專利名稱:一種復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù):
復(fù)合材料是含有多種組分的材料,其由有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬或金屬等原材料復(fù)合而成。復(fù)合材料不僅能保持其原始組分的部分特性,而且還具有原始組分所不具有的某些性能。復(fù)合材料中的高分子復(fù)合材料是由相對(duì)分子量較高的化合物構(gòu)成的材料。高分子復(fù)合材料具有以下優(yōu)點(diǎn)1)韌性好,吸收振動(dòng),無(wú)噪音;2)化學(xué)穩(wěn)定性好,摩擦磨損對(duì)氣氛的依賴性小;3)低溫性能好,在液氮、液氫以及真空的超低溫條件下仍能發(fā)揮潤(rùn)滑作用;4)電絕緣性優(yōu)良。因此,高分子復(fù)合材料作為滑動(dòng)部件尤其是滑動(dòng)軸承得到了廣泛應(yīng)用。高分 子復(fù)合材料滑動(dòng)軸承廣泛應(yīng)用于船舶艉軸承、舵軸承、水泵軸承、水輪機(jī)軸承等工業(yè)領(lǐng)域。目前滑動(dòng)軸承用高分子復(fù)合材料以聚四氟乙烯、聚酰亞胺、聚醚醚酮或聚苯硫醚為主體材料,其中聚酰亞胺、聚醚醚酮和聚苯硫醚硬度高,使對(duì)偶材料的摩擦磨損很大。而聚四氟乙烯的摩擦系數(shù)小,富有彈性,適合于軸承摩擦材料,但其與金屬的粘結(jié)性能極差,很難與金屬直接粘結(jié)。為了尋求耐磨性能優(yōu)異和與金屬粘結(jié)性能良好的滑動(dòng)軸承,滑動(dòng)軸承用高分子復(fù)合材料成為了研究的熱點(diǎn)。例如公開(kāi)號(hào)為CN100354541C的中國(guó)專利公開(kāi)了一種聚四氟乙烯復(fù)合材料的制備方法,具體包括以下步驟以稀土化合物、乙醇、乙二胺四乙酸等改性劑添加于聚四氟乙烯粉中,并將其燒結(jié)于銅絲或銅粉上,以銅絲或銅粉為中間層,通過(guò)焊接或燒結(jié)的方式與金屬外套連接在一起,即得到復(fù)合材料滑動(dòng)軸承。該種方法制備的復(fù)合材料滑動(dòng)軸承以聚四氟乙烯為主體材料,通過(guò)以銅絲或銅粉為中間層,與金屬外套連接在一起,從而與金屬具有良好的粘結(jié)性,但是上述滑動(dòng)軸承需在水或油的潤(rùn)滑條件下才能運(yùn)行,其自潤(rùn)滑性能比較差。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種自潤(rùn)滑性能優(yōu)異的復(fù)合材料及其制備方法。有鑒于此,本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合材料,包括90 110重量份的橡膠;I 15重量份的納米二氧化鈦;2 20重量份的玻璃纖維;5 30重量份的超聞分子量聚乙烯;2 20重量份的聚四氟乙烯;5 40重量份的納米碳化硅;O. 5 5重量份的過(guò)氧化物引發(fā)劑;4 30重量份的交聯(lián)劑;O 15重量份的二硫化鑰;
O 15重量份的石墨;O 10重量份的氧化鋅;O 10重量份的六鈦酸鉀。優(yōu)選的,所述橡膠包括硅橡膠、氫化丁腈橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠或氯化聚乙烯橡膠。優(yōu)選的,所述橡膠的含量為95 105重量份。優(yōu)選的,所述過(guò)氧化物引發(fā)劑為過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯甲酰叔丁酯過(guò)氧化甲乙酮、2,4- 二氯過(guò)氧化苯甲酰、2,5- 二甲基2,5- 二叔丁基過(guò)氧化已烷或過(guò)氧化雙(2,4_ 二氯苯甲酰)。 優(yōu)選的,所述交聯(lián)劑為N,N'-間亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺、甲基丙烯酸甘油酯、三聚氰酸三丙烯酯、三羥甲基丙烷、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、對(duì)苯二酚二(2-羥乙基)醚、乙二醇、丁二醇、己二醇、1,4- 丁二醇、甲苯二異氰酸酯二聚體、甲苯二異氰酸酯三聚體和二苯甲烷-4,4' -二異氰酸酯二聚體中的一種或兩種。優(yōu)選的,所述超高分子量聚乙烯的數(shù)均分子量為1000000 30000000,粒徑為10 200um。優(yōu)選的,所述復(fù)合材料還包括0. 3 20重量份的硬脂酸,O 120重量份的炭黑、5 25重量份的助架橋劑、I 5重量份的硅烷偶聯(lián)劑、I 20重量份的增塑劑、I 15重量份的碳纖維或I 10重量份的紫外線吸收劑。優(yōu)選的,所述助架橋劑為三烴甲基丙烷三(2-甲基丙烯酸)酯、三烯丙基異三聚氰酸酯或丙烯酸鋅。