专利名称：一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料及其制备方法
一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料及其制备方法技术领域 本发明涉及聚偏氟乙烯(PVDF)基复合摩擦材料，可应用于行波型超声电机转子或定子驱动面层，提高电机的机械特性和稳定运行寿命。本发明还涉及聚偏氟乙烯(PVDF)基复合摩擦材料制备方法。
背景技术：
行波型旋转超声电机(TRUM)是利用压电陶瓷的逆压电效应激发弹性体振动，实现电能到机械能的转换；再通过定、转子间的摩擦作用将定子振动转化为动子转动或平动。其中，摩擦材料作为超声电机的核心元件之一，其性能的优劣直接影响超声电机的机械特性和使用寿命。行波型旋转超声电机的摩擦材料归纳起来可分为树脂基摩擦材料、橡胶基摩擦材料、涂镀层基摩擦材料、陶瓷材料等。与其它类材料相比较，树脂基摩擦材料，具有使用寿命较长、运行稳定、噪声小等优点。如TRUM现采用的聚四氟乙烯、聚酰亚胺及环氧树脂等添加增强和摩擦性能调节材料制备的树脂基摩擦材料。聚偏氟乙烯具有耐候，耐磨损、耐冲击、机械强度高等优良特性，具有作TRUM摩擦材料的潜质。但聚偏氟乙烯存在耐热性能的缺点，经过改性(如加入无机粒子、碳纤维及摩擦性能调节材料等)，可进一步改善其耐磨性能。传统的聚偏氟乙烯及摩擦材料具有优异的力学性能和摩擦学性能，但针对超声电机领域摩擦材料研究领域，目前聚偏氟乙烯及摩擦材料鲜有报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，克服现有的聚偏氟乙烯摩擦材料存在耐热性差，进而导致启动困难的问题。本发明的另目的在于提供一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，其特征在于包括以重量份计的以下组份
聚偏氟乙烯100份
增强纤维0 30份
增强填料0 30份
摩擦及导热性能调节剂0 50份且大于O。所述的增强纤维有玻璃纤维、碳纤维、碳酸钾晶须、混杂纤维、芳纶纤维之任一种；碳纤维、玻璃纤维表面经硅烷偶联剂预处理；所述的偶联剂为硅烷偶联剂，偶联剂的用量为总量的O I份且大于O。硅烷偶联剂处理无机材料可提高PVDF树脂基体材料的结合力，改善摩擦材料综合性能。所述的增强填料有氧化铜、氧化铝、碳化硅、氮化硅、碳纳米管、氧化铬、氧化钛、氧化硅、钛酸钾、氧化锌、碳化硼之任一种。所述的摩擦及导热性能调节剂有石墨、铜金粉、二硫化钥、丁腈橡胶、聚苯酯、聚四氟乙烯之任一种或者几种的混合物。添加摩擦性能调节剂后可改善材料的摩擦性能，增大摩擦系数，提高TRUM的堵转力矩；提高材料的压缩模量，改善摩擦副的硬度匹配以提高材料的耐磨性和TRUM的使用寿命；提高导热性(无机材料良好的导热性及时地传导TRUM运行中产生的热量，降低因局部高温产生的蠕变和粘着磨损)，达到改善TRUM的综合性能的 目的。一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤I)按比例称取各组份，在球磨机中先预混20min，再采用乙醇湿法混合3 5h，80°C下干燥；2)将上述粒料加入模腔，液压成型，压力25 40MPa，压力保持5 15min ;脱模，在220 250°C烧结I. 5 2. 5h，随炉冷却；3)加工至所需尺寸。发明人针对超声电机定、转子间超声频域振动环境下的接触摩擦作用机理，选择聚偏氟乙烯作为摩擦材料基体，采用有机无机填料进行改性，获得了优异的聚偏氟乙烯基摩擦材料，提高超声电机的机械特性和使用寿命。
具体实施例方式以下将结合实施例说明本发明的技术方案聚偏氟乙烯，型号2801，法国阿科玛公司生产；聚四氟乙烯，平均粒径为25iim，山东华氟化工有限责任公司提供；聚苯酯，粒径为25 30 iim，中昊晨光化工新材料有限责任公司生产；三氧化二铝，南京郑智科技有限公司提供；磨碎碳纤维黑色粉末，平均直径为7iim，平均长度为50 70 iim，南京智宁填料有限公司提供；石墨，纯度99. 85%，颗粒度小于等于30 u m,上海胶体化工厂生产。实施例I一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，包括以重量份计的以下组份PVDF 100份，摩擦及导热性能调节材料聚四氟乙烯20份、聚苯脂20份、铜金粉10份。一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法，步骤如下a)PVDF树脂、聚苯酯、铜金粉、聚四氟乙烯按比例在球磨机中先预混20min,再采用乙醇湿法混合3h，80°C下干燥；b)将上述粒料加入模腔，液压成型，压力35MPa，压力保持15min ;脱模，在220 250°C烧结2h，随炉冷却。c)加工至所需尺寸，待用。实施例2
—种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，包括以重量份计的以下组份PVDF 100份，增强纤维碳纤维30份，硅烷偶联剂KH-550 I. 0份。一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法，步骤如下a) PVDF树脂、碳纤维、偶联剂按比例在球磨机中先预混20min,再采用乙醇湿法混合3h，80°C下干燥；b)将上述粒料加入模腔，液压成型，压力35MPa，压力保持15min ;脱模，在220 250°C烧结2h，随炉冷却；c)加工至所需尺寸，待用。实施例3一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，包括以重量份计的以下组份PVDF 100份，增强填料氧化铝30份。