PBO复合材料及其制备方法和应用与流程

328 编辑：中冶有色技术网来源：宁海宏德新材料科技有限公司

2023-09-20 16:52:34

一种pbo复合材料及其制备方法和应用

技术领域

1.本发明属于耐磨材料技术领域，尤其涉及一种pbo复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

2.商用车底盘上有很多衬套的使用，但是目前以铜衬套、合金衬套为主，塑料衬套有部分应用；一般要求不高的场合，高分子耐磨衬套都可以替代金属衬套，而且具有耐磨、免维护的特点；但是一些要求高的场合，比如高载荷，高频率的条件，一般的塑料衬套就很难满足要求。这就对材料的耐磨性及强度有着极高的要求。

3.转向节是车轮转向的铰链，一般呈叉形。上下两叉有安装主销的两个同轴孔，转向节轴颈用来安装车轮，转向节上销孔的两耳通过主销与前轴两端的拳形部分相连，使前轮可以绕主销偏转一定角度而使汽车转向。为了减小磨损，转向节销孔内压入耐磨衬套，一般的粉末冶金衬套耐磨性比较差，需要润滑脂润滑，造成资源浪费。由于转向的频率很高，一般的高分子耐磨衬套长周期磨损会比较大，因此对材料的耐磨性提出了更高的要求。

技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种pbo复合材料及其制备方法和应用，该pbo复合材料具有优异耐磨性和较高强度。

5.本发明提供了一种pbo复合材料，以重量份数计，包括以下原料：

6.热塑性树脂40～60份、pbo纤维5～15份、增强材料0～20份、耐磨材料5～15份、抗氧剂0.5～1份和润滑剂0.5～1份。

7.在本发明中，所述树脂选自pbt、尼龙、pet、pps和peek中的一种或多种。具体实施例中，所述树脂选自pbt、pa6或pet。

8.在本发明中，所述增强材料选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和矿物纤维中的一种或多种。

9.在本发明中，所述耐磨材料选自ptfe、mos2、石墨、芳纶和超高分子量聚乙烯中的一种或多种。所述超高分子量聚乙烯的分子量为500-800万。

10.在本发明中，所述pbo纤维的形态包括长纤维、短纤维、浆粕和粉末中的一种或多种。所述短纤维的长度为5-6毫米。

11.在本发明中，所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1098和抗氧剂1076中的一种或多种；具体实施例中，所述抗氧剂选自质量比1：1的抗氧剂168和抗氧剂1010；或质量比为1：1的抗氧剂168和抗氧剂1098；

12.所述润滑剂选自硅酮、e蜡和硬脂酸钙中的一种或多种。

13.在本发明中，所述pbo复合材料具体包括：

14.pbt树脂75份，ptfe 15份，pbo短纤维10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份；

15.或包括pbt树脂70份，ptfe15份，pbo浆粕5份，碳纤维10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧

剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份；

16.或包括pbt树脂70份，ptfe 10份，pbo长纤维10份，芳纶短纤维8份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份；

17.或包括pbt树脂67份，ptfe 10份，碳纤维10份，芳纶粉末8份，二硫化钼5份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份；

18.或包括pbt树脂80份，pbo长纤维10份，二硫化钼5份，石墨5份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份；

19.或包括pet树脂70份，ptfe 15份，pbo粉末10份，pbo长纤维5份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂e蜡0.3份；

20.或包括pa6树脂75份，ptfe 15份，pbo粉末10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1098 0.2份，润滑剂硅酮粉0.3份。

21.本发明提供了一种上述技术方案所述pbo复合材料的制备方法，包括以下步骤：

22.将热塑性树脂40～60份、pbo纤维5～15份、增强材料0～20份、耐磨材料5～15份、抗氧剂0.5～1份和润滑剂0.5～1份混合，挤出造粒，得到pbo复合材料。

23.本发明提供了一种高分子耐磨转向节衬套，制备原料包括上述技术方案所述pbo复合材料。

24.本发明提供了一种pbo复合材料，以重量份数计，包括以下原料：热塑性树脂40～60份、pbo纤维5～15份、增强材料0～20份、耐磨材料5～15份、抗氧剂0.5～1份和润滑剂0.5～1份。该复合材料通过将pbo纤维、增强材料、耐磨材料共同应用在热塑性树脂中，使其具有超高耐磨性和较高强度。实验结果表明：pbo复合材料的拉伸强度为51～115mpa；弯曲强度为65～110mpa；缺口冲击强度为3.8～6.3kj.m-2

