一种金属基高分子材料及其制备方法

摘要

本发明属于金属基高分子复合材料技术领域，具体涉及一种金属基高分子材料及其制备方法，其原材料组成为：聚四氟乙烯、酚醛树脂、二硫化钼、玻璃纤维、青铜粉和铁粉，以聚四氟乙烯作为基料，以酚醛树脂作为基料和多种无机填料之间的粘合剂，使得金属基高分子材料结合性更佳好，整体更易成型，二硫化钼和玻璃纤维添加至聚四氟乙烯基料中，使得基料整体的耐磨性加强，青铜粉和铁粉的加入使得基料整体的机械性更佳，同时导热性更佳，本发明金属基高分子材料在作为模具使用时，可实现重量相对轻、容易清理、自身磨损率低，工作寿命长的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及自润滑金属基高分子复合材料技术领域，具体领域为一种金属基高分子材料及其制备方法。

背景技术

聚四氟乙烯是以四氟乙烯作为单体聚合制得的聚合物。白色蜡状、半透明、耐热、耐寒性优良，可在-180～260℃长期使用。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点，几乎不溶于所有的溶剂。同时，聚四氟乙烯具有耐高温的特点，广泛用于电气工业，在航天、航空、电子、仪表、计算机等工业中用作电源和信号线的绝缘层、耐腐、耐磨薄膜、管板棒、轴承、垫圈、阀门及化工管道、管件、设备容器衬里等。聚四氟乙烯是在高分子润滑材料中应用最多的一种材料，其摩擦系数极低，如作为模具材料使用，则会发挥重量相对轻、容易清理的优良品质，但是由于它的晶体结构特性决定了其自身磨损速率较高，限制了其作为模具材料的使用，为此提出一种金属基高分子材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属基高分子材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属基高分子材料，其原材料组成和相应重量份数为：

聚四氟乙烯10-16份、酚醛树脂7-15份、二硫化钼3-6份、玻璃纤维3-6份、青铜粉1-3份、铁粉1-3份。

优选的，其原材料组成和相应重量份数为：聚四氟乙烯12-14份、酚醛树脂10-12份、二硫化钼3.5-5.5份、玻璃纤维3.5-5.5份、青铜粉1.5-2.5份、铁粉1.5-2.5份。

优选的，其原材料组成和相应重量份数为：聚四氟乙烯13份、酚醛树脂11份、二硫化钼4份、玻璃纤维4份、青铜粉2份、铁粉2份。

优选的，所述酚醛树脂为酚醛树脂胶水。

一种金属基高分子材料，其制备方法为：

步骤1：将聚四氟乙烯、二硫化钼、玻璃纤维、青铜粉和铁粉在搅拌器内进行复混，得到复合粉；

步骤2：将酚醛树脂胶水倾倒于反应釜内，使用喷粉装置，将步骤1制备的复合粉均匀喷至反应釜内，同时保持反应釜内搅拌器持续工作30-60min，得到胶状复合物；

步骤3：将胶状复合物注入模具内进行热塑成型。

优选的，步骤2中使用的喷粉装置包括储粉罐，所述储粉罐的上端连接有进料管，所述储粉罐的侧壁上固定贯穿有导粉管，所述导粉管的一端伸入至所述储粉罐内底部，所述导粉管的另一端连接有过渡罐，所述导粉管上安装有固体泵，所述过渡罐的上端安装有电机，所述电机的输出端轴连接有转轴，所述转轴伸入所述过渡罐内，且所述转轴的外侧壁上固定连接有旋桨，所述旋桨旋转所在平面与所述过渡罐内进料方向所在平面相平行，所述过渡罐的出料口处连接有喷头。

本发明的有益效果是：一种金属基高分子材料，以聚四氟乙烯作为基料，以酚醛树脂作为基料和多种无机填料之间的粘合剂，使得金属基高分子材料结合性更佳好，整体更易成型，二硫化钼和玻璃纤维添加至聚四氟乙烯基料中，使得基料整体的耐磨性加强，青铜粉和铁粉的加入使得基料整体的机械性更佳，同时导热性更佳，本发明金属基高分子材料在作为模具使用时，可实现重量相对轻、容易清理、自身磨损率低，工作寿命长的优点。

