專利名稱：一種鋼基聚醚醚酮復(fù)合板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于工程塑料與金屬復(fù)合板及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種以聚醚醚酮與鋼板為主要原料的復(fù)合板及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚醚醚酮具有以下一些優(yōu)良的性能
(O耐高溫聚醚醚酮樹脂具有較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(143°c)和熔點(diǎn)(334°C)，這是它可在有耐熱性要求的用途中可靠應(yīng)用的理由之一。其負(fù)載熱變型溫度高達(dá)316°C(30%GF 或CF增強(qiáng)牌號)，連續(xù)使用溫度為260°C ; (2)機(jī)械特性聚醚醚酮樹脂是韌性和剛性兼?zhèn)洳⑷〉闷胶獾乃芰稀Ｌ貏e是它對交變應(yīng)力的優(yōu)良耐疲勞性是所有塑料中最出眾的，可與合金材料媲美；(3)自潤滑性(耐腐蝕性)聚醚醚酮樹脂在所有塑料中具有出眾的滑動特性，適合于嚴(yán)格要求低摩擦系數(shù)和耐摩耗用途使用。特別是碳纖、石墨、聚四氟乙烯各占10%比例混合改性的滑動牌號或30%CF增強(qiáng)牌號等均為具有優(yōu)異滑動特性的牌號；(4) 耐化學(xué)藥品性聚醚醚酮樹脂具有優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性，在通常的化學(xué)藥品中，能溶解或者破壞它的只有濃硫酸，它的耐腐蝕性與鎳鋼相近；(5)阻燃性聚醚醚酮樹脂是非常穩(wěn)定的聚合物，I. 45mm厚的樣品，不加任何阻燃劑就可達(dá)到最高阻燃標(biāo)準(zhǔn)；(6)耐剝離性 聚醚醚酮樹脂的耐剝離性很好，因此可制成包覆很薄的電線或電磁線，并可在苛刻條件下使用；(7)耐疲勞性聚醚醚酮樹脂在所有樹脂中具有最好的耐疲勞性；(8)耐輻照性耐 Y輻照的能力很強(qiáng)，超過了通用樹脂中耐輻照性最好的聚苯乙烯?？梢宰鞒蒠輻照劑量達(dá)IlOOMrad時仍能保持良好的絕緣能力的高性能電線；(9)耐水解性聚醚醚酮樹脂及其復(fù)合材料不受水和高壓水蒸氣的化學(xué)影響，用這種材料作成的制品在高溫高壓水中連續(xù)使用仍可保持優(yōu)異特性；(10)易加工性聚醚醚酮樹脂雖然是超耐熱性樹脂，但由于它具有高溫流動性好和熱分解溫度很高等特點(diǎn)，因此可采用如下加工方式注射成型、擠出成型、 模壓成型、吹塑成型、熔融紡絲、旋轉(zhuǎn)成型、粉末噴涂；(11)絕緣性穩(wěn)定性聚醚醚酮具有良好的電絕緣性能，并保持到很高的溫度范圍。其介電損耗在高頻情況下也很小；(12)耐磨性具有相當(dāng)于聚酰亞胺的良好耐磨性，聚醚醚酮純樹脂與HlO鋼材質(zhì)對磨的磨耗量為
2.7 X IOg —4，聚醚醚酮純樹脂與S17鋼材質(zhì)對磨的磨耗量為9. 7 X 10 一 4g。45號鋼，20號鋼等為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)用鋼，硬度不高易切削加工，模具中常用來做模板，梢子，導(dǎo)柱等，但須熱處理。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)表面淬火提高零件表面硬度。聚醚醚酮由于其獨(dú)特的性能，目前已經(jīng)應(yīng)用很多，但現(xiàn)在在一些特殊行業(yè)由于其剛性差而限制了使用。鋼還具有耐腐蝕性能差、傳熱快、不耐磨、比重大等缺陷，因此需將二者結(jié)合起來，充分發(fā)揮其主要優(yōu)點(diǎn)，為工業(yè)生產(chǎn)提供一種優(yōu)良材質(zhì)的復(fù)合板
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前的技術(shù)不足，提供了一種鋼基聚醚醚酮復(fù)合板及其制備方法，綜合了金屬和聚醚醚酮的綜合性能，提高了應(yīng)用領(lǐng)域，解決了一些特殊行業(yè)配件的關(guān)鍵問題。 本發(fā)明的鋼基聚醚醚酮復(fù)合板制作方法簡單，無特殊的設(shè)備要求，生產(chǎn)條件易滿足、易控制的生產(chǎn)工藝，制作的產(chǎn)品粘合性能好、尺寸穩(wěn)定性好、易加工。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
鋼基聚醚醚酮復(fù)合板，由鋼基板和聚醚醚酮組成，該聚醚醚酮為纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料，其各成分及其重量配比為聚醚醚酮65-70份，PAN碳素纖維10-12份，聚四氟乙烯 8-10份，石墨粉12-13份，偶聯(lián)劑O. 5-3份。其中鋼基可為45號鋼、20號鋼、Q235鋼或鑄鐵， 偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑的型號為市售品種如KH-550、KH-560、KH-570或KH-792
坐寸ο鋼基聚醚醚酮復(fù)合板的制備方法，其中原料各成分以重量配比計(jì)
