[發明專利]一種耐磨損自潤滑PPS—金屬復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210272637.7
• 申請日: 2012-08-02
• 公開（公告）號: CN102785428A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發明（設計）人: 駱志高;趙兵;李進;徐健偉;駱志尚
• 申請（專利權）人: 鎮江江科機電工程有限公司
• 主分類號: B32B15/08
• 分類號: B32B15/08;B32B15/18;B32B15/20;B32B27/06;B32B27/18;B32B27/28;B32B38/18;B29B9/06
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技術領域

本發明提供了一種耐磨損自潤滑PPS—金屬復合材料及其制備方法。

背景技術

近幾年研究發現，磨耗、腐蝕是機械、水利、食品、礦山、運輸、化工、冶金等輕工業和重工業共同面臨的重要機械零部件的損傷形式，每年在這幾方面的經濟損失高達數百億美元。對經常處于摩擦狀態的零部件（如軸套、滑板和滑道）提出了越來越高的性能要求。在機械運行過程中，不可避免的會產生摩擦磨損、振動、腐蝕等不良現象，這嚴重的影響了設備的使用壽命。

目前應用于降低機械運行中摩擦系數的方法有一下幾種：

1）在金屬軸瓦的接觸摩擦表面涂上潤滑油已達到減小摩擦的目的，但在高溫、高壓的苛刻條件下，會產生腐蝕性的氣體，限制了其使用工況和對環境產生不利影響。

2）在金屬基材表面加工多個凹腔來存儲潤滑脂或固體潤滑劑，可以滿足耐熱和自潤滑的特性，但凹腔的產生會減弱機械零部件的強度、制造加工復雜且裸露的金屬表面容易劃傷對摩表面。

3）在燒結有青銅粉層的金屬基材上復合一層自潤滑塑料，可以滿足金屬與塑料間較強的結合強度、自潤滑性能、耐高溫性能，但制造工藝繁瑣復雜，在我國，銅資源相對于鐵資源的廣泛性來說屬于稀少資源，應節約使用。

發明內容

本發明的一個目的是為克服上述現有技術的不足，提供了一種金屬與塑料結合性強、機械強度高、摩擦系數低、耐磨性好的自潤滑PPS—金屬復合材料。

本發明的第二個目的是提供一種成型工藝簡單、性能可靠性，同時具有耐高溫、抗化學腐蝕、耐輻射、抗沖擊、無污染的自潤滑PPS—金屬復合材料的制備方法。

本發明一種耐磨損自潤滑PPS—金屬復合材料采用的技術方案是：由金屬基體、塑料工作層組成，其特征是：金屬基體表面經過噴丸毛化，使金屬基體和塑料層之間有一定的機械鑲嵌力；金屬基體與塑料層之間的結合力由分子間化學鍵和機械鑲嵌力組成；塑料工作層材料成分按質量百分含量為：聚苯硫醚樹脂（PPS）29～69%，液晶聚合物(LCP)?10～30%，熱塑性聚酰亞胺樹脂(TPI)?10～30%，石墨5%，納米二氧化硅（SiO2）2%，相容劑3%，偶聯劑1%。

本發明一種耐磨損自潤滑PPS—金屬復合材料及其制備方法的技術方案是采用如下步驟：

a)??干燥：把聚苯硫醚、液晶聚合物、熱塑性聚酰亞胺、石墨、納米二氧化硅分別鼓風干燥4～8h，溫度設定為50～160℃。

b)?稱量配料：稱量以下組分，以質量分數表示為:?聚苯硫醚樹脂（PPS）29～69%，液晶聚合物(LCP)?10～30%，熱塑性聚酰亞胺樹脂(TPI)?10～30%，石墨5%，納米二氧化硅（SiO2）2%，相容劑3%，偶聯劑1%。

c）混合：將石墨和納米二氧化硅放入偶聯劑中混合均勻；把石墨和納米二氧化硅取出放在陰涼干燥處讓其自然晾干；將LCP、TPI、PPS投入到混料機中混合均勻；再將相容劑投入到混料機中混合均勻；再將石墨和納米二氧化硅投入到混料機中混合均勻，混合時間為3～10分鐘。

d)?造粒：將混合后的原料放入雙螺桿擠出機中造粒，擠出機各段溫度分別為220～250℃，245～270℃，275～300℃，275～320℃，機頭溫度為285～320℃，螺桿機的轉速為60～200轉/分鐘。

e)?金屬基體噴丸毛化：使用自回收式多功能拋丸機PW-700-01，在金屬基體表面噴丸時間為50S，噴丸速度為70m2/h。

f)?金屬基體預熱：采用烘箱加熱，把金屬基材置于烘箱中，溫度設置為80～120℃，時間定為0.5～1h。

????g)?將步驟f)中預熱的金屬基體放入注射模具模腔內作為嵌件，再將步驟d)中混合塑料投入到注射機的料斗內。注射機參數設定為：料筒溫度為250～290℃，注射機后部、中部、前部溫度分別為280～300℃、285～310℃、290～320℃；注射機噴嘴溫度設為290～330℃；模具溫度設為120～140℃；螺桿轉速為100～300r/min；注射壓力為45～65mpa；注射時間為5～60s；保壓時間為10～30s；金屬塑料表面復合層的平均厚度為1.5mm，注射結束后，待制件溫度降到100～150℃時脫模取件。

h)?將脫模冷卻后的材料在180～198℃溫度下保溫1.5小時即可。