附图说明

图1为本发明喷粉装置主体结构剖视图。

图中：1-储粉罐、2-进料管、3-导粉管、4-过渡罐、5-固体泵、6-电机、7-转轴、8-旋桨、9-喷头。

下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

步骤1：将聚四氟乙烯10份、二硫化钼3份、玻璃纤维3份、青铜粉1份和铁粉1份在搅拌器内进行复混，得到复合粉；

步骤2：将酚醛树脂胶水7份倾倒于反应釜内，使用喷粉装置，将步骤1制备的复合粉均匀喷至反应釜内，同时保持反应釜内搅拌器持续工作30min，得到胶状复合物；喷粉装置包括储粉罐1，所述储粉罐1的上端连接有进料管2，所述储粉罐1的侧壁上固定贯穿有导粉管3，所述导粉管3的一端伸入至所述储粉罐1内底部，所述导粉管3的另一端连接有过渡罐4，所述导粉管3上安装有固体泵5，所述过渡罐4的上端安装有电机6，所述电机6的输出端轴连接有转轴7，所述转轴7伸入所述过渡罐4内，且所述转轴7的外侧壁上固定连接有旋桨8，所述旋桨8旋转所在平面与所述过渡罐4内进料方向所在平面相平行，所述过渡罐4的出料口处连接有喷头9，将复合粉沿所述进料管2投入进所述储粉罐1内，先启动所述电机6，再启动所述固体泵5，所述固体泵5工作，将复合粉沿所述导粉管3抽入至所述过渡罐4内，所述电机6工作，带动所述旋桨8转动，所述旋桨8转动形成涡旋气流将所述过渡罐4内的粉料搅散，由此粉料在喷出前较为分散，保证粉料经所述喷头9喷出后也较为分散，利于复合粉均匀喷至反应釜内的酚醛树脂胶水上；

步骤3：将胶状复合物注入模具内进行热塑成型。

实施例2：

步骤1：将聚四氟乙烯12份、二硫化钼3.5份、玻璃纤维3.5份、青铜粉1.5份和铁粉1.5份在搅拌器内进行复混，得到复合粉；

步骤2：将酚醛树脂胶水10份倾倒于反应釜内，使用喷粉装置，将步骤1制备的复合粉均匀喷至反应釜内，同时保持反应釜内搅拌器持续工作40min，得到胶状复合物；喷粉装置包括储粉罐1，所述储粉罐1的上端连接有进料管2，所述储粉罐1的侧壁上固定贯穿有导粉管3，所述导粉管3的一端伸入至所述储粉罐1内底部，所述导粉管3的另一端连接有过渡罐4，所述导粉管3上安装有固体泵5，所述过渡罐4的上端安装有电机6，所述电机6的输出端轴连接有转轴7，所述转轴7伸入所述过渡罐4内，且所述转轴7的外侧壁上固定连接有旋桨8，所述旋桨8旋转所在平面与所述过渡罐4内进料方向所在平面相平行，所述过渡罐4的出料口处连接有喷头9，将复合粉沿所述进料管2投入进所述储粉罐1内，先启动所述电机6，再启动所述固体泵5，所述固体泵5工作，将复合粉沿所述导粉管3抽入至所述过渡罐4内，所述电机6工作，带动所述旋桨8转动，所述旋桨8转动形成涡旋气流将所述过渡罐4内的粉料搅散，由此粉料在喷出前较为分散，保证粉料经所述喷头9喷出后也较为分散，利于复合粉均匀喷至反应釜内的酚醛树脂胶水上；

