专利名称：一种油密封件用纳米凹凸棒土增强的聚酰亚氨模塑料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种油密封用的聚酰亚胺模塑料及其制造方法，具体地说，涉及一种 电机轴承油密封用的纳米凹凸棒土增强的聚酰亚胺模塑料及其制造方法。属于有机-无机 纳米复合材料制造技术领域。
背景技术：
轴承密封广泛应用于交直流电机、汽轮发电机、汽轮机、水轮机、风机、水泵、压缩 机及其他旋转机器，是电机轴承中的关键部件之一。随着电力、石油、天然气、塑料、化肥、乙 烯等工业的大发展，油密封产品进入了产品更新快、需求量大增长的时代。如何解决油密封 的漏油问题，是电机制造业及其配套的轴承、轴瓦企业急需解决的任务之一。电机轴承油密封产品，在结构上有衬套密封、气封迷宫密封、梳齿密封、迷宫密封、 螺旋密封等几种设计方式。在密封材料上，传统的油密封件常采用如铝、铜、聚四氟乙烯、尼 龙、巴氏合金等材料，这些材料的耐磨性、自润滑性或耐温性较差，运行时间稍长就会出现 密封件对转轴的偏心现象，其密封间隙很难保证，泄漏现象仍比较普遍。许多性能优良的有 机工程塑料的相继问世和不断发展，可在很大程度上避免上述材料的缺陷，大大加速密封 技术难题的解决，其中，聚酰亚胺/无机纳米复合材料由于具有较常规有机聚合物材料更 优异的物理、力学性能，在密封件材料方面具有重要的应用价值。凹凸棒土(attapulgite)是一种具有纤维状或链状结构的水合镁铝硅酸盐，每个 单元层相互间通过氧连接成孔道式的晶体结构，形成纤维状单晶，单晶具有纳米尺度，直径 为10 25nm，长度为100 lOOOnm，单晶一般紧密排列成晶束，晶束又相互聚集成微米级 小颗粒。聚酰亚胺/凹凸棒土纳米复合物在机械耐磨性能方面有明显的增强作用。
发明内容
本发明涉及的聚酰亚胺无机纳米复合材料是以有机聚合物_聚酰亚胺为基材，纳 米凹凸棒土填料为分散相的有机_无机纳米复合材料，它实现了有机物体与无机物分散相 在纳米尺度上的复合，所得的材料能够将无机物的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与聚合物 的韧性、可加工性及介电性完美地结合起来。本发明的目的是提供一种适用于电机轴承油 密封使用的模塑料，用该材料制造的油密封件具有密封性好，耐腐蚀性好，耐温性和机械性 能优良等特点。本发明涉及的纳米凹凸棒土增强的聚酰亚氨材料的组成包括(以下各组份用量 均为质量份数，％ )聚酰亚氨基体树脂51-72 ；玻璃纤维20-36 ；二硫化钼 0-10 ；改性凹凸棒土 2-5。
本发明中所述的聚酰亚胺为采用耐高温性聚酰亚胺树脂，典型代表有中国科学院 长春应用化学研究所的YHPI、上海合成树脂所的YS20、常州市广成新型塑料有限公司的 GCPI、GE公司的Ultem等热塑性聚酰亚胺树脂。该类树脂强度高，粒度细，便于混合加工， 制得机械性能优良，耐温性和耐腐蚀性好，适合用作油密封材料。本发明中的二硫化钼粉粒径为20_30μπι。二硫化钼是一种固体润滑剂，其润滑膜 的摩擦系数很低，在常态下，温度在400°C左右开始逐渐分解，但随着颗粒度的变小而耐氧 化温度逐渐下降。本发明中的玻璃纤维是无碱玻璃纤维，它的长径比为5 1-10 1。无碱玻璃纤 维的外观呈白色，具有良好的机械性能，尺寸稳定性及介电性能。本发明中的凹凸棒土为提纯凹凸棒土经硅烷偶联剂KH570改性处理的干燥凹凸 棒土粉末，细度< 200目。凹凸棒土经硅烷偶联剂改性改善了其在树脂基体中的分散性和 亲和性以及与基体的界面结合力和复合材料的耐热性能，提高了凹凸棒土的填充量。本发明的油密封件用纳米凹凸棒土增强聚酰亚氨模塑料的制备方法包括如下步 骤按配比组成将聚酰亚氨基体、玻璃纤维、纳米凹凸棒土和二硫化钼等加入高效 混合机中混合，混合转速为10 50转/分，混合次数为2-5次，混合时间为每次10-30 分。将上述混合料放置于50-200°C烘箱中加温预热10-50小时，放入40-200°C模槽中，以 5-200C /min程序升温至300-450°C，保持10-120分后进行模压，模压压力为10_50MPa，模 压保持时间10-60分，吹风冷却，冷却过程中保持压力，直至温度低于180°C以下解除压力， 然后脱模，精加工处理制成各种规格制品。本发明的优点本发明经纳米材料增强改性、头段预热、后段程序升温、一次模压工艺使热固性聚 合物直接固化成型，得到质地密实、表面光洁的聚酰亚胺模塑油密封件，其摩擦磨损性能比 现有产品提高1倍以上，热变形温度超过220°C，克服了原有模压成型工艺中原料易发生聚 集、形成块状物、分散不均、受热不勻而在基体内形成缺陷等缺点，为聚酰亚胺增强增韧改 性开拓了一条新途径，较大幅度提高了电机轴承密封圈的力学性能和摩擦磨损性能，降低 了复合材料制品的制作成本。
