本发明专利技术公开了一种行波型旋转超声电机用交联UHMW-PE复合摩擦材料及制备方法。交联UHMW-PE复合摩擦材料组成：UHMW-PE树脂100.0~150份；增强剂10~15份玻璃纤维、3~5份碳纤维、0.5~1.5份碳纳米管；摩擦及导热性能调节剂10~20份二硫化钼、8~15份石墨、15~25份氧化铝、15~20份氧化铜、1.5~5份聚苯酯、0~1.5份丁腈橡胶；交联敏化剂?1~2份；偶联剂0.4~1.0份KH-570或DL-151或DL-171。在180℃条件下熔融共混并压成2.0~3.0mm片材；片材在N2气氛保护下，采用Co60γ源辐射交联制得了交联UHMW-PE摩擦材料，并应用于TRUM-60转子的摩擦面层。在600N预压力下，电机的综合输出性能良好，堵转扭矩可达到1.3N·m以上，空载转速180r/min以上，换能效率20%以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及交联超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)复合摩擦材料制备方法及其应用，是一种应用于行波型超声电机转子或定子驱动面层摩擦材料，以提高电机的机械特性和稳定运行寿命。
技术介绍
行波型旋转超声电机(TRUM)是利用压电陶瓷的逆压电效应激发弹性体振动，实现电能到机械能的转换；再通过定、转子间的摩擦作用将定子振动转化为动子转动或平动。其中，摩擦材料的优劣对于电机的机械性能和使用寿命有直接的影响。TRUM的摩擦材料归纳起来可分为橡胶基摩擦材料、树脂基摩擦材料、涂镀层基摩擦材料、陶瓷材料、含油粉末冶金材料等。尽管品种繁多，性能各异，但超声波电机使用寿命仍然不长，据报道使用国外摩擦材料的行波超声波电机负载寿命不超过3000 h,严重限制了超声电机特有的高性能发挥。因此，如何提高超声波电机的机械性能和寿命，成为超声电机研究的热点问题。与其它类材料相比较，树脂基摩擦材料应用于TRUM，具有使用寿命较长、运行稳定、噪声小等优点。如TRUM现采用的聚四氟乙烯、聚酰亚胺及环氧树脂等添加增强和摩擦性能调节材料制备的树脂基摩擦材料。UHMW-PE具有耐磨损、耐冲击、自润滑和耐低温等优良特性，但存在摩擦系数小、耐热性能差和耐蠕变性差等缺点，经过改性可用作TRUM摩擦材料。如加入无机粒子、碳纤维及摩擦性能调节材料等，可进一步改善其耐磨性，应用于TRUM的机械性能优良。但由于定、转子间的弹性滑动和几何滑动产生大量热，使整个电机温度升高，而接触处的摩擦材料表面温度则达100°C以上。UHMW-PE属于线性高分子材料，在100°C的高温下易产生蠕变，导致TRUM定转子在较高的预压力下发生机械齿合，电机重启困难，摩擦材料表面的摩擦磨损机理变成粘着磨损，电机的机械特性和稳定运行寿命较差。
技术实现思路
本专利技术目的是针对应用于TRUM的UHMW-PE摩擦材料存在电机的机械特性和稳定运行寿命较差等缺点，提供一种交联UHMW-PE摩擦材料制备方法，以提高电机的机械特性和稳定运行寿命。本专利技术采用的技术方案如下一种行波型旋转超声电机用交联UHMW-PE摩擦材料，其特征在于组份由下列质量份的物质组成UHMW- PE 树月旨100. 0 150 份；增强剂1(Γ15份玻璃纤维、3飞份碳纤维、0. 5^1. 5份碳纳米管；摩擦及导热性能调节剂 10 20份二硫化钼、8 15份石墨、15 25份氧化铝、15 20份氧化铜、1. 5飞份聚苯酯、(Tl. 5份丁腈橡胶；交联敏化剂广2份；偶联剂0. 4 1. 0 份 ΚΗ-570 或 DL-151 或 DL-171 ；所述的行波型旋转超声电机用交联UHMW-PE摩擦材料，其特征在于所述的UHMW-PE树脂的分子量在300万以上。所述的行波型旋转超声电机用交联UHMW-PE摩擦材料，其特征在于所述的交联敏化剂为甲基丙烯酸烯丙酯或三烯丙基异氰酸酯。