[发明专利]金属衬塑耐腐蚀耐摩擦复合材料及制备方法和应用

说明书

金属衬塑耐腐蚀耐摩擦复合材料及制备方法和应用。该金属衬塑耐腐蚀耐摩擦复合材料，包括耐腐蚀耐摩擦复合材料和金属嵌件，所述耐腐蚀耐摩擦复合材料包括聚醚醚酮70‑95wt％，碳纤维5‑30wt％，微粉2‑10wt％，石墨2‑5wt％；所述金属嵌件为钢、铸铁或铜等。本发明复合材料以聚醚醚酮树脂为基体，具有优异的耐摩擦性、耐腐蚀性能、耐高温性能，使用寿命长，特别适用于腐蚀性气液体输送泵中使用。本发明衬塑材料耐腐蚀性能、耐摩擦性能和高温性能优异，日常维护维修量小，极大的降低的设备成本。本发明产品采用注塑一次成型加工而成，制造工艺采用传统注塑工艺，生产效率高，可大批量生产。将本发明应用于真空泵的过流部件上效果更加显著。

技术领域

本发明属于高分子材料成型技术领域，特别是涉及金属衬塑耐腐蚀耐摩擦复合材料及制作方法。

背景技术

聚醚醚酮树脂(PEEK)具有耐热等级高、耐辐射、冲击强度高、耐摩擦、热稳定性好、耐疲劳性好、电性能优异、耐腐蚀等优点，自商品化以来，已经在航空航天、汽车、电子电器、石油化工、机械和医疗等领域获得了广泛的应用。

工业生产中，很多领域的设备都会接触到腐蚀性(气体、液体)介质，直接影响到设备或相关部件的使用寿命。如水环式真空泵、旋片式真空泵、滑阀式真空泵、罗茨真空泵等。在石油、化工、制药、食品、造纸等行业生产过程中会产生大量含有水蒸汽的腐蚀性气体，这些气体对设备的腐蚀性强，现有的铸铁或钢质真空泵不耐腐蚀不耐磨，真空泵在运转中出现被腐蚀，磨损严重，导致无法长期、稳定的保证系统的真空度，运行寿命短，用户承担综合运行成本过高，给连续化生产带来极大不便。

近年来，金属衬塑制品工艺一直都在应用，包括注塑过程中加入金属嵌件、塑料进行金属嵌件加热压入等工艺。由于金属件与塑料的结合形式多种多样，目前的金属衬塑件在成型或加工过程中经常出现金属与塑料结合面容易脱落的问题，极大的缩短了结合件的使用寿命，同时也限制了金属衬塑件的应用领域。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种金属衬塑耐腐蚀耐摩擦复合材料及制备方法，发明人针对PEEK及其复合材料的塑钢结合工艺进行研究，总结出PEEK及其复合材料与金属件结合的工艺标准，更重要的是这种复合材料耐高温，长期使用温度在260℃腐蚀性强的液体中都没有质量问题。该复合材料的制备方法解决了腐蚀性气液体输送过程中对输送泵等的损坏及金属表面与塑料结合面容易出现脱落的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：金属衬塑耐腐蚀耐摩擦复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将聚醚醚酮、微粉、石墨加入到高速混合机中混合，通过加料口进入双螺杆挤出机，通过侧喂料口加入碳纤维挤出造粒、干燥处理后备用；

(2)将金属嵌件进行预热处理，使金属嵌件表面温度达到200℃以上；

(3)将预热处理后的金属嵌件放入模具中，将注塑机升温使步骤(1)所得复合材料充分熔融，进行注射、保压、冷却、脱模即得产品。

进一步的，所述步骤(1)中高速混合机温度50-80℃，高速混合10-20分钟。

进一步的，所述步骤(2)中所述预热处理具体步骤为：将金属嵌件放入高温烘箱内进行加热，通过高温烘箱的温度设定及实测温度监控，对金属嵌件温度进行控制，使金属嵌件表面温度达到200-240℃。

进一步的，步骤(3)中注塑压力为30-120MPa，注塑机温度为350-380℃，保压压力为50-120MPa，保压时间为5-20s，冷却时间200-300s。