；摩擦系数为0.145～0.186。

附图说明

25.图1为本发明实施例1得到的复合材料制备的耐磨衬套和铜合金衬套的耐磨性能测试图。

具体实施方式

26.为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种pbo复合材料及进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

27.实施例1

28.将pbt树脂75份，ptfe 15份，pbo短纤维10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份。将树脂等原料按比例混合均匀，pbo短纤维通过侧喂料加入，按220℃、245℃、245℃、240℃、235℃、220℃、220℃、220℃、245℃工艺挤出造粒，制得pbt耐磨复合材料。

29.将实施例1制备的pbt耐磨复合材料制成高分子耐磨转向节衬套与从铜合金衬套进行对比台架测试，载荷10kn，频率3hz，进行周期100万次的摩擦实验，结果见图1，由图1可以看出：本发明提供的pbo复合材料的耐磨性远远高于铜合金衬套。

30.实施例2

31.将pbt树脂70份，ptfe 15份，pbo浆粕5份，碳纤维10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂

1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份。将树脂等原料按比例混合均匀，碳纤维通过侧喂料加入，按220℃、245℃、245℃、240℃、235℃、220℃、220℃、220℃、245℃工艺挤出造粒，制得pbt耐磨复合材料。

32.实施例3

33.pbt树脂70份，ptfe 10份，pbo长纤维10份，芳纶短纤维8份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份。将树脂等原料按比例混合均匀，芳纶短纤维通过侧喂料加入，按220℃、245℃、245℃、240℃、235℃、220℃、220℃、220℃、245℃工艺挤出造粒，制得pbt耐磨复合材料。

34.实施例4

35.pbt树脂67份，ptfe 10份，碳纤维10份，芳纶粉末8份，二硫化钼5份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份。将树脂等原料按比例混合均匀，碳纤维通过侧喂料加入，按220℃、245℃、245℃、240℃、235℃、220℃、220℃、220℃、245℃工艺挤出造粒，制得pbt耐磨复合材料。

36.实施例5

37.pbt树脂80份，pbo长纤维10份，二硫化钼5份，石墨5份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份。将树脂等原料按比例混合均匀，芳纶短纤维通过侧喂料加入，按220℃、245℃、245℃、240℃、235℃、220℃、220℃、220℃、245℃工艺挤出造粒，制得pbt耐磨复合材料。

38.实施例6

39.pet树脂70份，ptfe 15份，pbo粉末10份，pbo长纤维5份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂e蜡0.3份。将pbo长纤维通过侧喂料加入，其他按比例混合均匀从主喂料加入双螺杆挤出机，按240℃、260℃、265℃、250℃、235℃、230℃、230℃、230℃、260℃工艺挤出造粒，制得pet耐磨复合材料。

40.实施例7

41.pa6树脂75份，ptfe 15份，pbo粉末10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1098 0.2份，润滑剂硅酮粉0.3份。将树脂等原料按比例混合均匀，按220℃、245℃、245℃、240℃、235℃、220℃、220℃、220℃、245℃工艺挤出造粒，制得pa6耐磨复合材料。

42.对比例1

43.将pbt树脂75份，ptfe 15份，芳纶短纤维10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份。将树脂等按比例混合均匀，芳纶短纤维通过侧喂料加入，按220℃、245℃、245℃、240℃、235℃、220℃、220℃、220℃、245℃工艺挤出造粒，制得pbt耐磨复合材料。

44.对比例2

45.将pbt树脂80份，ptfe 10份，石墨5份，二硫化钼5份，抗氧剂1680.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份。将树脂等按比例混合均匀，，按220℃、245℃、245℃、240℃、235℃、220℃、220℃、220℃、245℃工艺挤出造粒，制得pbt耐磨复合材料。

46.对比例3

47.将pa6树脂75份，ptfe 15份，芳纶粉末10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1098 0.2份，润滑剂硅酮粉0.3份。将树脂等原料按比例混合均匀，按220℃、245℃、245℃、240℃、235

