[發明專利]旋轉型超聲電機用聚酰亞胺摩擦材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201410127927.1
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN103911118A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 趙蓋;丁慶軍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C09K3/14
• 分類號: C09K3/14;C08J5/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王月霞;唐循文

技術領域

本發明涉及一種旋轉型超聲電機用聚酰亞胺摩擦材料及其制備方法，屬于超聲電機技術領域。

背景技術

超聲電機是20世紀80年代迅速發展和應用的一種新型微電機，適合其摩擦驅動要求的聚合物摩擦材料得到不斷發展，摩擦材料的理化性能直接影響超聲電機的性能。然而，聚酰亞胺是20世紀50年代發展起來的耐熱性較高的一類高分子材料，耐高溫、耐輻射，且具有優良的機械性能和摩擦學性能，被譽為“塑料之王”，尤其在高溫、高壓和高速等苛刻環境下具有優異的減摩潤滑特性,?已在航空、航天、電器、機械、化工及微電子等高技術領域得到了廣泛應用。聚酰亞胺薄膜產品典型的成型工藝為流延法，而整體材料通常采用熱壓燒結法成型。其中，模壓件主要用于高溫無潤滑軸承的制造，具有較高的使用價值。純聚酰亞胺的抗磨性能相對較差，難以滿足旋轉型超聲電機的使用要求,?為此,?對聚酰亞胺進行性能進行增強改性成為當前研究的熱點。

國內目前旋轉型超聲電機使用的聚合物摩擦材料主要存在兩大問題：一是摩擦性能不穩定，二是使用壽命短。國內現有相關專利有：?03132555?聚四氟乙烯基超聲馬達的摩擦材料、200410043602?聚苯酯塑料合金超聲馬達的摩擦材料、200610040708?超聲電機熱固性樹脂基摩擦材料及摩層制作法和輔助工具、200810064524?用于制造超聲馬達熱塑性復合材料摩擦片的方法和工具、200810064637?超聲馬達各向異性摩擦片的制備方法及其專用制備裝置。這些聚合物材料機械性能差且磨損率高，本發明方法制備的纖維增強固體潤滑劑改性的聚酰亞胺復合材料機械強度高且具有較好的耐磨性。

發明內容

本發明目的是提供一種旋轉型超聲電機使用的聚酰亞胺摩擦材料及其制備方法，該材料具有良好的機械強度、良好的輸出穩定性以及較長的使用壽命。

為了實現上述目的，本發明采用的技術手段如下：

通過纖維增強固體潤滑劑改性制備聚酰亞胺摩擦材料，該材料的組成和質量分數為：聚酰亞胺50～70%、碳纖維?10～20%、聚四氟乙烯5～15?%、石墨5～15?%以及三氧化二鋁0～10?%。

所述聚酰亞胺粒徑為?60～85μm。

所述石墨粒徑為50～70μm。

所述碳纖維的纖維直徑7μm，長度20～50mm。

所述聚四氟乙烯的粒徑為20～35μm。

所述三氧化二鋁粒徑為20～50?nm。

所述旋轉型超聲電機用聚酰亞胺摩擦材料的制備方法，該方法依次包括如下步驟：

1）將成比例的聚酰亞胺和聚四氟乙烯混合均勻，然后加入碳纖維、石墨和三氧化二鋁，充分混合均勻；

2）將步驟1）混好的模料倒入模具中，熱壓成型，模壓溫度360～380℃，壓力10～20MPa,自然冷卻。

本發明采用的聚酰亞胺為單醚酐型，分子中具有十分穩定的苯環和柔順的醚鍵結構，有較低的摩擦系數及良好的耐磨性能。其結構式為：

本發明選用聚酰亞胺做樹脂基體是因為其耐高溫、耐輻射,且具有優良的機械性能和摩擦學性能；選擇聚酰亞胺模塑粉的粒徑為?60～85μm，因為該模塑粉尺寸范圍小，適合熱壓成型；選用碳纖維做增強體是因為其力學性能好和摩擦學性能優越；碳纖維的纖維直徑7μm，長度20～50mm，該尺寸的碳纖維能夠提高其與基體的相容性，提高分散均勻性。

選用聚四氟乙烯和石墨做固體潤滑劑是因為其價格便宜和潤滑性能突出，選用三氧化二鋁做為改性劑是得益于其良好的耐熱性和較高的硬度。

為了提高與基體的兼容性，選用與聚酰亞胺模塑粉尺寸相近的鱗片石墨，粒徑為50～70μm。選用的聚四氟乙烯粒徑為20～35μm?，能夠與聚酰亞胺模塑粉均勻分散；選用的三氧化二鋁為納米顆粒，粒徑為20～50?nm，具有更加優異的增強增硬效果。

旋轉型超聲電機用聚酰亞胺摩擦材料的制備方法，該方法包括以下步驟：

1）將成比例的聚酰亞胺模塑粉、碳纖維、聚四氟乙烯、石墨和三氧化二鋁混合均勻；

2）將混好的模料倒入模具中熱壓成型，模壓溫度360～380℃，壓力10～20MPa,自然冷卻。制備得到的產品的主要性能指標如下：

1.?????表面硬度（邵A）：≥80

2.?????常溫下拉伸強度：≥150MPa

3.?????大氣下摩擦系數：0.18～0.25

4.?????大氣下體積磨損率：≤5.0×10^-7mm³/N·m