所述的一种行波型旋转超声电机用交联UHMW-PE摩擦材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤步骤1、UHMW-PE复合材料制备步骤1-1、石墨、玻璃纤维、聚苯酯、氧化铜、氧化铝、二硫化钼、碳纤维、偶联剂按比例在球磨机中先预混l(T50min，再采用乙醇湿法混合Hh后干燥待用；步骤1-2、碳纳米管与敏化剂剂按比例混合，并采用超声振动清洗仪在密闭的容器中分散处理约15 60min待用；步骤1-3、在16(Tl8(TC条件下，UHMW-PE树脂添加步骤1_1预处理过的增强剂、摩擦及导热性能调节剂(包括丁腈橡胶)，采用双辊开炼机或密炼机混炼时间约5 15min ；步骤1-4、熔融共混料模压成2 3mm的片材；步骤2、交联UHMW-PE复合材料制备步骤2-1、将片材加热至12(T150°C后在-10°C以下作淬冷处理；步骤2-2、在室温和高纯氮的保护下，将步骤1所制备的UHMW-PE复合材料在Co6° Y源辐射交联，剂量控制为5(Tl50KGy ；步骤2-3、辐照处理后的摩擦材料在氮气气氛、12(T15(TC下热处理72 144h。所述的行波型旋转超声电机用交联UHMW-PE摩擦材料的应用，用于制作行波型旋转超声电机转子的摩擦面层，具体包括以下过程；步骤1-1、交联UHMW-PE摩擦材料表面用98%浓硫酸与重铬酸钾配成的酸液或大于67%浓硝酸液氧化处理l(T60min ；步骤1-2、将表面氧化处理过的材料用环氧结构胶与硬铝转子粘贴；步骤1-3、机加工，要求转子面层交联UHMW-PE摩擦材料厚度为0. 2^0. 3mm。本专利技术的有益效果有Co60 γ辐射交联的UHMW-PE摩擦材料可提高UHMW-PE摩擦材料的耐蠕变性和耐热性，应用于TRUM的转子摩擦面层，可明显提高TRUM机械性能如堵转扭矩、换能效率、空载转速，以及稳定运行寿命。加入多官能度小分子烯类单体的交联敏化剂可降低Co6tl γ辐射的强度，进而降低辐照成本。KH-570、DL-151或DL-171偶联剂处理无机材料可提高与UHMW-PE树脂基体材料的结合力，同时偶联剂分子上带有不饱和双键，在CcT Y辐射时可与树脂发生交联，进一步提高摩擦材料的交联密度，改善摩擦材料综合性能。添加摩擦性能调节剂后可改善UHMW-PE材料的摩擦性能如增大摩擦系数(提高TRUM的堵转力矩)。添加增强剂可提高摩擦材料的压缩模量，达到定转子摩擦副硬度相匹配以提高TRUM的使用寿命。添加导热性良好的无机材料可提高摩擦材料的导热性，及时地散失TRUM因电机运行而产生的大量热量，降低因局部高温产生的粘着磨损。将混炼成型的UHMW-PE片材加热至12(T150°C后在低于-10°C条件下作淬冷处理，起到降低UHMW-PE的结晶度作用，获得提高辐照交联效率效果。交联UHMW-PE摩擦材料表面用强氧化性酸处理，可提高其表面极性，增加摩擦材料与金属转子表面的粘接强度。说明书附图表1试验数据。具体实施例方式实施例1.取材料(质量份)UHMW-PE树脂(分子量约为1000万，南京Ticona公司生产，下同)100份、玻纤(短纤维粉末，100目，南京玻璃纤维研究设计院生产，下同)10.0份、碳纤维(球磨粉末，100目，南京无机粉末填料厂生产，下同)4. 5份、碳纳米管(约5nm，深圳市比尔科技发展有限公司生产，下同)0. 5份、甲基丙烯酸烯丙酯(工业级，抚顺安信化学有限公司生产，下同)1. 0份、二硫化钼(球磨至1200目，天津市凯通化学试剂公司生产，下同)15. 0份、石墨(F00 #，1. 5 μ m，上海胶体化工厂生产，下同)10. 0份、氧化铝(α型，0. 5 μ m，南京智宁填料有限公司生产，下同)20.0份、氧化铜(南京化学试剂公司提供，球磨至1200目，下同)15.0份、聚苯酯(粉料，中蓝晨光化工研究院塑胶科技公司生产，下同)4. 5份，硅烷偶联剂(KH-570，南京裕德恒偶联剂厂生产，下同)0. 4份。制备方法1.采用熔融共混法制备UHMW-PE复合材料。首先，将上述增强剂(除C纳米管外)、摩擦及导热性能调节剂、偶联剂在球磨机中先预混30min，再采用乙醇湿法混合池后，待乙醇自然挥发后，再在70 V条件下真空干燥。其次，将所述碳纳米管与敏化剂按所述配比在超声条件下分散处理约15min。最后，UHMW-PE树脂添加预处理过的增强剂、摩擦及本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈正年，丁庆军，赵淳生，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，南京工程学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。