(1)將聚醚醚酮粉料65-70份在使用前烘干，在150-170°c下烘置2_4小時；
(2)將處理后的聚醚醚酮，PAN碳素纖維10-12份，聚四氟乙烯8-10份，石墨粉12-13 份，偶聯(lián)劑O. 5-3份，置于高混機(jī)中混合均勻，混合20分鐘，即為纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料；
(3)模具在使用前需要在150°C下預(yù)處理；
(4)冷壓將加工處理好的鋼基板放置于模具下層，將預(yù)處理好的纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料放入模具后，放置到液壓機(jī)上加壓到400-600 Kg/cm2，保壓I 一 5分鐘；
(5)燒結(jié)將裝好料的模具放入已經(jīng)升溫到390- 400°C的烤箱中，保溫；
(6)熱壓快速取出模具放置在壓機(jī)上，冷卻3-5分鐘后，加壓到700-1000Kg/cm2，保壓25-35分鐘；
(7)脫模在步驟6完成后，待溫度降到180-200°C脫模；
(8)熱處理在步驟7完成后，將板材放置在250°C的烘箱中進(jìn)行熱處理，根據(jù)制品的厚度來定熱處理時間，每IOmm厚處理2小時。其中鋼基可為45號鋼、20號鋼、Q235鋼或鑄鐵，偶聯(lián)劑可為娃燒偶聯(lián)劑，娃燒偶聯(lián)劑的型號為市售品種如KH-550、KH-560、KH-570或KH-792等。本發(fā)明采用聚醚醚酮纖維增強(qiáng)改性材料和45號鋼板、20號鋼板等作為這種復(fù)合板材的原料，利用模具采取模壓的成形工藝制作。本發(fā)明制作方法簡單，設(shè)備要求低，生產(chǎn)條件易滿足、易控制、制得板材穩(wěn)定性好，加工工藝性好，附著力強(qiáng)?？蓮V泛應(yīng)用于石油、航空、化工、汽車、電子、工業(yè)等行業(yè)需要高溫、高壓、耐腐蝕、耐磨的惡劣環(huán)境滑板。


圖I鋼基聚醚醚酮復(fù)合板I結(jié)構(gòu)圖(I聚醚醚酮板2復(fù)合板間連接處3鋼基板)； 圖2鋼基聚醚醚酮復(fù)合板2結(jié)構(gòu)圖(I聚醚醚酮板2復(fù)合板間連接處3鋼基板)。
具體實(shí)施例實(shí)施例I
(O將聚醚醚酮粉料65份在使用前烘干，在150°C下烘置3小時；將處理后的聚醚醚酮，PAN碳素纖維11份，聚四氟乙烯10份，石墨粉12份，硅烷基偶聯(lián)劑KH560偶聯(lián)劑I份，置于高混機(jī)中混合均勻，混合時間25分鐘，即為纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料；
(2)取580 X 200 X 12mm上面焊接5mm直徑的金屬麻花鋼的45號鋼板放置在模具上， 模具在使用前需要在150°C下預(yù)處理20分鐘，稱取纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料2千克，置于鋼板上，組裝好模具，在加壓到500 Kg/cm2，保壓4分鐘，將模具置于390°C的烤箱中加熱9小時，快速取出模具放置在壓機(jī)上，冷卻4分鐘后，加壓到800 Kg/cm2,保壓25分鐘，待溫度降到180-200°C脫模，將板材放置在250°C的烘箱中進(jìn)行熱處理，每IOmm厚處理2小時就得到 580 X 200 X 24mm鋼基聚醚醚酮復(fù)合板I的產(chǎn)品。實(shí)施例2
(O將聚醚醚酮粉料68份在使用前烘干，在170°C下烘置2小時；將處理后的聚醚醚酮，PAN碳素纖維10份，聚四氟乙烯8份，石墨粉13份，硅烷基KH570偶聯(lián)劑I. 6份，置于高混機(jī)中混合均勻，混合時間25分鐘，即為纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料；
(2)取580X 200X 12mm上面機(jī)加工IOmm寬、3mm深、60°的燕尾槽Q235鋼板放置在模具上，稱模具在使用前需要在150°C下預(yù)處理10分鐘，取纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料2. 5千克，置于鋼板上，組裝好模具，在加壓到600 Kg/cm2，保壓2分鐘，將模具置于400°C的烤箱中加熱7小時，快速取出模具放置在壓機(jī)上，冷卻4分鐘后，加壓到1000 Kg/cm2，保壓35分鐘，待溫度降到180-200°C脫模，將板材放置在250°C的烘箱中進(jìn)行熱處理，每IOmm厚處理 2小時就得到580X 200X 29mm鋼基聚醚醚酮復(fù)合板2的產(chǎn)品。實(shí)施例3
(O將聚醚醚酮粉料70份在使用前烘干，在160°C下烘置4小時；將處理后的聚醚醚酮，PAN碳素纖維12份，聚四氟乙烯9份，石墨粉13份，硅烷基KH550偶聯(lián)劑O. 5份，置于高混機(jī)中混合均勻，混合時間30分鐘，即為纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料；
