复杂，可以实现一次成型，但是对材料的加工性能有较高的要求。
4、目前国产的热塑性聚酰亚胺产品普遍存在热塑性加工性能差的问题，尤其是树脂中添加了多种添加剂后非常难加工，容易导致样件表面出现花皮、毛刺等缺陷。因而制约热塑性聚酰亚胺支承环应用的主要问题是选用何种改性助剂，并且添加尽量少的组分，以保证加工性能和机械性能。
5、为解决上述问题，本专利技术采用纳米聚酰亚胺粉末和纳米二硫化钨粉体的共混物作为纳米复合成核剂。二硫化钨，分子式为ws2，是钨与硫的化合物，是一种过渡金属硫化物，外观为灰黑色带金属光泽的结晶或粉末，属于六方晶系。现有技术中缺乏二硫化钨填充改性聚酰亚胺的有效案例。在分子结构层面，纳米级二硫化钨可以作为聚酰亚胺成核剂，使聚酰亚胺快速结晶成核，起到提高玻璃化转变温度、优化成型效果的作用；在宏观层面，由于二硫化钨片层结构特性，以及负载增大摩擦系数减小的特征，非常适合液压油缸这种高负载、高频率、瞬时高温的环境中应用，是热塑性聚酰亚胺改性的一种理想助剂。
6、由此，本申请提供了下述专利技术：
7、在一个方面，本申请提供了一种改性聚酰亚胺，所述改性聚酰亚胺由包括如下成分的组合物制得：
8、聚酰亚胺、纳米复合成核剂、耐磨润滑剂和抗氧剂，所述纳米复合成核剂为纳米聚酰亚胺粉末和表面有机化处理的纳米二硫化钨粉体的共混物；
9、其中，以重量份计，聚酰亚胺90～94份，纳米复合成核剂0.5～1.5份(例如0.8份)，耐磨润滑剂3～6份(例如4或5份)，抗氧剂0.1～0.8份。
10、在某些实施方案中，所述的聚酰亚胺为热塑性聚酰亚胺。按所用有机芳香族四酸二酐单体结构的不同，热塑性聚酰亚胺可以包括均苯酐型、醚酐型、酮酐型、氟酐型聚酰亚胺等。在某些实施方案中，所述热塑性聚酰亚胺为多单体共聚型。在某些实施方案中，所述热塑性聚酰亚胺的数均分子量为35000～40000。在某些实施方案中，所述的聚酰亚胺为国产热塑性聚酰亚胺。
11、本专利技术采用纳米复合成核剂，可以在添加剂填充量尽量少的条件下，使聚酰亚胺既能保持原有的热塑加工性，又能够显著改善聚酰亚胺的耐磨性能和承载性能。进一步地，二硫化钨为无机粉体，对其进行有机化处理可以在粉体的表面形成有机化的包覆，从而使其与聚酰亚胺本体结合牢固。
12、在某些实施方案中，所述纳米复合成核剂包括70～100份(例如70～75、75～80、80～85、85～90、90～95或95～100份)的纳米聚酰亚胺粉末和20～40份(例如20～25、25～30、30～35或35～40份)表面有机化处理的的纳米二硫化钨粉体。
13、在某些实施方案中，所述纳米聚酰亚胺粉末为纳米热塑性聚酰亚胺粉末，种类可以选自上文所述的热塑性聚酰亚胺的种类，例如多单体共聚型聚酰亚胺。在某些实施方案中，所述聚酰亚胺粉末的数均分子量为48000～50000。
14、在某些实施方案中，本专利技术采用的纳米复合成核剂通过包括以下步骤的方法制得：
15、(1)称取70～100份纳米聚酰亚胺粉末，20～40份表面有机化处理的二硫化钨粉体备用；
16、(2)将两种粉末放入球磨罐中，进行球磨处理。
17、在某些实施方案中，所述纳米聚酰亚胺粉末的纯度为99.9～99.999％(例如99.99％)。
18、在某些实施方案中，所述纳米聚酰亚胺粉末的粒径为1～100纳米(例如1～10纳米、10～20纳米、20～50纳米、50～80纳米或80～100纳米)。
19、在某些实施方案中，所述纳米二硫化钨粉体的纯度为99.0～99.9％。
