[发明专利]一种轴承保持架用管状聚酰亚胺复合材料的制备方法

摘要

一种轴承保持架用管状聚酰亚胺复合材料的制备方法，涉及材料技术领域，本发明所述的制备方法以耐高温聚酰亚胺为基材，在耐高温聚酰亚胺中添加润滑改性材料碳纤维和聚四氟乙烯，其中耐高温聚酰亚模塑粉胺要进行干燥处理，碳纤维要进行氧化改性处理，聚四氟乙烯要进行真空干燥处理；经过机械搅拌和球磨处理得到耐高温聚酰亚胺混合料，将耐高温聚酰亚胺混合料通过保持架模具在程控式热压机上热压得到高温高速轴承保持架用管状聚酰亚胺复合材料，最后对高温高速轴承保持架用管状聚酰亚胺复合材料进行时效处理；本发明所述的复合材料的长期使用温度不低于300℃、抗拉强度90MPa、260℃抗拉强度保持率不低于60%、质轻、低摩擦、耐磨损且可靠性高。

主权项

一种轴承保持架用管状聚酰亚胺复合材料的制备方法，该材料以耐高温聚酰亚胺为基材，并在耐高温聚酰亚胺中添加有润滑改性材料，润滑改性材料包含200目的磨碎级PAN基碳纤维和聚四氟乙烯，其中耐高温聚酰亚模塑粉胺要进行干燥处理，磨碎级PAN基碳纤维要进行氧化改性处理，聚四氟乙烯要进行真空干燥处理，经过机械搅拌和球磨处理得到耐高温聚酰亚胺混合料，将耐高温聚酰亚胺混合料通过保持架架模具在程控式热压机上热压得到高温高速轴承保持架用管状聚酰亚胺复合保持架材料，最后对高温高速轴承保持架用管状聚酰亚胺复合材料进行时效处理，保持架模具包含外套、芯子、冲头和底座，其特征是：具体操作步骤如下：①耐高温聚酰亚胺模塑粉干燥处理将耐高温聚酰亚胺模塑粉放入干燥箱中干燥，干燥后冷却至室温并密封保存备用；②碳纤维氧化改性处理将碳纤维置于温度控制在400℃的马弗炉中，保温时间控制在10min，后随炉冷却至室温密封保存备用；③聚四氟乙烯真空干燥处理将聚四氟乙烯置于真空干燥箱内进行真空干燥，真空干燥后取出密封保存备用；④机械搅拌加工耐高温聚酰亚胺混合料耐高温聚酰亚胺混合料按重量百分比构成如下：取①②③中：耐高温聚酰亚胺83～87％，碳纤维10～12％，聚四氟乙烯3～5％；先将83～87％耐高温聚酰亚胺和10～12％碳纤维一同放入机械混料机内搅拌3～5次，每次搅拌的时间控制在20～30秒，每次混料时机械混料机的转速控制在10000～12000r/min；后加入3～5％聚四氟乙烯，再搅拌3～5次后得到耐高温聚酰亚胺混合料，每次搅拌的时间控制在10～20秒，每次混料时机械混料机的转速控制在10000～12000r/min；⑤球磨分散处理将④中所述的耐高温聚酰亚胺混合料放入三维混料机中，三维混料机中加入30粒直径为3mm的陶瓷球，球磨6小时后过60目筛进行筛分，去掉筛上陶瓷球后将筛下耐高温聚酰亚胺混合料重新放入三维混料机中混料4h后得到分散处理后的耐高温聚酰亚胺混合料，最后使用二十倍显微镜观察分散处理后的耐高温聚酰亚胺混合料，若观察无明显色差即为合格并密封备用；⑥保持架模具的尺寸构成保持架模具应根据成品保持架的内径、外径以及高度尺寸而定，即保持架模具中外套的内径尺寸是在成品轴承保持架外径尺寸的基础上至少增大3mm以上，保持架模具中芯子的外径尺寸是在成品轴承保持架内径尺寸的基础上至少缩小3mm以上，保持架模具中外套和芯子的高度尺寸是在成品轴承保持架高度尺寸的基础上至少增大3倍以上，保持架模具中冲头的外径尺寸与外套的内径尺寸相匹配，保持架模具中冲头的内径尺寸与芯子的外径尺寸相匹配，保持架模具中底座的内径尺寸与芯子的外径尺寸相匹配，保持架模具中底座的外径尺寸与外套的内径尺寸相匹配；⑦热压将⑤中得到耐高温聚酰亚胺混合料填充在⑥中的保持架模具内，将装有耐高温聚酰亚胺混合料的保持架模具置于程控式热压机之上，程控式热压机压制5分钟排除保持架模具内的空气，5分钟后对保持架模具实施加热，60分钟后加热到393℃，当温度达到393℃时程控式热压机的压力加大到1000～1500kg/cm²并保温120分钟，保温120分钟期间程控式热压机自动保压；保温120分钟后继续保压20分钟，期间通入压缩冷空气降温至260℃；最后，压力在10分钟内降至零，期间温度控制在260℃；取出模具待温度低于200℃时脱模即得高温高速轴承保持架用管状聚酰亚胺复合材料；⑧时效处理将⑦中得到的高温高速轴承保持架用管状聚酰亚胺复合材料置于程控式烧结炉中，按如下时效工艺处理高温高速轴承保持架用管状聚酰亚胺复合材料：