專利名稱：：自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CarbonaceousBulkMoldingCompound,簡稱CBMC)。
背景技術(shù)：
：市場上的摩擦部件，如汽車換檔滑塊，一般采用金屬件，傳統(tǒng)的金屬摩擦部件經(jīng)過機(jī)加工，熱處理和表面改性等措施確實(shí)具有各種理化、力學(xué)優(yōu)點(diǎn)，但一種或幾種處理工藝只能使其具有一種或幾種理化力學(xué)特性，如進(jìn)行噴丸處理，只是提高表面硬度，并不能使其具有耐腐蝕之類的優(yōu)點(diǎn)，并且加工成本是隨加工步驟的增加而增加的。而且?guī)缀跛械慕饘倌Σ敛考夹枰ㄆ谔砑訚櫥瑒?，操作繁瑣，增加了成本。團(tuán)狀模塑料(BulkMoldingCompound,簡稱BMC)是于1950年開始發(fā)展起來的一種預(yù)混料，最初的BMC是指在不飽和聚酷樹脂(UP)中加入一定比例的增稠劑、短切玻璃纖維、填料以及其他添加劑經(jīng)充分混合而成的料團(tuán)狀預(yù)混料。BMC制品的外觀效果好、成型工藝多樣化，并且具有優(yōu)良的電、熱、機(jī)械綜合性能，導(dǎo)致BMC在電氣行業(yè)、汽車業(yè)、建筑和辦公用品領(lǐng)域都得到較為廣泛的應(yīng)用。目前，在美、日等國，BMC的產(chǎn)量己占據(jù)玻璃鋼總產(chǎn)量的12。/。；德國1998年的產(chǎn)量為3.19萬t，其中僅汽車市場就消耗1.08萬t，在國內(nèi)，盡管BMC的研究開發(fā)較晚，但發(fā)展的趨勢快、普及范圍很廣，在各地均有相關(guān)的研究單位和科研院所對BMC材料的開發(fā)和成型工藝進(jìn)行研究，國內(nèi)開發(fā)應(yīng)用BMC的領(lǐng)域主要包括:微電機(jī)、電子塑封零件、低壓電器絕緣構(gòu)件、殼體支架以及汽車燈具等制品；90年代期間，全世界BMC的年增長率約為5。/。，豎且呈逐年上升趨勢，上述資料數(shù)據(jù)充分體現(xiàn)了BMC材料具有著較強(qiáng)的發(fā)展?jié)摿褪袌龈偁幜?。但是，目前市場上出現(xiàn)的BMC大部分用于輕型小型結(jié)構(gòu)件的制造，耐磨性較差，一般將其用于承載力作為受力部件，并不用于摩擦部件。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對上述不足，提供一種可替代傳統(tǒng)金屬摩擦部件的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，由該自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料成型的機(jī)械滑動或摩擦部件，不僅具有原先金屬部件的強(qiáng)度和優(yōu)良的力學(xué)性能，更是具有金屬部件不具備的許多優(yōu)點(diǎn)，如耐酸堿腐蝕性較金屬優(yōu)良；質(zhì)量較輕，節(jié)約燃油，排污較少；設(shè)計(jì)自由，零件的整體性好；尺寸穩(wěn)定性好，表面光滑，免去金屬摩擦部件的機(jī)加工，熱處理和表面改性等措施；部件有自潤滑性，無需添加其它潤滑劑來減少摩擦。種自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其預(yù)混料含有如下組分不飽和聚酯樹脂60~80份，低收縮添加劑2040份，且不飽和聚酯樹脂+低收縮添加劑為100份，內(nèi)脫模劑35份，無機(jī)填料140170份，引發(fā)劑0.52份，增稠劑0.5-1.5份，潤滑劑10~40份，增強(qiáng)材料83.5188份，其中，上述份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。進(jìn)一步，本發(fā)明的一種自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其預(yù)混料含有如下組分:不飽和聚酯樹脂6070份，低收縮添加劑3040份，且不飽和聚酯樹脂+低收縮添加劑為100份，內(nèi)脫模劑4份，無機(jī)填料160份，引發(fā)劑1份，增稠劑0.8份，潤滑劑1030份，增強(qiáng)材料107.6174份，其中，上述份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。所述低收縮添加劑為聚苯乙烯，內(nèi)脫模劑硬脂酸鋅，引發(fā)劑為過氧化苯甲酸叔丁酯,增稠劑為氫氧化鈣，潤滑劑為膠體石墨粉，增強(qiáng)材料為短切玻纖。BMC材料本身是樹脂基的復(fù)合材料，其耐磨性是較差的，所以一般不用于摩擦部件的制造，所以也就不會牽扯到潤滑問題，在嘗試用BMC材料做摩擦部件時(shí)，考慮了潤滑和耐磨問題。為使產(chǎn)品具有自潤滑性，本發(fā)明選取了石墨作為無機(jī)潤滑劑，石墨具有以下特點(diǎn)l)耐高溫石墨的熔點(diǎn)為3850±50°C，沸點(diǎn)為4250'C，即使經(jīng)超高溫電弧灼燒，質(zhì)量的損失很小，熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng)，在2000'C時(shí)，石墨強(qiáng)度提高一倍。