本發(fā)明還公開(kāi)了一種復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟將90 110重量份的橡膠、O. 5 5重量份的過(guò)氧化物引發(fā)劑、4 30重量份的交聯(lián)劑、I 15重量份的納米二氧化鈦、納米5 40重量份的碳化娃、5 30重量份的超高分子量聚乙烯、2 20重量份的聚四氟乙烯、2 20重量份的玻璃纖維、O 15重量份的二硫化鑰、O 15重量份的石墨、O 10重量份的氧化鋅和O 10重量份的六鈦酸鉀置于密煉機(jī)中混煉,得到混煉膠;將所述混煉膠置于模具中,加壓硫化后,得到復(fù)合材料。優(yōu)選的,所述密煉機(jī)的腔體溫度為20 100°C,主軸轉(zhuǎn)速為5 150rpm ;所述混煉的時(shí)間為5 60min。本發(fā)明提供了一種復(fù)合材料及其制備方法,所述復(fù)合材料包括納米二氧化鈦、玻璃纖維、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、納米碳化硅、過(guò)氧化物引發(fā)劑、交聯(lián)劑和主體材料橡膠。本發(fā)明將納米二氧化鈦、納米碳化硅、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯添加至復(fù)合材料中,上述組分通過(guò)過(guò)氧化物引發(fā)劑和交聯(lián)劑的交聯(lián)作用,與橡膠形成了結(jié)晶的、共價(jià)交聯(lián)的復(fù)合材料。由于在復(fù)合材料中引入了無(wú)機(jī)納米粒子二氧化鈦和碳化硅,及具有自潤(rùn)滑性的聚四氟乙烯和超高分子聚乙烯,上述組分與橡膠共同作用,從而使復(fù)合材料具有優(yōu)異的自潤(rùn)滑性能。其次,由于本發(fā)明的復(fù)合材料以橡膠為主體材料,其與金屬能夠直接粘結(jié),從而避免了在制備過(guò)程中與金屬粘結(jié)的復(fù)雜工藝,簡(jiǎn)化了工藝流程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為30 35MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為140% 185%,硬度為60 70D ;與金屬剪切強(qiáng)度為6 7MPa。
圖I為本發(fā)明實(shí)施例I制備的復(fù)合材料的摩擦系數(shù)-轉(zhuǎn)數(shù)關(guān)系曲線圖;圖2為實(shí)施例I制備的復(fù)合材料的磨損性能對(duì)比數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步理解本發(fā)明,下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述,但是應(yīng)當(dāng)理解,這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn),而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種復(fù)合材料,包括
90 110重量份的橡膠;I 15重量份的納米二氧化鈦;2 20重量份的玻璃纖維;5 30重量份的聚乙烯;2 20重量份的聚四氟乙烯;5 40重量份的納米碳化硅;O. 5 5重量份的過(guò)氧化物引發(fā)劑;4 30重量份的交聯(lián)劑;O 15重量份的二硫化鑰;O 15重量份的石墨;O 10重量份的氧化鋅;O 10重量份的六鈦酸鉀。按照本發(fā)明,所述橡膠優(yōu)選由硅橡膠、氫化丁腈橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠或氯化聚乙烯橡膠,更優(yōu)選為丁腈橡膠,氫化丁腈橡膠、聚醚型聚氨酯型膠。所述橡膠優(yōu)選為95 105重量份,更優(yōu)選為100重量份。所述過(guò)氧化物引發(fā)劑優(yōu)選為過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯甲酰叔丁酯過(guò)氧化甲乙酮、2,4-二氯過(guò)氧化苯甲酰、2,5-二甲基-2,5-二叔丁基過(guò)氧化已烷或過(guò)氧化雙(2,4_ 二氯苯甲酰)。所述交聯(lián)劑優(yōu)選為N,N'-間亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺、甲基丙烯酸甘油酯、三聚氰酸三丙烯酯、三羥甲基丙烷、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、對(duì)苯二酚二(2-羥乙基)醚、乙二醇、丁二醇、己二醇、1,4- 丁二醇、甲苯二異氰酸酯二聚體、甲苯二異氰酸酯三聚體和二苯甲烷_(kāi)4,4' -二異氰酸酯二聚體中的一種或兩種。