凹凸棒土增强聚醚酰亚胺密封材料的研制及应用.pdf

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1、金黎明，等：凹凸棒土增强聚醚酰亚胺密封材料的研制及应用51凹凸棒土增强聚醚酰亚胺密封材料的研制及应用金黎明许铁军程剑靓张丽霞金青哲(诸暨市铭洲机械有限公司，诸暨31180o)(江南大学油脂化学研究室，无锡214412)摘要在采用y-~g7基三乙氧基硅烷对凹凸棒土(AT)进行接枝改性的基础上，采用聚合物直接熔融法开发出AT增强聚醚酰亚胺(PEI)复合材料，研究了复合材料的力学性能和摩擦学性能，并进行了应用试验。结果表明，添加3％的AT即能显著提高材料的常温和高温力学强度，PEI／AT复合材料具有优异的耐高温和耐摩性能，可满足复杂工况务件对密封材料性能的要

2、求，高速轴承应用试验显示了良好的密封效果。关键词凹凸棒土聚醚酰亚胺复合材料密封目前，聚酰亚胺(PI)凭借其优异的高温稳定性1．2设备及仪器和力学性能而广泛用于高档密封件制造领域¨I2]，低速台式大容量离心机：RJ—TDL一50A型，无聚醚酰亚胺(PEI)是一类新型的PI，热塑性能好，但锡市瑞江分析仪器有限公司；PEI合成中为获得热塑性改善而引入的柔性或线性高速药物粉碎机：WK～800A型，青岛市精诚机链段结构可导致材料部分强度及耐高温性能下降，械有限公司；限制了其在高端领域的应用。另外，由于密封件的真空干燥箱：DZF6030型，上海和呈仪器制造有制造过

3、程常在高温下进行，这可能导致PEI的结构限公司；发生变化，进而影响其使用性能。在用PEI制造密场发射扫描电子显微镜(SEM)：S一480011型，封件时，常出现制品孔隙率较高的缺陷，就是由于日本El立公司；PEI在加工过程中放出小分子挥发物所致。通过复高分辨透射电子显微镜(TEM)：Tecnai12型，合改性实现PEI的高性能化和低成本化势在必行。荷兰FEI公司；近年来，PI／无机纳米粒子复合材料的研究已取傅立叶红外光谱(FTIR)仪：NexusNicolet型，美得进展，常用的无机纳米粒子有纳米TiO、SiO等，国ThermoNicolet公司；常用

4、制备方法有溶胶一凝胶法、插层复合法、直接分x射线光电子能谱(XPS)仪：ESCALAB250型，散法等J。郭洪等_4通过溶液聚合法，以聚酰胺美国Thermo—Electron公司；酸(PI前体)和凹凸棒土(AT)合成制备PI／AT复合小型高温电热炉：广州康诺医药机械公司；材料。结果表明，添加适量AT可有效提高材料的四柱液压机：Y32—40型，武汉中机机电设备有热分解温度，降低摩损，但这类复合材料在密封件制限公司。造上尚未见实际应用报道。1．3试样制备笔者在对AT进行有机化接枝改性的基础上，(1)AT的表面改性采用聚合物直接熔融法开发AT增强PEI复合材

5、将酸纯化AT、KH550分散于乙醇水溶液中，在料，进一步提高PEI的耐摩性、耐高温性等综合性圆底烧瓶中于70～85％加热，快速搅拌，回流反应能，可满足复杂工况条件对密封材料性能的要求。90～120min，滤去上层溶液，离心分离(4000r／min，1实验部分5rain／次)去除溶剂，用蒸馏水反复洗涤多次后，在1．1原材料真空干燥箱中于120℃烘干数小时，粉碎，过75IxmPEI粉：250m(60目)，常熟市电工复合材料(200目)筛，即得改性AT。厂；(2)PEI／AT复合材料的制备一胺丙基三乙氧基硅烷(硅烷偶联剂KH550)：采用聚合物直接熔融法制备

6、增强复合材料。将上海中艺塑料制品厂；PEI粉料和玻璃纤维按70：30比例混合均匀，按PEI酸纯化AT：自制；质量计分别加入0、1％、2％、3％、4％的改性AT，机玻璃纤维：含水率小于0．5％，直径9～13m，长径比4：1，南京昊成复合材料有限公司。收稿日期：2010—07-1652工程塑料应用2010年，第38卷，第1O期械混合均匀，混合好的粉料加入到模具中，放进高温l2电热炉内升温到350℃，保温1h；快速取出模具，放【———lL—在液压机中，施加压力24MPa保压1．2h，再降温至．lL120~C，脱模即得到复合材料模压件。M、Lg^ls呈!Ols

7、1．4性能测试城拉伸强度按GB／T1040—1992测试；12008004000能量／eV一弯曲强度按GB1042—1979测试；1一改性后；2-改性前硬度按GB／T9342—1988测试；；图2KH550改性前后AT的XPS谱图热变形温度按GB／T1634—2004测试；2．2PEI／AT复合材料的成型一)线膨胀系数按GB／T1036—2008测试；AT独特的物化结构可以在微米填充和纳米增耐磨性能按GB／T3960—1983测试；强两个水平上与PEI进行复合，一方面可提高材料体积电阻率按GB／T1410—1989测试；的综合性能，满足制造耐热、耐磨损

8、、抗疲劳的高精介电强度按GB1408—1989测试。度密封件的需要，另一方面也可以有效地降低材