一种改性PEEK基自润滑三层复合材料及其成型方法技术

本发明专利技术公开了一种改性PEEK基自润滑三层复合材料及其成型方法，包括以下步骤：(1)制备基板：制备双金属球粉板；(2)制备泥料：a.配料：量取原料PEEK树脂、添加剂、塑性泥料成型剂；b.混粉：PEEK树脂和粉体添加剂混合为粉体混合物；c.混料：塑性泥料成型剂、粉体混合物及液体添加剂混合并进行搅拌制成均匀混合物；d.破乳：混合物中加入酒精破乳得可塑性泥料；(3)成型：将泥料铺轧在双金属球粉板上，经烘干、中轧、塑化、热轧为三层复合板材。本申请工序简单，其利用聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯的舒展网络结构，使PEEK树脂和添加剂与其混合破乳后形成可塑性强的泥料，该泥料加工性能好易通过轧制方式嵌合到铜粉板上，与铜粉层形成极强的结合。结合。结合。

【技术实现步骤摘要】
一种改性PEEK基自润滑三层复合材料及其成型方法


[0001]本专利技术涉及自润滑材料
，尤其涉及一种改性PEEK基自润滑三层复合材料及其成型方法。

技术介绍

[0002]聚醚醚酮(PEEK)是一种耐高温、耐酸碱、高强度的特种工程塑料，常用在电子、医疗、汽车、机械制造等领域。当用作齿轮、轴承等机械装备领域时，其摩擦系数较大、抗磨能力较差、摩擦热不易散发的缺点限制了其应用。为保证PEEK在长期的应用中能稳定发挥性能，常在PEEK中掺杂一些如聚四氟乙烯(PTFE)、石墨、二硫化钼(MoS2)这样的自润滑添加剂，也会添加二氧化钛、二氧化硅、铜粉等刚性无机粒子，这类添加剂的引入使得PEEK的摩擦系数和磨损量得到了一定的降低。
[0003]目前，耐高温自润滑轴承及制作方法(CN200610047340.5)、一种三层复合自润滑材料及其连续生产工艺(CN201911012265.2)和PEEK覆膜高性能滑动轴承的生产工艺(CN200910153447.1)均采用挤出方式制作PEEK三层复合自润滑板材，但加入了PTFE、石墨、MoS2等的PEEK改性材料熔体粘度大，使得材料挤出困难，熔体加工性能不好。另外，将挤出的改性PEEK涂敷在多孔铜粉复合板上时，前后两次存在时间差，从而产生先后二次的温度差，PEEK因受工艺温度变化，存在PEEK界面熔融不充分、相互间结合力差的问题，造成轴承材料的密度、机械强度、承载能力、PV值、疲劳强度以及尺寸精度等都会带来不一致性，使得整体性能下降。而且制备改性PEEK过程中，为使原料混合均匀，还需对混合物进行多次造粒处理，需要的设备多、工序复杂。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种加工性能好、与铜粉层的结合能力好且工序简单的改性PEEK基自润滑三层复合材料及成型方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种改性PEEK基自润滑三层复合材料及其成型方法，包括以下步骤：
[0007](1)制备基板：在金属基板上烧结球状多孔铜粉层，制备得到双金属球粉板；
[0008](2)制备可塑性泥料：
[0009]a.配料：量取PEEK树脂、添加剂、塑性泥料成型剂作为原料备用；
[0010]b.混粉：将上述PEEK树脂和粉体添加剂混合并进行搅拌，使其成为混合均匀的粉体混合物；
[0011]c.混料：将上述塑性泥料成型剂、粉体混合物及液体添加剂混合并进行搅拌，使其成为均匀的混合物；
[0012]d.破乳：继续搅拌上述混合物，同时加入酒精破乳，制备形成可塑性泥料；
[0013](3)铺轧成型：将上述可塑性泥料铺轧在双金属球粉板上形成改性PEEK基自润滑层，对铺轧得到的板材烘干后再中轧一次，然后在惰性气体保护中进行塑化，最后热轧为三
层复合板材。
[0014]本专利技术在制作PEEK三层复合自润滑板材时，将PEEK树脂和添加剂充分混合，并均匀地分散在塑性泥料成型剂中形成混合物，然后用酒精破乳即可形成泥料，这些泥料的可塑性强，很容易通过轧制方式复合到铜粉板上，再经过烘干、中轧、塑化和热轧工序，即可制备出改性PEEK基自润滑三层复合材料；此种方法的工序简单，其将原材料混合成可塑性泥料后直接复合在铜粉板上，克服了因挤出、复合两个工序的时间差带来温度差，导致PEEK材料与铜粉复合板结合力差的问题；且PEEK基自润滑层以泥料的状态嵌入铜粉层的球状多孔内，进一步增强了PEEK基自润滑层与铜粉复合板的结合力，有效地提高了改性PEEK基自润滑三层复合材料的一致性，有利于提高其整体性能。
[0015]进一步方案，步骤(2)a中的塑性泥料成型剂为聚四氟乙烯乳液。
[0016]本专利技术为聚四氟乙烯乳液作为塑性泥料成型剂，其以水为介质、在水中进行聚合，此种情况下形成的聚四氟乙烯是一种舒展的网络结构，加入的PEEK等物质可均匀分散在这些网络结构中，经酒精破乳后形成可塑性很强的泥料。