20、在某些实施方案中，所述纳米二硫化钨粉体的粒径为1～100纳米(例如1～10纳米、10～20纳米、20～50纳米、50～80纳米或80～100纳米)。
21、在某些实施方案中，混合粉球磨时间为2～10小时。在某些实施方案中，使用高能球磨进行处理。
22、在某些实施方案中，复合成核剂的平均粒径为1～100纳米(例如1～10纳米、10～20纳米、20～50纳米、50～80纳米或80～100纳米，例如15纳米)。
23、在某些实施方案中，所述表面有机化处理指的是使用c8-c22烷基链脂肪酸(例如硬脂酸)和c8-c22烷基链脂肪胺(例如十八胺)处理。
24、在某些实施方案中，所述二硫化钨粉体的有机化处理包括：将有机溶剂(例如氯仿)与二硫化钨粉体混合并加热，在溶液中加入c8-c22烷基链脂肪酸和c8-c22烷基链脂肪胺，再逐滴加入酰胺化脱水剂(例如n’n-二环己基碳二亚胺)，反应后进行固液分离，收集固形物。
25、在某些实施方案中，所述二硫化钨粉体的有机化处理包括：取100份二硫化钨粉体，放入1000ml氯仿中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改性聚酰亚胺，所述改性聚酰亚胺由包括如下成分的组合物制得：
2.权利要求1的改性聚酰亚胺，具有以下特征中的一个或多个：
3.权利要求1或2的改性聚酰亚胺，所述纳米复合成核剂通过包括以下步骤的方法制得：
4.权利要求1-3任一项的改性聚酰亚胺，所述表面有机化处理指的是使用C8-C22烷基链脂肪酸(例如硬脂酸)和C8-C22烷基链脂肪胺(例如十八胺)处理；
5.权利要求1-4任一项的改性聚酰亚胺，所述耐磨润滑剂为表面有机化处理的微米二硫化钨粉体；
6.权利要求1-5任一项的改性聚酰亚胺，所述抗氧剂为含氮受阻酚类抗氧剂，例如抗1098。
7.权利要求1-6任一项的改性聚酰亚胺，其通过将权利要求1-6任一项所定义的组合物共混制得。
8.一种制备支承环的方法，包括将权利要求1-7任一项的改性聚酰亚胺挤出造粒并注塑成支承环；
9.一种支承环，其由权利要求1-7任一项的改性聚酰亚胺或由权利要求8的方法制得。
10.一种液压油缸或一种气缸，其包含权利要求9的支承环。
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12.一种气动系统，其包含权利要求10的气缸。
13.一种工程机械，其包含权利要求11的液压系统或权利要求12的气动系统。
...【技术特征摘要】
1.一种改性聚酰亚胺，所述改性聚酰亚胺由包括如下成分的组合物制得：
2.权利要求1的改性聚酰亚胺，具有以下特征中的一个或多个：
3.权利要求1或2的改性聚酰亚胺，所述纳米复合成核剂通过包括以下步骤的方法制得：
4.权利要求1-3任一项的改性聚酰亚胺，所述表面有机化处理指的是使用c8-c22烷基链脂肪酸(例如硬脂酸)和c8-c22烷基链脂肪胺(例如十八胺)处理；
5.权利要求1-4任一项的改性聚酰亚胺，所述耐磨润滑剂为表面有机化处理的微米二硫化钨粉体；
6.权利要求1-5任一项的改性聚酰亚胺，所述抗氧剂为含氮受阻酚类抗氧剂，例如抗...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁松，王灿，陆智俊，
申请(专利权)人：江苏徐工工程机械研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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