(2)取450 X 120 X 15mm上面機(jī)加工IOmm寬、3mm深、60°的燕尾槽20號鋼板放置在模具上，模具在使用前需要在150°C下預(yù)處理30分鐘，稱取纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料I. 5千克，置于鋼板上，組裝好模具，在加壓到400 Kg/cm2,保壓5分鐘，將模具置于400°C的烤箱中加熱8小時，快速取出模具放置在壓機(jī)上，冷卻5分鐘后，加壓到700Kg/cm2，保壓25分鐘， 待溫度降到180-200°C脫模，將板材放置在250°C的烘箱中進(jìn)行熱處理，每IOmm厚處理2小時就得到450 X 120 X 27mm的產(chǎn)品。實(shí)施例4
(O將聚醚醚酮粉料65份在使用前烘干，在160°C下烘置4小時；將處理后的聚醚醚酮，PAN碳素纖維10份，聚四氟乙烯8份，石墨粉12份，硅烷基KH792偶聯(lián)劑I. 8份，置于高混機(jī)中混合均勻，混合時間40分鐘，即為纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料；
(2)取300X 150X IOmm上面焊接5mm直徑的金屬麻花鋼的鑄鐵板放置在模具上，模具在使用前需要在150°C下預(yù)處理7分鐘，稱取纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料I. 3千克，置于鋼板上，組裝好模具，在加壓到500 Kg/cm2,保壓2分鐘，將模具置于400°C的烤箱中加熱8小時，快速取出模具放置在壓機(jī)上，冷卻3分鐘后，加壓到800Kg/cm2，保壓25分鐘，待溫度降到180-200°C脫模，將板材放置在250°C的烘箱中進(jìn)行熱處理，每IOmm厚處理2小時就得到 300X150 X 18mm 的產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種鋼基聚醚醚酮復(fù)合板，其特征在于復(fù)合板由鋼基板和聚醚醚酮組成，該聚醚醚酮為纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料，其各成分及其重量配比為聚醚醚酮65-70份，PAN碳素纖維10-12份,聚四氟乙烯8-10份，石墨粉12-13份，偶聯(lián)劑O. 5-3份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼基聚醚醚酮復(fù)合板，其特征在于所述的鋼基板為45號鋼板、20號鋼板、Q235鋼板或鑄鐵板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種鋼基聚醚醚酮復(fù)合板，其特征在于所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
4.一種鋼基聚醚醚酮復(fù)合板的制備方法，其特征在于原料各成分以重量配比計(jì)，(1)將聚醚醚酮粉料65-70份在使用前烘干，在150-170°C下烘置2_4小時，為處理后的聚醚醚酮粉料；(2)將處理后的聚醚醚酮粉料，PAN碳素纖維10-12份，聚四氟乙烯8-10份，石墨粉 12-13份，偶聯(lián)劑O. 5-3份，置于高混機(jī)中混合均勻，混合時間20-40分鐘，即為纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料；(3)模具在使用前需要在150°C下預(yù)處理；(4)冷壓將加工處理好的鋼基板放置于模具下層，將預(yù)處理好的纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料放入模具后，放置到液壓機(jī)上加壓到400-600 Kg/cm2，保壓I 一 5分鐘；(5)燒結(jié)將裝好料的模具放入已經(jīng)升溫到390- 400°C的烤箱中，保溫；(6)熱壓快速取出模具放置在壓機(jī)上，冷卻3-5分鐘后，加壓到700-1000Kg/cm2，保壓25-35分鐘；(7)脫模在步驟6完成后，待溫度降到180-200°C脫模；(8)熱處理在步驟7完成后，將板材放置在250°C的烘箱中進(jìn)行熱處理，根據(jù)制品的厚度來定熱處理時間，每IOmm厚處理2小時。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋼基聚醚醚酮復(fù)合板的制備方法，其特征在于所述的鋼基板為45號鋼板、20號鋼板、Q235鋼板或鑄鐵板。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋼基聚醚醚酮復(fù)合板的制備方法，其特征在于所述的偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼基聚醚醚酮復(fù)合板及其制備方法，屬于工程塑料與金屬復(fù)合板及其制備領(lǐng)域。本發(fā)明采用纖維增強(qiáng)的聚醚醚酮粉料和鋼基板作為這種復(fù)合板的原料，利用模具采取模壓的成形工藝制作。本制作方法簡單，設(shè)備要求低，生產(chǎn)條件易滿足、易控制、制得板材穩(wěn)定性好，加工工藝性好，附著力強(qiáng)?？蓮V泛應(yīng)用于石油、航空、化工、汽車、電子、工業(yè)等行業(yè)需要高溫、高壓、耐腐蝕、耐磨的惡劣環(huán)境滑板。
文檔編號B32B27/06GK102602080SQ201210064020
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者吳立豪, 李彥廷 申請人:大連路陽科技開發(fā)有限公司