步骤3：将胶状复合物注入模具内进行热塑成型。

实施例3：

步骤1：将聚四氟乙烯13份、二硫化钼4份、玻璃纤维4份、青铜粉2份和铁粉2份在搅拌器内进行复混，得到复合粉；

步骤2：将酚醛树脂胶水11份倾倒于反应釜内，使用喷粉装置，将步骤1制备的复合粉均匀喷至反应釜内，同时保持反应釜内搅拌器持续工作45min，得到胶状复合物；喷粉装置包括储粉罐1，所述储粉罐1的上端连接有进料管2，所述储粉罐1的侧壁上固定贯穿有导粉管3，所述导粉管3的一端伸入至所述储粉罐1内底部，所述导粉管3的另一端连接有过渡罐4，所述导粉管3上安装有固体泵5，所述过渡罐4的上端安装有电机6，所述电机6的输出端轴连接有转轴7，所述转轴7伸入所述过渡罐4内，且所述转轴7的外侧壁上固定连接有旋桨8，所述旋桨8旋转所在平面与所述过渡罐4内进料方向所在平面相平行，所述过渡罐4的出料口处连接有喷头9，将复合粉沿所述进料管2投入进所述储粉罐1内，先启动所述电机6，再启动所述固体泵5，所述固体泵5工作，将复合粉沿所述导粉管3抽入至所述过渡罐4内，所述电机6工作，带动所述旋桨8转动，所述旋桨8转动形成涡旋气流将所述过渡罐4内的粉料搅散，由此粉料在喷出前较为分散，保证粉料经所述喷头9喷出后也较为分散，利于复合粉均匀喷至反应釜内的酚醛树脂胶水上；

步骤3：将胶状复合物注入模具内进行热塑成型。

实施例4：

步骤1：将聚四氟乙烯14份、二硫化钼5.5份、玻璃纤维5.5份、青铜粉2.5份和铁粉2.5份在搅拌器内进行复混，得到复合粉；

步骤2：将酚醛树脂胶水12份倾倒于反应釜内，使用喷粉装置，将步骤1制备的复合粉均匀喷至反应釜内，同时保持反应釜内搅拌器持续工作55min，得到胶状复合物；喷粉装置包括储粉罐1，所述储粉罐1的上端连接有进料管2，所述储粉罐1的侧壁上固定贯穿有导粉管3，所述导粉管3的一端伸入至所述储粉罐1内底部，所述导粉管3的另一端连接有过渡罐4，所述导粉管3上安装有固体泵5，所述过渡罐4的上端安装有电机6，所述电机6的输出端轴连接有转轴7，所述转轴7伸入所述过渡罐4内，且所述转轴7的外侧壁上固定连接有旋桨8，所述旋桨8旋转所在平面与所述过渡罐4内进料方向所在平面相平行，所述过渡罐4的出料口处连接有喷头9，将复合粉沿所述进料管2投入进所述储粉罐1内，先启动所述电机6，再启动所述固体泵5，所述固体泵5工作，将复合粉沿所述导粉管3抽入至所述过渡罐4内，所述电机6工作，带动所述旋桨8转动，所述旋桨8转动形成涡旋气流将所述过渡罐4内的粉料搅散，由此粉料在喷出前较为分散，保证粉料经所述喷头9喷出后也较为分散，利于复合粉均匀喷至反应釜内的酚醛树脂胶水上；

步骤3：将胶状复合物注入模具内进行热塑成型。

实施例5：

步骤1：将聚四氟乙烯16份、二硫化钼6份、玻璃纤维6份、青铜粉3份和铁粉3份在搅拌器内进行复混，得到复合粉；

步骤2：将酚醛树脂胶水15份倾倒于反应釜内，使用喷粉装置，将步骤1制备的复合粉均匀喷至反应釜内，同时保持反应釜内搅拌器持续工作60min，得到胶状复合物；喷粉装置包括储粉罐1，所述储粉罐1的上端连接有进料管2，所述储粉罐1的侧壁上固定贯穿有导粉管3，所述导粉管3的一端伸入至所述储粉罐1内底部，所述导粉管3的另一端连接有过渡罐4，所述导粉管3上安装有固体泵5，所述过渡罐4的上端安装有电机6，所述电机6的输出端轴连接有转轴7，所述转轴7伸入所述过渡罐4内，且所述转轴7的外侧壁上固定连接有旋桨8，所述旋桨8旋转所在平面与所述过渡罐4内进料方向所在平面相平行，所述过渡罐4的出料口处连接有喷头9，将复合粉沿所述进料管2投入进所述储粉罐1内，先启动所述电机6，再启动所述固体泵5，所述固体泵5工作，将复合粉沿所述导粉管3抽入至所述过渡罐4内，所述电机6工作，带动所述旋桨8转动，所述旋桨8转动形成涡旋气流将所述过渡罐4内的粉料搅散，由此粉料在喷出前较为分散，保证粉料经所述喷头9喷出后也较为分散，利于复合粉均匀喷至反应釜内的酚醛树脂胶水上；

步骤3：将胶状复合物注入模具内进行热塑成型。

将实施例1-5制备的成型件模具进行耐磨和使用寿命测试，测试结果如下：

实施例1-5

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。