[发明专利]聚酰亚胺添加纳米铜和聚四氟乙烯制作保持架管坯的方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及到一种聚酰亚胺添加纳米铜和聚四氟乙烯制作保持架管坯的方法。

背景技术

聚酰亚胺由于密度小、质轻，常用来制作轴承保持架管坯，常温下具有抗拉强度高、耐磨及自润滑性好等优点。

但国产聚酰亚胺的玻璃化转变温度较低，耐温性较差，尤其是在不大于260℃时的抗拉强度较低，热变形温度较低是聚酰亚胺存在的问题之一。

热导率较小是聚酰亚胺存在的问题之二，聚酰亚胺的热导率≤0.15 W.(m.K)^-1，热导率较小时不能将保持架摩擦面上迅速累积的热量传导出去，会使保持架表面软化、磨损加剧，严重影响轴承的正常运转，缩短使用寿命。

在聚酰亚胺中添加其它材料所制作的保持架，以图增大其热变形温度和热导率是当前研究的主要课题。

有关制作保持架管坯过程中保持架模具的尺寸构成以及热压方式是常用的，但其中的某些加工参数会有所不同。

 

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种聚酰亚胺添加纳米铜和聚四氟乙烯制作保持架管坯的方法，纳米铜具有耐高温、热导率大、粒径小等特点，能对聚酰亚胺的功效起到显微增强效果，改善聚酰亚胺的耐热性和耐磨性，添加聚四氟乙烯可显著地改善合成后复合材料的摩擦磨损性能，所制作保持架管坯的热变形温度大于260℃，热导率大于0.15 W.(m.K)^-1，保持架管坯具有质轻、耐磨、自润滑及抗拉强度高等优点。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种聚酰亚胺添加纳米铜和聚四氟乙烯制作保持架管坯的方法，该方法经历四步，第一步要对一定量的纳米铜、聚酰亚胺和聚四氟乙烯进行预处理，第二步从一定量的纳米铜、聚酰亚胺和聚四氟乙烯中按重量份进行重新配比并配制出聚酰亚胺复合材料，第三步对配制出聚酰亚胺复合材料进行球磨处理，第四步在热压机上热压制作保持架管坯，第四步中有关保持架模具的尺寸构成以及热压方式借鉴了现有技术，保持架模具包含外套、芯子、冲头和底座，设定保持架的内径为d、外径为D、高度为H，但围绕经球磨处理的所述聚酰亚胺复合材料在第四步中的加工参数有所不同；

第一步预处理

对纳米铜的预处理：在盛有浓度为2%的偶联剂KH-570和无水乙醇的烧杯中加入适量的纳米铜，将烧杯放入超声槽内对纳米铜进行偶联和超声分散，超声槽的超声频率控制在28KHZ、功率控制在900W、时间控制在30分钟，之后再将烧杯置于氮气气氛保护的干燥箱中进行干燥处理，氮气流量控制在80mL/min，干燥箱温度控制在110℃，干燥时间3小时，再从烧杯中取出纳米铜并密封保存备用，重复纳米铜的预处理过程可以积累到一定量的纳米铜；

对聚酰亚胺以及聚四氟乙烯的预处理：将聚酰亚胺以及聚四氟乙烯分别放在真空干燥箱内进行真空干燥，真空干燥箱的真空度控制在-0.1MPa，真空干燥箱的温度控制在80℃，真空干燥2小时后取出并分别密封保存，重复聚酰亚胺以及聚四氟乙烯的预处理过程可以积累到一定量的聚酰亚胺以及一定量的聚四氟乙烯；

第二步从一定量的纳米铜、聚酰亚胺和聚四氟乙烯中按重量份进行重新配比并配制出聚酰亚胺复合材料

按重量份分别取70～75的聚酰亚胺、3～6的聚四氟乙烯并分别在200目筛上进行过筛，先将过筛的聚酰亚胺和20～25的纳米铜一同放入手持式机械搅拌机内搅拌3～5次，每次搅拌的时间控制在20～30秒，每次混料时手持式机械搅拌机的转速控制在10000～12000r/min，最后加入过筛的聚四氟乙烯进行再搅拌，所述再搅拌的次数、时间以及转速同上，配制出聚酰亚胺复合材料；

第三步对配制出聚酰亚胺复合材料进行球磨处理

将所述聚酰亚胺复合材料放入三维球磨机中，球磨机中加入15粒直径为3mm的陶瓷球，球磨8小时后过150目筛进行筛分，去掉筛上料及陶瓷球得到球磨处理的聚酰亚胺复合材料，使用二十倍显微镜观察球磨处理的聚酰亚胺复合材料的色差，无明显色差的聚酰亚胺复合材料即为合格产品并密封保存备用；

第四步在热压机上热压制作保持架管坯

在所述保持架模具中：所述外套的内径=所述D+3mm，所述芯子的外径=所述d-3mm，所述外套高度=所述芯子高度≥ 3H，所述冲头的外径与所述外套的内径相匹配，所述冲头的内径与所述芯子的外径相匹配，所述底座的内径与所述芯子的外径相匹配，所述底座的外径与外所述套的内径相匹配；