CN105713346A - 一种压缩机阀片用改性材料及其制备方法 - Google Patents

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马庆丰
宋阳
马俊杰
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Abstract

本发明涉及一种压缩机阀片用改性材料及其制备方法。该发明材料是一种经添加纳米TiO2增强的PEEK改性材料。首先采用热压成型制备了复合材料，然后对其摩擦性能和力学性能进行了表征。结果表明：纳米TiO2/PEEK复合材料的摩擦系数随着纳米TiO2含量的增加呈现下降的趋势，随着纳米粒子含量的增加，纳米粒子/PEEK复合材料的比磨损率均呈现出先上升后下降的变化趋势。当纳米TiO2的含量为5wt%时，PEEK复合材料的磨损率达到最低值，为2.84×10-6mm3/（N·m），比纯PEEK降低了17.92%，并且随着无机纳米粒子含量增加，PEEK复合材料拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度的变化趋势都很相似，均呈下降的趋势。

Description

一种压缩机阀片用改性材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体涉及一种压缩机阀片用改性材料及其制备方法，广泛应用于汽车部件、半导体、压缩机、医疗器械和分析仪器等领域。
背景技术
金属阀片在压缩机阀片中的使用已经有很长的历史，并且在许多方面应用良好，但金属阀片存在一些缺点，例如当使用的介质为酸性、潮湿气体时，会严重降低阀片的性能；轻脆是金属阀片的又一个重大缺陷，会很大程度降低阀片的使用寿命；而在压缩易燃、易爆气体时如果使用金属阀片，压缩机工作时气阀容易产生火花，引起事故，因此必须采取相应的防范措施。此外，金属阀片因腐蚀而产生凹坑，也会影响压缩机阀片工作的气密性等。与材料为金属的阀片相比较，材料为PEEK的阀片具有可靠性高、能耗低、引起的压缩机容积流量损失小、阀片噪声低等优点。因此，近年来PEEK阀片在许多行业中广泛受到关注与应用，成为研究的热点。
阀片是气体压缩机最关键的易损部件之一。阀片的质量和使用性能，决定了整个压缩机组的可靠性、压缩功效以及维修周期等三大性能。由于金属阀片噪声高、密封性能差、使用寿命短、故障率高，使得停机维修频繁因此，研制出国产新型耐磨、耐腐蚀、抗疲劳的高性能PEEK阀片，提高可靠性，延长使用寿命，提高使用性能具有相当大的应用价值与经济效益，具有十分重大的现实意义。
发明内容
本发明制备了一种压缩机阀片用改性材料，目的是提高PEEK复合材料的耐磨性，提高可靠性，延长使用寿命。本发明采用纳米二氧化钛（TiO2）作为增强材料，经热压成型制备了PEEK复合材料，考察了纳米粒子的加入对复合材料的摩擦磨损性能、拉伸、弯曲以及冲击性能的影响，探索改善PEEK复合材料耐磨性能的新途径，从而达到延长PEEK复合材料的使用寿命，为了实现PEEK的高性能化，使之可应用于阀片、密封圈等对耐磨性有较高要求的领域，替代金属材料。
技术方案：
步骤一：采用硬脂酸处理纳米TiO2，使纳米TiO2粒子的羟基和硬脂酸的酸酐官能团发生了酯化反应，降低了表面张力，从而提高纳米TiO2粒子和PEEK基体的界面结合力。
步骤二：去除原料中的水分，在150℃的真空干燥箱中干燥处理6~12h。将干燥后的原料按照配方比例称量后，装入高速混合机中搅拌。配料搅拌是以1500r/min的低速混合15min。
步骤三：搅拌完的配料进行热压成型，成型前对模具进行清洁处理，然后均匀地在模具表面喷上脱模剂。在48×22×33cm的圆筒形模具中装入75g的配料，进行合模，预压4min，压力4.9MPa；之后将配料连同模具放入炉内进行升温熔融，温度为390℃，保温时间为3h；然后将模具重新放入平板硫化机进行模压，模压压力为4.9MPa，保压时间为20min；随之进行风冷降温，开模取样；最后将制备好的样品进行退火处理，在270℃下恒温120min。回火后的样品经机械加工成所需的实验试条。测试摩擦磨损性能的试条是在上述的条件制备的，而力学性能试条则是在170×24×6cm的条形模具，称25g的量；预压压力为7.5MPa，时间3min；模压压力为7.5MPa，保压时间为10min。
具体实例：
下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明，但本发明并不局限于以下实施各例：
表1各实施例对应的配方
组分 1 2 3 4
纳米TiO2 0 5 10 15
PEEK 100 95 90 85
由实验所得数据可知，纳米TiO2/PEEK复合材料的摩擦系数随着纳米TiO2含量的增加呈现下降的趋势，随着纳米粒子含量的增加，纳米粒子/PEEK复合材料的比磨损率均呈现出先上升后下降的变化趋势。当纳米TiO2的含量为5wt%时，PEEK复合材料的磨损率达到最低值，为2.84×10-6mm3/（N·m），比纯PEEK降低了17.92%，并且随着无机纳米粒子含量增加，PEEK复合材料拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度的变化趋势都很相似，均呈下降的趋势。

Claims (3)

1.一种压缩机阀片用改性材料的配方组成如下所示：
PEEK85～95%
纳米TiO25～15%。
2.根据权利要求1所述一种压缩机阀片用改性材料，其特征在于：PEEK（长春吉大特塑工程研究有限公司），平均粒径为7μm，纳米TiO2（南京冠业化工有限公司），其粒径小于20nm，比表面积大于550m2/g，纯度为99.9%，表面呈亲油性。
3.根据权利要求1所述一种压缩机阀片用改性材料，其特征在于：所述纳米TiO2采用硬脂酸进行表面改性处理。
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