所述過(guò)氧化物引發(fā)劑與所述交聯(lián)劑作為復(fù)合材料交聯(lián)的填料,加熱后促使柔軟的橡膠發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),從而能夠形成硬質(zhì)的復(fù)合材料。所述過(guò)氧化物引發(fā)劑優(yōu)選為I 4. 5重量份,更優(yōu)選為2 3. 5重量份。所述交聯(lián)劑優(yōu)選為10 25重量份,更優(yōu)選為15 20重量份。為了使超高分子量聚乙烯具有更有較高的自潤(rùn)滑性能,所述超高分子量聚乙烯優(yōu)選為超高分子量聚乙烯粉,所述超高分子量聚乙烯的數(shù)均分子量?jī)?yōu)選為1000000 30000000,更優(yōu)選為1500000 20000000,最優(yōu)選為8000000 15000000。所述超高分子量聚乙烯的數(shù)均分子量在100萬(wàn)以上才能體現(xiàn)出聚乙烯的自潤(rùn)滑性和耐磨性等特性,因此,本發(fā)明采用超高分子量聚乙烯。為了保證超高分子量聚乙烯能夠分散均勻,有利于復(fù)合材料力學(xué)性能的提高和自潤(rùn)滑性能的釋放,本發(fā)明優(yōu)選對(duì)超高分子量聚乙烯的粒徑進(jìn)行了限定,所述超高分子量聚乙烯的粒徑優(yōu)選為10 200um,更優(yōu)選為50 150um,最優(yōu)選為80 120um。按照本發(fā)明,在復(fù)合材料中添加納米二氧化鈦、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯和納米碳化硅能夠增加材料的自潤(rùn)滑性能和耐磨損性能,降低摩擦系數(shù),在復(fù)合材料中添加玻璃纖維能夠提高材料的拉伸強(qiáng)度,因此通過(guò)添加上述組分,能夠提高復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能。除了上述自潤(rùn)滑組分,本發(fā)明在復(fù)合材料中還添加了 O 15重量份的二硫化鑰、石墨、氧化鋅和六鈦酸鉀,所述二硫化鑰的含量?jī)?yōu)選為5 12重量份;所述石墨的含量?jī)?yōu)選為5 10重量份;所述氧化鋅的含量?jī)?yōu)選為2 8重量份,所述六鈦酸鉀的含量?jī)?yōu)選為2 8重量份。為了使復(fù)合材料的性能更優(yōu)異,作為優(yōu)選方案,所述復(fù)合材料中還包括多種填料,所述填料包括O. 3 20重量份的硬脂酸,O 120重量份的炭黑、5 25重量份的助架橋劑、I 5重量份的硅烷偶聯(lián)劑、I 15重量份的碳纖維、I 20重量份的增塑劑或I 10重量份的紫外線吸收劑。所述炭黑優(yōu)選為黑炭黑N220、黑炭黑N330、黑炭黑N550、黑炭黑N660、白炭黑sil-233或白炭黑sil-255。所述助架橋劑優(yōu)選為三烴甲基丙烷三(2-甲基丙烯酸)酯、三烯丙基異三聚氰酸酯、共架橋偶聯(lián)劑ACTIGRAN 50/70或丙烯酸鋅。所述助架橋 劑優(yōu)選為10 20重量份,更優(yōu)選為12 18重量份。所述硅烷偶聯(lián)劑的化學(xué)通式為(RO)3Si (CH2)n-X,其中,RO代表可水解基團(tuán),優(yōu)選為甲氧基、乙氧基或乙酰氧基;x為有機(jī)官能基團(tuán),優(yōu)選為氨基、甲基丙烯酰氧基、環(huán)氧基或鹵素;n為1、2或3。所述硅烷偶聯(lián)劑優(yōu)選為I 5重量份,更優(yōu)選為2 4. 5重量份。所述增塑劑優(yōu)選為苯二甲酸酯類、磷酸酯類、脂肪族醇酸類、苯二甲酸二甲氧基乙二醇酯、磷酸三甲苯酯、苯二甲酸二丙二醇酯、三乙二醇二壬酸酯或古馬隆-茚樹(shù)脂。所述增塑劑優(yōu)選為2 15重量份,更優(yōu)選為3 5重量份。所述硬脂酸優(yōu)選為O. 5 I. 5重量份,所述白炭黑優(yōu)選為20 50重量份,更優(yōu)選為30 40重量份,所述操作助劑優(yōu)選為3 8重量份,更優(yōu)選為4 6重量份,所述紫外線吸收劑優(yōu)選為2 8重量份,更優(yōu)選為3 6重量份。所述硬脂酸、炭黑、助架橋劑、硅烷偶聯(lián)劑、增塑劑、碳纖維、紫外線吸收劑這些填料都是橡膠加工中的助劑,添加上述填料能夠使復(fù)合材料加工方便和易流動(dòng),同時(shí)也能增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能。本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟將90 110重量份的橡膠、O. 5 5重量份的過(guò)氧化物引發(fā)劑、4 30重量份的交聯(lián)劑、I 15重量份的納米二氧化鈦、5 40重量份的納米碳化硅、5 30重量份的超高分子量聚乙烯、2 20重量份的聚四氟乙烯、2 20重量份的玻璃纖維、O 15重量份的二硫化鑰、O 15重量份的石墨、O 10重量份的氧化鋅和O 10重量份的六鈦酸鉀置于密煉機(jī)中混煉,得到混煉膠;將所述混煉膠置于模具中,加壓硫化后,得到復(fù)合材料。