2)潤滑性石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能越好。3)化學(xué)穩(wěn)定性石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。4)抗熱震性石墨在常溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時(shí)，石墨的體積變化不大，不會產(chǎn)生裂紋。此前石墨用于制作冶煉上的高溫坩堝、機(jī)械工業(yè)的潤滑劑、制作電極和鉛筆芯；廣泛用于冶金工業(yè)的高級耐火材料與涂料、軍事工業(yè)火工材料安定劑、輕工業(yè)的鉛筆芯、電氣工業(yè)的碳刷、電池工業(yè)的電極、化肥工業(yè)催化劑。本發(fā)明通過試驗(yàn)調(diào)整了石墨種類，粒徑和加入量，還對配方中其他組分的含量作了調(diào)整以配合石墨達(dá)到最優(yōu)的潤滑和耐磨效果。自潤滑性主要取決于添加的石墨含量和粒徑，本發(fā)明選擇石墨含量和粒徑為l38|jm。為了改善產(chǎn)品的表面性能，力學(xué)性能和工藝性能，玻璃纖維選用短切玻纖是長度為6mm和12mm的混合玻璃纖維，兩者的質(zhì)量比為1:0.51:2。為了使材料具有較高強(qiáng)度和經(jīng)濟(jì)性，無機(jī)填料選用氫氧化鋁和碳酸鈣混合填料，兩者的質(zhì)量比為l:0.51:1.5。為了改善產(chǎn)品表面張力和耐磨性，還可加入12質(zhì)量份的助劑，常用的助劑為有機(jī)硅表面助劑丙二醇甲醚醋酸酯，型號BYK330。本發(fā)明自潤滑性耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)的制備方法，步驟如下按照配方的組分將不飽和聚酯樹脂、低收縮添加劑和內(nèi)脫模劑，有順序的加入捏合機(jī)內(nèi)充分捏合后，再加入潤滑劑再次捏和，當(dāng)潤滑劑充分分散后，加入引發(fā)劑、增稠劑和無機(jī)填料，捏合20min后加入增強(qiáng)材料，再捏合5min后取出入增稠室增稠，增稠室的溫度為2030'C，增稠時(shí)間為2448小時(shí)。在CBMC生中，要特別注意以下幾點(diǎn)(1)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，在加粉料時(shí)，應(yīng)先加比重小的，后加比重大的。(2)增稠劑要在樹脂糊(為不飽和聚酯樹脂，低收縮添加劑，內(nèi)脫模劑，潤滑劑的混和物)加入捏合機(jī)后才能加入，以免整個(gè)樹脂糊粘度增大而無法操作。(3)增強(qiáng)材料要慢慢加入捏合機(jī)、以免混合不均。(4)捏合時(shí)間不能過長，以免纖維損傷，造成產(chǎn)品強(qiáng)度大幅度下降。本發(fā)明自潤滑性耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)，提供了一種替代傳統(tǒng)金屬摩擦部件的可行性，其優(yōu)點(diǎn)顯而易見(l)一次成型，成型后產(chǎn)品尺寸精確，表面效果好，免去金屬摩擦部件的機(jī)加工，熱處理和表面改性等措施；(2)無需添加其它潤滑劑來減少摩擦；(3)耐磨性好；(4)耐酸堿腐蝕性較金屬優(yōu)良；(5)生產(chǎn)周期短，能滿足批量生產(chǎn)的需要；(6)設(shè)計(jì)自由，零件的整體性好，如多個(gè)金屬件聯(lián)接成的同一部件BMC可整體制造完成；(7)節(jié)約能源，BMC制品生產(chǎn)消耗的能源遠(yuǎn)低于金屬件，排污較少。具體實(shí)施方式實(shí)施例l:不同膠體石墨粉含量的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)石墨含量是決定產(chǎn)品自潤滑的最重要因素。依據(jù)應(yīng)用在不同機(jī)械滑動或摩擦部件上，所要求的自潤滑有所差別，選用不同的石墨含量對于自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)會產(chǎn)生不同的效果。第一步按配方組分稱取，以下均為質(zhì)量份數(shù)-不飽和聚酯樹脂70份聚苯乙烯30份硬脂酸鋅4份氫氧化鋁70份碳酸鈣90份過氧化苯甲酸叔丁酯TBPB1份氫氧化鈣0.8份38pm膠體石墨粉10份BYK3301份6mm玻纖55份12mm玻纖45份第二步捏合1)將事先稱量好的不飽和聚酯樹脂、低收縮添加劑和內(nèi)脫模劑倒入捏合機(jī)內(nèi)進(jìn)行捏合攪拌(應(yīng)無任何分層現(xiàn)象出現(xiàn))。2)捏合完畢后，將事先稱量好的石墨添入捏合機(jī)攪拌均勻，加入引發(fā)劑、增稠劑，再將填料倒入捏合機(jī)內(nèi)進(jìn)行捏合，在填料捏合過程中應(yīng)不斷地對容器壁上粘付的材料用鏟刀進(jìn)行清理，及時(shí)清理轉(zhuǎn)臂根部死角的不均勻混合料。