[0017]进一步方案，步骤(2)a中的添加剂包括润滑剂和增强剂。优选的，所述润滑剂为石墨、二硫化钼中的至少一种；所述增强剂为PPTA、PPS、PAI、PI、层状磷酸锆、氮化硼中的至少一种。
[0018]PEEK自身摩擦因数较高，本专利技术加入润滑剂有利于降低PEEK的摩擦因数提高改性PEEK基自润滑层的润滑性；增强剂提高了改性PEEK基自润滑层的耐磨性能。
[0019]进一步方案，所述PEEK树脂的粒径为200～500目。
[0020]本专利技术中PEEK树脂的粒径太小容易团聚分散不均匀，另外粒径太小相同体积的材料制成的泥料可塑性差；粒径太大则会破坏网络结构的形成，不宜制成可塑性强的泥料。
[0021]进一步方案，所述步骤(2)b中粉体混合物的搅拌次数为3～5次，搅拌速度为200～400r/min，每次搅拌时间为5～10秒。
[0022]进一步方案，所述骤(2)c的搅拌速度为60～200r/min，搅拌时间为3～10分钟。
[0023]进一步方案，所述骤(3)中的铺轧的厚度为0.03～0.5mm，中轧的轧制尺寸为0.02～0.03mm，热轧的轧制尺寸至少为0.01mm。
[0024]进一步方案，所述骤(3)中的烘干温度为160～180℃，烘干时间为20～40分钟；所述惰性气体为纯度在99.9％以上的氮气，塑化温度为380～400℃，塑化时间为20～40分钟。
[0025]本专利技术的另一个目的是提供一种通过成型方法制得的改性PEEK基自润滑三层复合材料，包括依次设置的金属基板、球状多孔铜粉层以及改性PEEK基自润滑层。
[0026]进一步方案，所述改性PEEK基自润滑层中各组分的体积比为PEEK树脂70％～90％、添加剂2％～10％、聚四氟乙烯8％～20％。
[0027]本专利技术中聚四氟乙烯的体积比为8％
‑
20％，若占比太小制泥时使用的聚四氟乙烯乳液太少，形成的泥料可塑性差，铺轧时不易形成完整的自润滑层；若占比太大则会大大降低PEEK的强度，使用价值降低。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0029](1)本专利技术中的聚四氟乙烯乳液以水为介质、在水中进行聚合，聚四氟乙烯是以舒展的网络结构状态存在，加入的PEEK树脂和添加剂可均匀分散在这些网络结构中，经加酒精破乳后可形成可塑性很强的泥料，这些泥料很容易通过轧制方式嵌入铜粉层的空隙内并
复合到铜粉板上，使PEEK基自润滑层与铜粉复合板的结合力强。
[0030](2)本专利技术PEEK基自润滑层与铜粉板复合后，经过烘干、中轧、塑化和热轧后即可制备出改性PEEK基自润滑三层复合材料；而挤出方式制备材料需要较长时间的混粉及干燥、球粉板需要保持一定的温度、需要多次造粒及多次热轧和精轧，由此来看本方法与挤出方式相比工序更为简单。
[0031](3)本专利技术克服了因挤出、复合两次时间差带来温度差导致PEEK材料与铜粉复合板结合力差的问题，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性PEEK基自润滑三层复合材料的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)制备基板：在金属基板上烧结球状多孔铜粉层，制备得到双金属球粉板；(2)制备可塑性泥料：a.配料：量取PEEK树脂、添加剂、塑性泥料成型剂作为原料备用；b.混粉：将上述PEEK树脂和粉体添加剂混合并进行搅拌，使其成为混合均匀的粉体混合物；c.混料：将上述塑性泥料成型剂、粉体混合物及液体添加剂混合并进行搅拌使其成为均匀的混合物；d.破乳：继续搅拌上述混合物，同时加入酒精破乳，制备形成可塑性泥料；(3)铺轧成型：将上述可塑性泥料铺轧在双金属球粉板上形成改性PEEK基自润滑层，对铺轧得到的板材烘干后再中轧一次，然后在惰性气体保护中进行塑化，最后热轧为三层复合板材。2.根据权利要求1所述的一种改性PEEK基自润滑三层复合材料的成型方法，其特征在于：所述步骤(2)a中的塑性泥料成型剂为聚四氟乙烯乳液。3.根据权利要求1所述的一种改性PEEK基自润滑三层复合材料的成型方法，其特征在于：所述步骤(2)a中的添加剂包括润滑剂和增强剂。4.根据权利要求3所述的一种改性PEEK基自润滑三层复合材料的成型方法，其特征在于：所述润滑剂为石墨、二硫化钼中的至少一种；所述增强剂为PPTA、PPS、PAI、PI、层状磷酸锆、氮化硼中的至少一种。5.根据权利要求1所述的一种改性PEEK基自润...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑合静，丁晓龙，杨兆方，章然，
申请(专利权)人：合肥波林新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：