按照本發(fā)明,作為優(yōu)選方案,所述密煉機(jī)的腔體溫度為20 100°C,主軸轉(zhuǎn)速為5 150rpm。為了使硫化反應(yīng)能夠進(jìn)行徹底,所述模具中涂有脫模劑,所述模具優(yōu)選預(yù)熱至135 175°C。作為優(yōu)選方案,將硫化后的混煉膠脫模,室溫靜置至少16h后,得到復(fù)合材料。為了保證復(fù)合材料具有更優(yōu)異的耐磨損性能和力學(xué)性能,復(fù)合材料中還包括多種填料,所述填料優(yōu)選為硬脂酸、炭黑、助架橋劑、硅烷偶聯(lián)劑、增塑劑、操作助劑或紫外線吸收劑。當(dāng)復(fù)合材料中含有上述填料時(shí),作為優(yōu)選方案,所述復(fù)合材料具體按照下述方法制備:將90 110重量份的橡膠、O. 5 5重量份的過(guò)氧化物引發(fā)劑、4 30重量份的交聯(lián)劑、I 15重量份的納米二氧化鈦、5 40重量份的納米碳化硅、5 30重量份的超高分子量聚乙烯、2 20重量份的聚四氟乙烯粉、O. 3 2. O重量份的硬脂酸、O 120重量份的炭黑、I 10重量份的紫外線吸收劑和2 20重量份的玻璃纖維置于密煉機(jī)中混煉,得到第一混煉膠;將所述第一混煉膠自密煉機(jī)中取出,將所述第一混煉膠、I 5重量份的硅烷偶聯(lián)劑和I 20重量份的增塑劑置于雙棍開(kāi)煉機(jī)中混煉,得到第二混煉膠;將所述第二混煉膠置于模具中,加壓硫化,得到第一復(fù)合材料。在上述制備第一復(fù)合材料的過(guò)程中,所述硅烷偶聯(lián)劑與所述增塑劑為液態(tài)的,若 直接放在混煉機(jī)中與其他組分混煉,所述硅烷偶聯(lián)劑與所述增塑劑粘在密煉機(jī)的內(nèi)壁上,因此本發(fā)明采用將所述偶聯(lián)劑與所述增塑劑在雙棍開(kāi)煉機(jī)中與所述第一混煉膠混煉。本發(fā)明將無(wú)機(jī)納米粒子及自潤(rùn)滑組分納米二氧化鈦、納米碳化硅、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯引入到復(fù)合材料中,上述組分通過(guò)交聯(lián)劑和過(guò)氧化物引發(fā)劑與橡膠形成結(jié)晶的、共價(jià)交聯(lián)的復(fù)合材料,從而使高分子復(fù)合材料的摩擦系數(shù)極低,自潤(rùn)滑性能優(yōu)異,具有很強(qiáng)的抗沖擊性能和優(yōu)異的力學(xué)性能。由于本發(fā)明的復(fù)合材料以橡膠為主體材料,其能夠與金屬直接粘結(jié),從而避免了在制備過(guò)程中與金屬粘結(jié)的復(fù)雜工藝,簡(jiǎn)化了工藝流程。將本發(fā)明的復(fù)合材料應(yīng)用于滑動(dòng)軸承,可使滑動(dòng)軸承具有自潤(rùn)滑性能優(yōu)異,耐摩擦磨損性能優(yōu)異,能夠最大程度的減少特殊工況下對(duì)軸的磨損,提高了軸的使用壽命。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度為30 35MPa,斷裂伸長(zhǎng)率為140% 185%,硬度為60 70D ;與金屬剪切強(qiáng)度為6 7MPa。為了進(jìn)一步理解本發(fā)明,下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的復(fù)合材料及其制備方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明,本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。實(shí)施例I將密煉機(jī)腔體加熱至105°C,主軸轉(zhuǎn)速控制在25 30rpm,100重量份的丁腈橡膠生膠加入到密煉機(jī)中,同時(shí)加入O. 5重量份的硬脂酸、40重量份的炭黑N220、5重量份的過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、5重量份的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、5重量份的超高分子量聚乙烯粉、I重量份的烯丙基三乙氧基硅烷、10重量份的二硫化鑰、25重量份的聚四氟乙烯粉、15重量份的納米二氧化鈦、30重量份的納米碳化硅、5重量份的玻璃纖維,扭矩恒定后,控制主軸轉(zhuǎn)速在30 60rpm條件下,繼續(xù)混煉IOmin后取出混煉膠。將混煉膠轉(zhuǎn)移至雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行混煉,混煉均勻后,調(diào)整開(kāi)煉機(jī)雙輥間距,得到需要厚度的混煉膠。將上述混煉膠加入涂刷脫模劑,170°C預(yù)熱的模具中,20Mpa壓力下,加壓硫化40min,脫模,室溫放置16小時(shí)后,得到滑動(dòng)軸承用復(fù)合材料制品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料的密度為I. 