一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法，步骤如下a)PVDF树脂、氧化铝、按比例在球磨机中先预混20min，再采用乙醇湿法混合3h，80°C下干燥；b)将上述粒料加入模腔，液压成型，压力35MPa，压力保持15min ;脱模，在220 250°C烧结2h，随炉冷却；c)加工至所需尺寸，待用。实施例4一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，包括以重量份计的以下组份PVDF100份，摩擦及导热性能调节材料聚四氟乙烯20份、聚苯脂20份、铜金粉10份，增强纤维碳纤维30份，硅烷偶联剂KH-550 I. 0份。一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法，步骤如下a)PVDF树脂、聚四氟乙烯、聚苯酯、铜金粉、碳纤维、偶联剂按比例在球磨机中先预混20min，再采用乙醇湿法混合3h，80°C下干燥；b)将上述粒料加入模腔，液压成型，压力35MPa，压力保持15min ;脱模，在220 250°C烧结2h，随炉冷却；c)加工至所需尺寸，待用。实施例5一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，包括以重量份计的以下组份PVDF 100份，增强纤维碳纤维20份，摩擦及导热性能调节剂石墨5份，二硫化钥10. 0份、聚苯脂20份，铜金粉10份、增强填料氧化铝5. 0份，硅烷偶联剂KH-550 0. I份。—种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法，步骤如下a)PVDF树脂、石墨、聚苯酯、铜金粉、氧化铝、二硫化钥、碳纤维、偶联剂按比例在球磨机中先预混20min，再采用乙醇湿法混合3h，80°C下干燥；b)将上述粒料加入模腔，液压成型，压力35MPa，压力保持15min ;脱模，在220 250°C烧结2h，随炉冷却；c)加工至所需尺寸，待用。实施例6一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，包括以重量份计的以下组份PVDFIOO份。一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法，步骤如下a) PVDF树脂在球磨机中先预混20min，再采用乙醇湿法混合3h，80°C下干燥；b)将上述粒料加入模腔，液压成型，压力35MPa，压力保持15min ;脱模，在220 250°C烧结2h，随炉冷却；c)加工至所需尺寸,待用。实施例1-6所获得的材料的各项指标如表I :表I
权利要求
1.一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，其特征在于包括以重量份计的以下组份 聚偏氟乙烯100份 增强纤维0 30份 增强填料0 30份 摩擦及导热性能调节剂0 50份且大于O。
2.根据权利要求I所述的行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，其特征在于所述的增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、碳酸钾晶须、混杂纤维、芳纶纤维之任一种； 所述的增强填料为氧化铜、氧化铝、碳化硅、氮化硅、碳纳米管、氧化铬、氧化钛、氧化硅、钛酸钾、氧化锌、碳化硼之任一种； 所述的摩擦及导热性能调节剂为石墨、铜金粉、二硫化钥、丁腈橡胶、聚苯酯、聚四氟乙烯之任一种或者几种的混合物。
3.根据权利要求2所述的行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，其特征在于碳纤维、玻璃纤维表面经硅烷偶联剂预处理；所述的偶联剂为硅烷偶联剂，偶联剂的用量为总量的0 I份且大于O。
4.一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 1)按比例称取聚偏氟乙烯、增强纤维、增强填料、摩擦及导热性能调节剂，在球磨机中先预混20min，再采用乙醇湿法混合3 5h，80°C下干燥； 2)将上述粒料加入模腔，液压成型，压力2(T40MPa，压力保持5 15min;脱模，在220 250°C烧结I. 5 2. 5h,随炉冷却； 3)加工至所需尺寸。
5.根据权利要求4所述的行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法，其特征在于所述的增强纤维为玻璃纤维、碳纤维、碳酸钾晶须、混杂纤维、芳纶纤维之任一种； 所述的增强填料为氧化铜、氧化铝、碳化硅、氮化硅、碳纳米管、氧化铬、氧化钛、氧化硅、钛酸钾、氧化锌、碳化硼之任一种； 所述的摩擦及导热性能调节剂有石墨、铜金粉、二硫化钥、丁腈橡胶、聚苯酯、聚四氟乙烯之任一种或者几种的混合物； 碳纤维、玻璃纤维表面经硅烷偶联剂预处理；所述的偶联剂为硅烷偶联剂，偶联剂的用量是0 I份且大于O。
全文摘要
本发明涉及一种行波型旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料及其制备方法，摩擦材料包括以重量份计的以下组份聚偏氟乙烯100份、增强纤维0~30份、增强填料0~30份、摩擦及导热性能调节剂0~50份且大于0，制备过程是按比例称取各组份，在球磨机中先预混20min，再采用乙醇湿法混合3~5h，80℃下干燥；将粒料加入模腔，液压成型，压力25~40MPa，压力保持5~15min；脱模，在220～250℃烧结1.5~2.5h，随炉冷却；加工至所需尺寸。获得的摩擦材料能提高超声电机的机械特性和使用寿命。
文档编号C08K3/08GK102634147SQ20121010570
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月11日 优先权日2012年4月11日
发明者丁庆军, 刘传会, 胡家玲, 赵淳生 申请人:南京航空航天大学