℃、220℃、220℃、220℃、245℃工艺挤出造粒，制得pa6耐磨复合材料。

48.对比例4

49.将10份pbo粉末和10份ptfe粉末加入到80份环氧树脂中，用搅拌器搅拌10min使其混合均匀，加入固化剂，然后抽真空，除去环氧树脂中的气泡，将其放入烘箱中，70℃固话2h,制得热固性环氧树脂复合材料。

50.表1实施例和对比例提供的复合材料的性能测试结果

[0051][0052]

由以上实施例可知，本发明提供了一种pbo复合材料，以重量份数计，包括以下原料：热塑性树脂40～60份、pbo纤维5～15份、增强材料0～20份、耐磨材料5～15份、抗氧剂0.5～1份和润滑剂0.5～1份。该复合材料通过将pbo纤维、增强材料、耐磨材料共同应用在热塑性树脂中，使其具有超高耐磨性和较高强度。实验结果表明：pbo复合材料的拉伸强度为51～115mpa；弯曲强度为65～110mpa；缺口冲击强度为3.8～6.3kj.m-2

；摩擦系数为0.145～0.186。从实例对比结果看出，pbo的耐磨性和强度都优于芳纶，且添加pbo的复合材料都具有较佳的耐磨性。

[0053]

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。技术特征：

1.一种pbo复合材料，以重量份数计，包括以下原料：热塑性树脂40～60份、pbo纤维5～15份、增强材料0～20份、耐磨材料5～15份、抗氧剂0.5～1份和润滑剂0.5～1份。2.根据权利要求1所述的pbo复合材料，其特征在于，所述热塑性树脂选自pbt、pet、尼龙、pps和peek中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的pbo复合材料，其特征在于，所述增强材料选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维和矿物纤维中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的pbo复合材料，其特征在于，所述耐磨材料选自ptfe、mos2、石墨、芳纶和超高分子量聚乙烯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的pbo复合材料，其特征在于，所述pbo纤维的形态包括长纤维、短纤维和浆粕中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的pbo复合材料，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂168、抗氧剂1010、抗氧剂1098和抗氧剂1076中的一种或多种；所述润滑剂选自硅酮、e蜡和硬脂酸钙中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的pbo复合材料，其特征在于，所述pbo复合材料具体包括：pbt树脂75份，ptfe 15份，pbo短纤维10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份；或包括pbt树脂70份，ptfe 15份，pbo浆粕5份，碳纤维10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份；或包括pbt树脂70份，ptfe 10份，pbo长纤维10份，芳纶短纤维8份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份；或包括pbt树脂67份，ptfe 10份，碳纤维10份，芳纶粉末8份，二硫化钼5份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份；或包括pbt树脂80份，pbo长纤维10份，二硫化钼5份，石墨5份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂硬脂酸钙0.3份；或包括pet树脂70份，ptfe 15份，pbo粉末10份，pbo长纤维5份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1010 0.2份，润滑剂e蜡0.3份；或包括pa6树脂75份，ptfe 15份，pbo粉末10份，抗氧剂168 0.2份，抗氧剂1098 0.2份，润滑剂硅酮粉0.3份。8.一种权利要求1～7任一项所述pbo复合材料的制备方法，包括以下步骤：将热塑性树脂40～60份、pbo纤维5～15份、增强材料0～20份、耐磨材料5～15份、抗氧剂0.5～1份和润滑剂0.5～1份混合，挤出造粒，得到pbo复合材料。9.一种高分子耐磨转向节衬套，其特征在于，制备原料包括权利要求1～7任一项所述pbo复合材料。

技术总结

本发明提供了一种PBO复合材料及其制备方法和应用，以重量份数计，PBO复合材料包括以下原料：热塑性树脂40～60份、PBO纤维5～15份、增强材料0～20份、耐磨材料5～15份、抗氧剂0.5～1份和润滑剂0.5～1份。该复合材料通过将PBO纤维、增强材料、耐磨材料共同应用在热塑性树脂中，使其具有超高耐磨性和较高强度。实验结果表明：PBO复合材料的拉伸强度为45～95MPa；弯曲强度为64～110MPa；缺口冲击强度为2.8～6.3KJ.m-2

技术研发人员：陆逢张伟刘爱学

受保护的技术使用者：宁海宏德新材料科技有限公司

技术研发日：2022.05.18

技术公布日：2022/7/5

声明：

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