28g/cm_3(GB/T 1033. 1-2008);沖擊強(qiáng)度為拉伸強(qiáng)度為 31. 5Mpa (GB/T 1701-2001 ),斷裂伸長(zhǎng)率為 165% (GB/T1701-2001);沖擊強(qiáng)度為 80KJ/τα2 (GB/T1843-2008),硬度為 64D (GB/T2411-2008);吸水率為 O. 129% (GB/T1034-2008),線脹系數(shù) 9. 0X1(T5°C (GB/T 1036-2008),耐低溫性能彡-65°C (GB/T 1682-94);與金屬粘接剪切強(qiáng)度為 6Mpa (GB/T13936-1992);
圖I為實(shí)施例I的滑動(dòng)軸承摩擦系數(shù)-轉(zhuǎn)數(shù)關(guān)系曲線。測(cè)試儀器為濟(jì)南益華摩擦學(xué)測(cè)試技術(shù)有限公司生產(chǎn)的MRH-3型高速環(huán)塊摩損試驗(yàn)機(jī),加載壓強(qiáng)為2. 5MPa,環(huán)塊尺寸為 12. 3X19X12. 4臟。圖2為實(shí)施例I的滑動(dòng)軸承用復(fù)合材料的磨損性能對(duì)比數(shù)據(jù),由圖可見(jiàn),本發(fā)明的復(fù)合材料耐磨損性能明顯優(yōu)于聚四氟乙烯材料,橡膠材料,也優(yōu)于目前壟斷水潤(rùn)滑軸承市場(chǎng)的塞龍compac材料。實(shí)施例2將密煉機(jī)腔體加熱至55°C,主軸轉(zhuǎn)速控制在25 30rpm,將100重量份的聚醚型聚氨酯生膠加入到密煉機(jī)中,同時(shí)加入O. 5重量份的硬脂酸、35重量份的白炭黑、14重量份的助架橋劑ACTIGRAN 50/70,2重量份的過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、10重量份的甲基丙烯酸甘油酯、4重量份的對(duì)苯二酚二(2-羥乙基)醚(HQEE)UO重量份的超高分子量聚乙烯粉、5重量份的聚四氟乙烯粉、10重量份的納米二氧化鈦、8重量份的納米碳化硅、4重量份的紫外線吸收劑1010、5重量份的玻璃纖維,扭矩恒定后,控制主軸轉(zhuǎn)速在25 30rpm下,繼續(xù)混 煉IOmin后取出混煉膠。將混煉膠轉(zhuǎn)移至雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行混煉,混煉過(guò)程中加入5重量份的硅烷偶聯(lián)劑KH560、5重量份的增塑劑TP95,混煉均勻后,調(diào)整開(kāi)煉機(jī)雙輥間距,得到需要厚度的混煉膠。將上述混煉膠加入涂刷脫模劑,145°C預(yù)熱的模具中,20Mpa壓力下,加壓硫化40min,脫模,室溫放置16小時(shí)后,得到滑動(dòng)軸承用復(fù)合材料制品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料的拉伸強(qiáng)度為30. 5Mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為180% (GB/T1701-2001);硬度為 65D(GB/T2411-2008);與金屬粘接剪切強(qiáng)度為 6Mpa(GB/T13936_1992)。實(shí)施例3將密煉機(jī)腔體加熱至85°C,主軸轉(zhuǎn)速控制在25 30rpm,100重量份的丁腈橡膠生膠加入到密煉機(jī)中,同時(shí)加入I. O重量份的硬脂酸、40重量份的炭黑N220、2重量份的過(guò)氧化二異丙苯(DCP)UO重量份的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、10重量份的二硫化鑰、5重量份的石墨、8重量份的氧化鋅、10重量份的超高分子量聚乙烯粉、5重量份的聚四氟乙烯粉、10重量份的納米二氧化鈦、8重量份的納米碳化硅、5重量份的玻璃纖維,扭矩恒定后,控制主軸轉(zhuǎn)速在35 60rpm條件下,繼續(xù)混煉IOmin后取出混煉膠。將混煉膠轉(zhuǎn)移至雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行混煉,混煉過(guò)程中加入5重量份的硅烷偶聯(lián)劑KH560、20重量份的古馬隆樹(shù)月旨,混煉均勻后,調(diào)整開(kāi)煉機(jī)雙輥間距,得到需要厚度的混煉膠。將上述混煉膠加入涂刷脫模劑,175°C預(yù)熱的模具中,20Mpa壓力下,加壓硫化40min,脫模,室溫放置16小時(shí)后,得到滑動(dòng)軸承用復(fù)合材料制品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料的拉伸強(qiáng)度為32. 5Mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為185% (GB/T1701-2001);硬度為 62D(GB/T2411-2008);與金屬粘接剪切強(qiáng)度為 6Mpa(GB/T13936_1992)。實(shí)施例4將密煉機(jī)腔體加熱至120°C,主軸轉(zhuǎn)速控制在25 30rpm,100重量份的硅橡膠生膠加入到密煉機(jī)中,同時(shí)加入2. O重量份的硬脂酸、40重量份的炭黑N330、5重量份的過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、20重量份的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、30重量份的超高分子量聚乙烯粉、10重量份的聚四氟乙烯粉、5重量份的納米二氧化鈦、5重量份的納米碳化硅、2重量份的紫外線吸收劑1010、10重量份的玻璃纖維、5重量份的二硫化鑰、10重量份的石墨和3重量份的氧化鋅,扭矩恒定后,控制主軸轉(zhuǎn)速在40 80rpm條件下,繼續(xù)混煉IOmin后取出混煉膠。將混煉膠轉(zhuǎn)移至雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行混煉,混煉均勻后,調(diào)整開(kāi)煉機(jī)雙輥間距,得到需要厚度的混煉膠。將上述混煉膠加入涂刷脫模劑,175°C預(yù)熱的模具中,20Mpa壓力下,加壓硫化40min,脫模,室溫放置16小時(shí)后,得到滑動(dòng)軸承用復(fù)合材料制品。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料的拉伸強(qiáng)度為33. OMpa,斷裂伸長(zhǎng)率為145% (GB/T1701-2001);硬度為 66D(GB/T2411-2008);與金屬粘接剪切強(qiáng)度為 6Mpa(GB/T13936_1992)。實(shí)施例5將密煉機(jī)腔體加熱至105°C,主軸轉(zhuǎn)速控制在40 80rpm,100重量份的氫化丁腈 橡膠生膠加入到密煉機(jī)中,同時(shí)加入2. O重量份的硬脂酸、45重量份的炭黑N330、2重量份的過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、15重量份的甲基丙烯酸甘油酯、30重量份的超高分子量聚乙烯 粉、4重量份的硅烷偶聯(lián)劑KH560、10重量份的聚四氟乙烯粉、5重量份的納米二氧化鈦、5重量份的納米碳化硅、10重量份的玻璃纖維、5重量份的二硫化鑰、10重量份的石墨、3重量份的氧化鋅,扭矩恒定后,控制主軸轉(zhuǎn)速在40 SOrpm條件下,繼續(xù)混煉IOmin后取出混煉膠。將混煉膠轉(zhuǎn)移至雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行混煉,混煉均勻后,調(diào)整開(kāi)煉機(jī)雙輥間距,得到需要厚度的混煉膠。將上述混煉膠加入涂刷脫模劑,165°C預(yù)熱的模具中,20Mpa壓力下,加壓硫化40min,脫模,室溫放置16小時(shí)后,得到滑動(dòng)軸承用復(fù)合材料制品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料的拉伸強(qiáng)度為33. OMpa,斷裂伸長(zhǎng)率為175% (GB/T1701-2001);硬度為 65D(GB/T2411-2008);與金屬粘接剪切強(qiáng)度為 6Mpa(GB/T13936_1992)。實(shí)施例6將密煉機(jī)腔體加熱至100°C,主軸轉(zhuǎn)速控制在40 80rpm,100重量份的氯化聚乙烯橡膠生膠加入到密煉機(jī)中,同時(shí)加入I. O重量份的硬脂酸、45重量份的白炭黑、2重量份的過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、25重量份的甲基丙烯酸甘油酯、30重量份的超高分子量聚乙烯粉、10重量份的聚四氟乙烯粉、5重量份的納米二氧化鈦、4重量份的硅烷偶聯(lián)劑KH560、5重量份的納米碳化硅、10重量份的玻璃纖維、5重量份的二硫化鑰、10重量份的石墨和3重量份的氧化鋅,扭矩恒定后,控制主軸轉(zhuǎn)速在40 SOrpm條件下,繼續(xù)混煉IOmin后取出混煉膠。將混煉膠轉(zhuǎn)移至雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行混煉,混煉均勻后,調(diào)整開(kāi)煉機(jī)雙輥間距,得到需要厚度的混煉膠。將上述混煉膠加入涂刷脫模劑,175°C預(yù)熱的模具中,20Mpa壓力下,加壓硫化40min,脫模,室溫放置16小時(shí)后,得到滑動(dòng)軸承用復(fù)合材料制品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料的拉伸強(qiáng)度為32. OMpa,斷裂伸長(zhǎng)率為165% (GB/T1701-2001);硬度為 65D(GB/T2411-2008);與金屬粘接剪切強(qiáng)度為 6Mpa(GB/T13936_1992)。