3)加入玻纖時(shí)要均勻鋪撒在混合料的表面上，但要注意玻纖要完全均勻的被糊料浸潤.以上步驟均應(yīng)適時(shí)地利用正反轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)混合料的均勻性.以達(dá)到材料最佳的效果。第三步熟化(增稠)與貯存熟化期在正常氣溫下以35天為基準(zhǔn)，根據(jù)季節(jié)氣溫適當(dāng)調(diào)整，貯存時(shí)，外界氣溫應(yīng)在2030'C，在正常情況下貯存時(shí)間不超過25天。依據(jù)應(yīng)用在不同機(jī)械滑動或摩擦部件上，所要求的自潤滑也不同，表1為選用不同的石墨含量對自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)會產(chǎn)生的不同效果，如上述配方中改變石墨含量。加入三種不同石墨含量的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)成型產(chǎn)品檢測得到的摩擦系數(shù)等如表1所示。表一:<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表1中顯示的數(shù)據(jù)可以看出，石墨含量高的產(chǎn)品其磨損率和摩擦系數(shù)較低。并且由于自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)的自潤滑機(jī)理石墨具有以下特點(diǎn)1)耐高溫石墨的熔點(diǎn)為3850±50°C，沸點(diǎn)為4250°C，即使經(jīng)超高溫電弧灼燒，重量的損失很小，熱膨脹系數(shù)也很小。石墨強(qiáng)度隨溫度提高而加強(qiáng)，在2000'C時(shí)，石墨強(qiáng)度提高一倍。2)潤滑性石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能越好。3)化學(xué)穩(wěn)定性石墨在常溫下有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能耐酸、耐堿和耐有機(jī)溶劑的腐蝕。4)抗熱震性石墨在常溫下使用時(shí)能經(jīng)受住溫度的劇烈變化而不致破壞，溫度突變時(shí)，石墨的體積變化不大，不會產(chǎn)生裂紋。結(jié)合石墨以上特性，材料表面一旦受到輕微磨損，材料內(nèi)部的石墨顆粒會吸附在產(chǎn)品表面形成潤滑層，降低產(chǎn)品表面的摩擦系數(shù)，從而起到自潤滑的效果。因此自潤滑性能隨石墨含量的增加而提高。但考慮石墨的加入會降低產(chǎn)品的力學(xué)強(qiáng)度，所以膠體石墨粉適合的添加量為1030份。實(shí)施例2:不同石墨粒徑的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)按配方組分稱取不飽和聚酯樹脂60份聚苯乙烯40份硬脂酸鋅4份氫氧化鋁80份碳酸鈣80份過氧化苯甲酸叔丁酯TBPB1份氫氧化鈣0.8份20pm膠體石墨粉30份BYK3301份6mm玻纖55份12mm玻纖45份其生產(chǎn)過程同實(shí)例l，由于石墨的潤滑性能取決于石墨鱗片的大小，鱗片越大，摩擦系數(shù)越小，潤滑性能越好。表2為選用不同的石墨粒徑對自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)會產(chǎn)生的不同效果，如加入三種不同的石墨粒徑自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)成型的CBMC,產(chǎn)品，檢測得到的摩擦系數(shù)等如表2所示。表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表2可以看出產(chǎn)品的磨損率和摩擦系數(shù)隨著膠體石墨粉粒徑增大而減小，考慮膠體石墨粉的粒徑過大不易分散均勻，而導(dǎo)致材料的各向異性；過小則潤滑效果不明顯.所以優(yōu)選添加的石墨粒徑為138pm。實(shí)施例3:不同玻纖含量的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)按上述優(yōu)選配方組分稱取-不飽和聚酯樹脂70份聚苯乙烯30份硬脂酸鋅4份氫氧化鋁90份碳酸鈣70份過氧化苯甲酸叔丁酯TBPB1份氫氧化鈣0.8份20|jm膠體石墨粉30份BYK3301份6mm玻纖35份12mm玻纖75份其生產(chǎn)過程同實(shí)例l，玻纖作為增強(qiáng)材料，對材料力學(xué)性能有影響較大，對摩擦磨損性能不起主要作用，但也有一定影響，這主要與玻纖自身的性質(zhì)及其與基體間界面的粘度有關(guān)。加入三種不同的石墨粒徑自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料(CBMC)成型的CBMC產(chǎn)品，檢測得到的摩擦系數(shù)等如表3所示。