專利名稱：低摩擦高耐磨性的聚四氟乙烯復(fù)合材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低摩擦高耐磨性的聚四氟乙烯復(fù)合材料及其制備方法，屬自潤滑復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)與生態(tài)方面的原因，自潤滑材料在軸承領(lǐng)域的應(yīng)用是目前的發(fā)展趨勢，由于自潤滑材料軸承無需油脂潤滑，無需設(shè)計(jì)潤滑系統(tǒng)，從使機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)大大簡化。近年來，隨著國際環(huán)境體系標(biāo)準(zhǔn)(ISO14000)的推廣，人們對工作環(huán)境提出了的要求，潔凈工作受到青睞，傳統(tǒng)的使用油脂潤滑的機(jī)械設(shè)備受到挑戰(zhàn)，尤其在食品加工、核電以及航空航天工業(yè)等行業(yè)中，自潤滑軸承已經(jīng)成功地全部或部分取代油脂潤滑的滾動軸承。遺憾的是自潤滑軸承在使用的過程中普遍存在摩擦系數(shù)大、使用壽命低的缺點(diǎn)。
國內(nèi)外常用的塑料自潤滑材料有聚四氟乙烯(PTFE)復(fù)合材料、聚甲醛(POM)復(fù)合材料、油尼龍(Nylon)、聚醚醚酮(PEEK)復(fù)合材料以及超高分子量(UHMWPE)復(fù)合材料等等，這些復(fù)合材料具備摩擦系數(shù)低的優(yōu)點(diǎn)，但耐磨性也低，應(yīng)用范圍受到限制，因此長壽命自潤滑復(fù)合材料是目前國際軸承領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問題之一。在這些塑料自潤滑復(fù)合材料中，由于聚四氟乙烯摩擦系數(shù)最低，化學(xué)穩(wěn)定性高，熱穩(wěn)定性好，通過添加填料，聚四氟乙烯復(fù)合材料的耐磨性顯著提高，因此聚四氟乙烯復(fù)合材料應(yīng)用最廣泛。在聚四氟乙烯的填料中，以玻璃纖維應(yīng)用最大，但使用中發(fā)現(xiàn)玻璃纖維聚四氟乙烯復(fù)合材料存在磨損軸的問題，人們尋求新的填料，最杰出的工作之一是，采用納米氧化鋁作為填料，據(jù)報導(dǎo)，納米氧化鋁聚四氟乙烯復(fù)合材料可以將純聚四氟乙烯的耐磨性提高大約600倍，但摩擦系數(shù)卻增加30％以上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低摩擦高耐磨性的聚四氟乙烯復(fù)合材料。其特點(diǎn)是在納米氧化鋁與聚四氟乙烯復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，添加二硫化鉬粉，制備出二硫化鉬、納米氧化鋁與聚四氟乙烯復(fù)合材料，與納米氧化鋁與聚四氟乙烯復(fù)合材料(未填充二硫化鉬)相比，干滑動摩擦系數(shù)降低大約20％，磨損壽命提高30％以上。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明低摩擦高耐磨性的聚四氟乙烯復(fù)合材料制備的方法是將二硫化鉬粉，納米氧化鋁以及聚四氟乙烯，80-120℃烘干3-4小時，通過機(jī)械高速攪拌充分混合后，模壓成型，然后在燒結(jié)爐中加熱到370-390℃，保溫1-3小時，隨爐冷卻后，得到本發(fā)明的復(fù)合材料。
本發(fā)明各組成成分重量百分比為二硫化鉬1％～10％，納米氧化鋁占4％～20％，聚四氟乙烯占70％～95％。使干滑動摩擦系數(shù)降低20％，磨損壽命提高30％以上。由于這種聚四氟乙烯復(fù)合材料的綜合摩擦性能優(yōu)越，可用于制造自潤滑的軸承，替代滾動軸承，應(yīng)用前景廣闊。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合幾個具體實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明的效果。
表1、表2與表3是未添加二硫化鉬的納米氧化鋁與聚四氟乙烯與添加二硫化鉬、納米氧化鋁與聚四氟乙烯干摩擦磨損實(shí)驗(yàn)的結(jié)果比較。
實(shí)施1添加二硫化鉬復(fù)合材料二硫化鉬(粒度30μm)1％，納米氧化鋁(粒度80nm)20％，聚四氟乙烯(粒度80μm)77％不添加二硫化鉬復(fù)合材料納米氧化鋁(粒度80nm)20％，聚四氟乙烯(粒度80μm)80％實(shí)驗(yàn)條件對磨件為GCr15，硬度61 HRC，表面粗糙度Ra 0.1μm，往復(fù)頻率1Hz，正接觸應(yīng)力8MPa，相對濕度70％。在往復(fù)滑動摩擦實(shí)驗(yàn)機(jī)上完成，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1表1 添加二硫化鉬與不添加二硫化鉬的復(fù)合材料干滑動摩擦性能

實(shí)施例2添加二硫化鉬復(fù)合材料二硫化鉬5％，納米氧化鋁20％，聚四氟乙烯75％，(粒度同上)不添加二硫化鉬復(fù)合材料納米氧化鋁20％，聚四氟乙烯80％，(粒度同上)實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1。
表2 添加二硫化鉬與未添加二硫化鉬的復(fù)合材料干滑動摩擦性能

實(shí)施例3添加二硫化鉬復(fù)合材料二硫化鉬10％，納米氧化鋁20％，聚四氟乙烯70％，(粒度同上)不添加二硫化鉬復(fù)合材料納米氧化鋁20％，聚四氟乙烯80％，(粒度同上)實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)施例1。
表3 添加二硫化鉬與未添加二硫化鉬的復(fù)合材料干滑動摩擦性能

權(quán)利要求
1.一種低摩擦高耐磨性的聚四氟乙烯復(fù)合材料，其特征在于，組成成分的重量百分比為二硫化鉬1％~10％，納米氧化鋁占4％~20％，聚四氟乙烯占70％~95％。
2.一種低摩擦高耐磨性的聚四氟乙烯復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，將二硫化鉬粉，納米氧化鋁以及聚四氟乙烯，80-120℃烘干3-4小時，通過機(jī)械高速攪拌，充分混合后，模壓成型，然后在燒結(jié)爐中加熱到370-390℃，保溫1-3小時，隨爐冷卻后，得到本發(fā)明的復(fù)合材料。
全文摘要
一種低摩擦高耐磨性的聚四氟乙烯復(fù)合材料及制備方法，屬自潤滑復(fù)合材料，該自潤滑復(fù)合材料的重量成分比為二硫化鉬1％~10％，納米氧化鋁占4％～20％，聚四氟乙烯占70％~95％。將上述三種組成成分80－120℃烘干3－4小時，通過機(jī)械高速攪拌充分混合后，模壓成型，然后在燒結(jié)爐中加熱到370－390℃，保溫1－3小時，隨爐冷卻后，得到本發(fā)明的復(fù)合材料。該復(fù)合材料與納米氧化鋁與聚四氟乙烯復(fù)合材料(未填充二硫化鉬)相比，干滑動摩擦系數(shù)降低20％，磨損壽命提高30％以上，綜合摩擦性能優(yōu)越，可用于制造自潤滑的軸承，替代滾動軸承，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號C08K3/00GK1740226SQ20051009435
公開日2006年3月1日 申請日期2005年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月14日
發(fā)明者向定漢 申請人:南京航空航天大學(xué)