實(shí)施例7將密煉機(jī)腔體加熱至85°C,主軸轉(zhuǎn)速控制在25 30rpm,100重量份的聚醚型聚氨酯生膠加入到密煉機(jī)中,同時(shí)加入2. O重量份的硬脂酸、10重量份的白炭黑、25重量份的助架橋劑ACTIGRAN 50/70,5重量份的過(guò)氧化二異丙苯(DCP)UO重量份的三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、30重量份的超高分子量聚乙烯粉、20重量份的聚四氟乙烯粉、15重量份的納米二氧化鈦、40重量份的納米碳化硅,2重量份的紫外線吸收劑1010、10重量份的玻璃纖維、3重量份的氧化鋅,扭矩恒定后,控制主軸轉(zhuǎn)速在25 30rpm條件下,繼續(xù)混煉IOmin后取出混煉膠。將混煉膠轉(zhuǎn)移至雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行混煉,混煉過(guò)程中加入4重量份的硅烷偶聯(lián)劑KH560、5重量份的增塑劑TP95,混煉均勻后,調(diào)整開(kāi)煉機(jī)雙輥間距,得到需要厚度的混煉膠。將上述混煉膠加入涂刷脫模劑,145°C預(yù)熱的模具中,20Mpa壓力下,加壓硫化40min,脫模,室溫放置16小時(shí)后,得到滑動(dòng)軸承用復(fù)合材料制品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料的拉伸強(qiáng)度為33. 5Mpa,斷裂伸長(zhǎng)率為175% (GB/T1701-2001);硬度為 65D(GB/T2411-2008);與金屬粘接剪切強(qiáng)度為 6Mpa(GB/T13936_1992)。實(shí)施例8將密煉機(jī)腔體加熱至95°C,主軸轉(zhuǎn)速控制在60 120rpm,100重量份的丁腈橡膠生膠加入到密煉機(jī)中,同時(shí)加入2. O重量份的硬脂酸、35重量份的炭黑N220、5重量份的助架橋劑TMPTMA、2重量份的過(guò)氧化二異丙苯(DCP)、15重量份的三羥甲基丙烷三甲基丙烯 酸酯、15重量份的超高分子量聚乙烯粉、15重量份的聚四氟乙烯粉、5重量份的納米二氧化鈦、15重量份的納米碳化硅,3重量份的硅烷偶聯(lián)劑KH560U5重量份的玻璃纖維、8重量份的二硫化鑰、9重量份的石墨、5重量份的氧化鋅,扭矩恒定后,控制主軸轉(zhuǎn)速在60 120rpm條件下,繼續(xù)混煉IOmin后取出混煉膠。將混煉膠轉(zhuǎn)移至雙輥開(kāi)煉機(jī)上進(jìn)行混煉,混煉均勻后,調(diào)整開(kāi)煉機(jī)雙輥間距,得到需要厚度的混煉膠。將上述混煉膠加入涂刷脫模劑,145°C預(yù)熱的模具中,20Mpa壓力下,加壓硫化40min,脫模,室溫放置16小時(shí)后,得到滑動(dòng)軸承用復(fù)合材料制品。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明材料的拉伸強(qiáng)度為31. OMpa,斷裂伸長(zhǎng)率為155%(GB/T1701_2001);硬度為 65D (GB/T2411-2008);與金屬粘接剪切強(qiáng)度為 6Mpa (GB/T13936-1992)。以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出,對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō),在不脫離本發(fā)明原理的前提下,還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾,這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明,使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下,在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此,本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例,而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料,包括 90 110重量份的橡膠; Γ15重量份的納米二氧化鈦; 2^20重量份的玻璃纖維; 5^30重量份的超高分子量聚乙烯; 2^20重量份的聚四氟乙烯; 5 40重量份的納米碳化硅; O.5飛重量份的過(guò)氧化物引發(fā)劑; Γ30重量份的交聯(lián)劑; (Γ15重量份的二硫化鑰; (Γ15重量份的石墨; (TlO重量份的氧化鋅; (Γιο重量份的六鈦酸鉀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料,其特征在于,所述橡膠包括硅橡膠、氫化丁腈橡膠、丁腈橡膠、聚氨酯橡膠或氯化聚乙烯橡膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料,其特征在于,所述橡膠的含量為95 105重量份。