表3:材料編號玻纖重量份摩擦系數(shù)磨損率/l(T7.cm3'N、m1沖擊強(qiáng)度/KJ，cnT2BMC31107.60.261.0824.5BMC32134.20.281.0432.2BMC331740.271.1328.2由表3可以看出隨玻纖含量增加，摩擦系數(shù)增加，磨損率減少，沖擊強(qiáng)度上升。這是由于而在摩擦過程中玻纖被剝離，拉拔和剪切，能提供一定的摩擦力矩，材料的斷裂吸收能提高，沖擊強(qiáng)度增大。但當(dāng)玻纖含量超過一定臨界比例時(shí)，基體樹脂的量一定，在一定的攪拌強(qiáng)度下，過多玻纖會并束或堆積，基體樹脂難以滲透，與基體間的粘結(jié)力會下降使得復(fù)合材料的組成局部不均勻，形成缺陷，玻纖更容易被剝離和拉拔，玻纖提供的摩擦力矩會下降，摩擦系數(shù)減小，沖擊強(qiáng)度不升反降。而且由于應(yīng)用了高含量的纖維，會使模塑料制品成型后難于去除毛邊，混合料注射后毛邊會與機(jī)器表面粘連需要操作人員清潔機(jī)器，影響了整個(gè)自動化生產(chǎn)過程，而導(dǎo)致材料的各向異性。以上實(shí)施例是對本發(fā)明的說明和進(jìn)一步解釋，而不是對本發(fā)明的限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)所做的任何修改，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1.一種自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其特征在于，其預(yù)混料含有如下組分不飽和聚酯樹脂60～80份，低收縮添加劑20～40份，且不飽和聚酯樹脂+低收縮添加劑為100份，內(nèi)脫模劑3～5份，無機(jī)填料140～170份，引發(fā)劑0.5～2份，增稠劑0.5～1.5份，潤滑劑10～40份，增強(qiáng)材料83.5～188份，其中，上述份數(shù)均為重量份數(shù)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其特征在于，分不飽和聚酯樹脂6070低收縮添加劑3040不飽和聚酯樹脂+低收縮添加劑為100內(nèi)脫模劑4無機(jī)填料160引發(fā)劑1增稠劑0.8潤滑劑10~30增強(qiáng)材料107.6174其中，上述份數(shù)均為重量份數(shù)。份，份，且份，份，份，份，份，份，份，其預(yù)混料含有如下組份，份，且份，份，份，份，份，份，份，3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其特征在于，所述低收縮添加劑為聚苯乙烯，內(nèi)脫模劑硬脂酸鋅，引發(fā)劑為過氧化苯甲酸叔丁酯，增稠劑為氫氧化鈣，潤滑劑為膠體石墨粉，增強(qiáng)材料為短切玻纖。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其特征在于，所述預(yù)混料還含有12重量份的助劑。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其特征在于，所述膠體石墨粉為粒徑為l38pm的膠體石墨粉。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其特征在于，所述短切玻纖為長度為6mm和12mm的混合玻璃纖維，兩者的重量比為1:0.5~1:2。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其特征在于，所述無機(jī)填料為氫氧化鋁和碳酸鈣的混合物，兩者的重量比為l:0.51:1.5。8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其特征在于，所述助劑為丙二醇甲醚醋酸酯。全文摘要本發(fā)明涉及一種自潤滑耐磨團(tuán)狀模塑料，其預(yù)混料含有如下組分不飽和聚酯樹脂60～80份，低收縮添加劑20～40份，且不飽和聚酯樹脂+低收縮添加劑為100份，內(nèi)脫模劑3～5份，無機(jī)填料140～170份，引發(fā)劑0.5～2份，增稠劑0.5～1.5份，潤滑劑10～40份，增強(qiáng)材料83.5～188份；其中，上述份數(shù)均為質(zhì)量份數(shù)。其具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐酸堿腐蝕性；質(zhì)量較輕，節(jié)約燃油，排污較少；設(shè)計(jì)自由，零件的整體性好；尺寸穩(wěn)定性好，表面光滑；部件有自潤滑性，無需添加其它潤滑劑來減少摩擦；一次成型，成型后產(chǎn)品尺寸精確，表面效果好，免去金屬摩擦部件的機(jī)加工，熱處理和表面改性；生產(chǎn)周期短。文檔編號C08K3/00GK101265357SQ200810061520公開日2008年9月17日申請日期2008年4月30日優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日發(fā)明者張文武申請人:寧波華緣玻璃鋼電器制造有限公司