具体实施例方式实施例1实施例1的材料组成(均为质量份数，％ )为聚酰亚氨YS20树脂61.7，玻璃纤 维33. 5，二硫化钼2. 7，改性凹凸棒土 2. 1。按上述材料组成及用量制备油密封步骤如下(1)按配比组成将聚酰亚氨YS20树脂、二硫化钼、玻璃纤维和纳米凹凸棒土加入 高效混合机中混合，混合转速为25转/分，混合次数为4次，混合时间为每次20分；(2)将上述混合料放置于70°C烘箱中加温预热24小时；(3)预热料放入50°C模具中，以10°C /min程序升温至350°C，保持35分后进行模 压，模压压力为22MPa，模压保持时间40分，吹风冷却至150°C解除压力，然后脱模精加工制 成各种规格制品。
4
实施例2实施例2的材料组成(均为质量份数，％ )为聚酰亚氨基体GCPI树脂73. 5，玻 璃纤维23. 2、改性凹凸棒土 3. 3。按上述材料组成及用量制备油密封步骤如下(1)按配比组成将聚酰亚氨GCPI树脂、玻璃纤维和纳米凹凸棒土加入高效混合机 中混合，混合转速为20转/分，混合次数为3次，混合时间为每次30分；(2)将上述混合料放置于120°C烘箱中加温预热20小时；(3)预热料放入100°C模具中，以15°C /min程序升温至380°C，保持60分后进行 模压，模压压力为18MPa，模压保持时间30分，吹风冷却至180°C解除压力，然后脱模精加工 制成各种规格制品。以上二个实施例的产品性能如下
权利要求
一种油密封件用纳米凹凸棒土增强的聚酰亚氨模塑料，其特征在于组成包括(质量份数，％)聚酰亚氨基体树脂51 72；玻璃纤维20 36；二硫化钼0 10；纳米凹凸棒土2 5。
2.根据权利要求1所述的纳米凹凸棒土增强的聚酰亚氨模塑料，其特征在于所述的 聚酰亚氨树脂是耐高温性聚酰亚胺树脂，典型代表有中国科学院长春应用化学研究所的 YHPI、上海合成树脂所的YS20、常州市广成新型塑料有限公司的GCPI、GE公司的Ultem等 热塑性聚酰亚胺树脂。
3.根据权利要求1所述的纳米凹凸棒土增强的聚酰亚氨模塑料，其特征在于所述的二 硫化钼为粒径20-30 μ m的粉剂。
4.根据权利要求1所述的所述的纳米凹凸棒土增强的聚酰亚氨模塑料，其特征在于所 述的玻璃纤维是无碱玻璃纤维，它的长径比为5 1-10 1。
5.根据权利要求1所述的纳米凹凸棒土增强的聚酰亚氨模塑料，其特征在于所述的纳 米凹凸棒土为经硅烷偶联剂KH570改性处理的干燥凹凸棒土粉，细度< 200目。
6.一种油密封件用纳米凹凸棒土增强的聚酰亚氨模塑料的制备方法，其特征在于具有 如下制备步骤按配比组成将聚酰亚氨基体、玻璃纤维、纳米凹凸棒土和二硫化钼等加入高 效混合机中混合，混合转速为10 50转/分，混合次数为2-5次，混合时间为每次10-30 分。将上述混合料放置于50-200°C烘箱中加温预热10-50小时，放入40-200°C模槽中，以 5-200C /min程序升温至300-450°C，保持10-120分后进行模压，模压压力为10_50MPa，模 压保持时间10-60分，吹风冷却，冷却过程中保持压力，直至温度低于180°C以下解除压力， 然后脱模，精加工处理制成各种规格制品。
全文摘要
本发明涉及一种油密封件用纳米凹凸棒土增强的聚酰亚氨模塑料及其制备方法。该材料组成包括(均为质量份数，％)聚酰亚氨基体树脂51-72，玻璃纤维20-36，二硫化钼0-10，改性凹凸棒土2-5。制备步骤包括按配比组成将聚酰亚氨基体、玻璃纤维、纳米凹凸棒土和二硫化钼等加入高效混合机中混合，混合转速为10～50转/分，混合次数为2-5次，混合时间为每次10-30分。将上述混合料放置于50-200℃烘箱中加温预热10-50小时，放入40-200℃模槽中，以5-20℃/min程序升温至300-450℃，保持10-120分后进行模压，模压压力为10-50MPa，模压保持时间10-60分，吹风冷却，冷却过程中保持压力，直至温度低于180℃以下解除压力，然后脱模，精加工处理制成各种规格制品。本发明克服了原有模压成型工艺中原料易发生聚集、形成块状物、分散不均、受热不匀而在基体内形成缺陷等缺点，制得的油密封产品具有密封性好，耐腐蚀性，耐温性和机械性能优良等特点，其摩擦磨损性能比现有产品提高1倍以上，热变形温度超过220℃，较大幅度提高了电机轴承密封圈的力学性能和摩擦磨损性能，降低了制作成本。
文档编号C08L79/08GK101891956SQ200910098868
公开日2010年11月24日 申请日期2009年5月21日 优先权日2009年5月21日
发明者许友安, 金筱娜 申请人:诸暨市铭洲机械有限公司