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料,其特征在于,所述過(guò)氧化物引發(fā)劑為過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化苯甲酰叔丁酯過(guò)氧化甲乙酮、2,4_ 二氯過(guò)氧化苯甲酰、2,5-二甲基2,5- 二叔丁基過(guò)氧化已烷或過(guò)氧化雙(2,4- 二氯苯甲酰)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備方法,其特征在于,所述交聯(lián)劑為N,N’-間亞苯基雙馬來(lái)酰亞胺、甲基丙烯酸甘油酯、三聚氰酸三丙烯酯、三羥甲基丙烷、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、對(duì)苯二酚二(2-羥乙基)醚、乙二醇、丁二醇、己二醇、1,4- 丁二醇、甲苯二異氰酸酯二聚體、甲苯二異氰酸酯三聚體和二苯甲烷_(kāi)4,4’ - 二異氰酸酯二聚體中的一種或兩種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料,其特征在于,所述超高分子量聚乙烯的數(shù)均分子量為 1000000 30000000,粒徑為 10 200um。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復(fù)合材料,其特征在于,所述復(fù)合材料還包括0.3 20重量份的硬脂酸,(Γ120重量份的炭黑、5 25重量份的助架橋劑、I飛重量份的硅烷偶聯(lián)劑、f 20重量份的增塑劑、f 15重量份的碳纖維或f 10重量份的紫外線吸收劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的復(fù)合材料,其特征在于,所述助架橋劑為三烴甲基丙烷三(2-甲基丙烯酸)酯、三烯丙基異三聚氰酸酯或丙烯酸鋅。
9.一種復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,包括以下步驟將9(Γ110重量份的橡膠、O. 5飛重量份的過(guò)氧化物引發(fā)劑、4 30重量份的交聯(lián)劑、f 15重量份的納米二氧化鈦、5 40重量份的納米碳化硅、5 30重量份的超高分子量聚乙烯、2^20重量份的聚四氟乙烯、2 20重量份的玻璃纖維、(Γ15重量份的二硫化鑰、(Γ15重量份的石墨、(TlO重量份的氧化鋅和(TlO重量份的六鈦酸鉀置于密煉機(jī)中混煉,得到混煉膠;將所述混煉膠置于模具中,加壓硫化后,得到復(fù)合材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法,其特征在于,所述密煉機(jī)的腔體溫度為2(Tl50°C,主軸轉(zhuǎn)速為5 150rpm ;所述混煉的時(shí)間為5 60min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種復(fù)合材料,包括90~110重量份的橡膠;1~15重量份的納米二氧化鈦;2~20重量份的玻璃纖維;5~30重量份的超高分子量聚乙烯;2~20重量份的聚四氟乙烯;5~40重量份的納米碳化硅;0.5~5重量份的過(guò)氧化物引發(fā)劑;4~30重量份的交聯(lián)劑;0~15重量份的二硫化鉬;0~15重量份的石墨;0~10重量份的氧化鋅;0~10重量份的六鈦酸鉀。本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明將納米二氧化鈦、納米碳化硅、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯添加至復(fù)合材料中,上述組分通過(guò)過(guò)氧化物引發(fā)劑和交聯(lián)劑的交聯(lián)作用,與橡膠形成了結(jié)晶的、共價(jià)交聯(lián)的復(fù)合材料。
文檔編號(hào)B29B7/00GK102827476SQ20121032405
公開(kāi)日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2012年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月5日
發(fā)明者王世偉, 楊小牛 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所