一种复合材料及用该复合材料制造钢丝绳导向滑套的方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104151753 A (43)申请公布日 2014.11.19 CN 104151753 A (21)申请号 201410351035.X (22)申请日 2014.07.22 C08L 27/18(2006.01) C08K 13/04(2006.01) C08K 3/08(2006.01) C08K 7/14(2006.01) C08K 7/06(2006.01) C08K 3/04(2006.01) C08K 3/34(2006.01) C08K 5/526(2006.01) (71)申请人 中煤第五建设有限公司第一工程处 地址 221006 江苏省徐州市淮海。

2、西路与工农 路交叉路口 (72)发明人 赵书民 律井田 郑兴龙 张峰 陈旭凯 (74)专利代理机构 徐州市淮海专利事务所 32205 代理人 华德明 (54) 发明名称 一种复合材料及用该复合材料制造钢丝绳导 向滑套的方法 (57) 摘要 本发明公开了一种复合材料及用该复合材料 制造钢丝绳导向滑套的方法， 所述复合材料包括 基质聚四氟乙烯， 铜粉， 增强纤维碳纤维和玻璃纤 维， 摩擦改性剂氮化硅， 润滑剂石墨， 无机液态水 硅酸铝粘合剂， 抗氧化剂和稳定剂， 本材料带自润 滑效果， 用该复合材料制造的钢丝绳导向滑套对 钢丝绳的磨损极小， 使用寿命大大延长， 更换周期 长达二至三个月， 甚至更久。

3、， 而且一次注塑成型， 不需机加工， 制造方便， 成本低通过更换新型材 料， 提高钢丝绳导向滑套的可靠性， 延长其使用寿 命， 降低提升运行成本。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 (10)申请公布号 CN 104151753 A CN 104151753 A 1/1 页 2 1. 一种复合材料， 其特征在于 ： 包含 50 份至 55 份聚四氟乙烯、 12 份铜粉、 5 份至 8 份 玻璃纤维、 5 份至 8 份碳纤维、 3 份至 5 份石墨和 2 份至 4 份氮化硅， 无机液态。

4、水硅酸铝粘合 剂 10 份至 15 份， 抗氧化剂 0.5 份至 1.5 份和稳定剂 0.5 份至 1.5 份。 2. 根据权利要求 1 所述的一种复合材料， 其特征在于 ： 所述聚四氟乙烯采用粒度为 30-200m 的聚四氟乙烯粉末或纳米级聚四氟乙烯粉体。 3. 根据权利要求 1 所述的一种复合材料， 其特征在于 ： 所述碳纤维可为聚丙烯腈基碳 纤维和沥青基碳纤维中的一种或两种的混合物， 所述玻璃纤维为 3mm 长的无碱短切玻璃纤 维。 4. 根据权利要求 1 所述的一种复合材料， 其特征在于 ： 所述石墨采用鳞片石墨粉。 5. 根据权利要求 1 所述的一种复合材料， 其特征在于 ： 所述氮。

5、化硅采用平均粒度为 16-17m 的 -Si3N4 颗粒。 6. 根据权利要求 1 所述的一种复合材料， 其特征在于 ： 所述抗氧化剂采用三亚磷酸酯 （2,4- 二叔丁基苯基） 。 7. 根据权利要求 1 所述的一种复合材料， 其特征在于 ： 所述稳定剂采用 PVA 溶胶或明 胶。 8. 一种使用权利要求 1 所述的复合材料的制造钢丝绳导向滑套的方法， 具体制备步骤 如下 ： （1） 将除聚四氟乙烯以外的其它物质在高速搅拌条件下混合均匀， 然后加入聚四氟乙 烯粉末在球磨机中球磨 30-60min 得到混料 ； （2） 将混料加入到反应釜中在 40-50MPa， 320-340条件下搅拌加热 3。

6、0 分钟后， 在钢丝 绳导向滑套模具中注塑冷却成型 ； （3） 将样品在砂轮机中打磨加工， 即得到钢丝绳导向滑套。 权 利 要 求 书 CN 104151753 A 2 1/3 页 3 一种复合材料及用该复合材料制造钢丝绳导向滑套的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种复合材料及用该复合材料制造钢丝绳导向滑套的方法。 背景技术 0002 煤矿立井提升的柔性导向， 也称为钢丝绳导向， 使用钢丝绳作为罐道。由于罐笼、 箕斗的运行速度较高， 一般近 8m/s， 导向钢丝绳的材质为弹簧钢， 其硬度为 HRC40 左右， 要 保证罐笼、 箕斗运行的绝对安全， 在运行中应尽量减少钢丝绳的磨损， 因此要求。

7、钢丝绳导向 滑套硬度低， 而且减磨。 0003 一般地， 每个单绳提升罐笼需要安装 12 副导向滑套， 每个单绳提升箕斗要安装 8 副钢丝绳导向滑套。过去， 钢丝绳滑套使用过的材料有铸铁， 青铜， 尼龙， 聚氯乙烯等， 这些 材料均需要机加工， 使用寿命短， 可靠性低 ； 滑套必须频繁更换， 最短的更换周期还不足一 周， 最长也不过两周， 造成提升运行的成本很高 , 而且大量占用了生产时间， 更换一次就耗 时 4 小时， 人员长时间在井口作业还存在安全隐患。 发明内容 0004 为克服现有技术上的不足， 本发明目的是提供一种复合材料及用该复合材料制造 钢丝绳导向滑套的方法， 该复合材料耐高温、。

8、 抗腐蚀， 机械强度高、 抗拉强度大、 耐磨性好， 用该复合材料及所提供的制造方法生产的导向滑套应用在生产现场， 大大减少更换滑套的 频率。 0005 为实现上述目的， 本发明的技术方案如下 ： 一种复合材料， 包含 50 份至 55 份聚四氟乙烯、 12 份铜粉、 5 份至 8 份玻璃纤维、 5 份至 8 份碳纤维、 3 份至 5 份石墨和 2 份至 4 份氮化硅， 无机液态水硅酸铝粘合剂 10 份至 15 份， 抗氧化剂 0.5 份至 1.5 份和稳定剂 0.5 份至 1.5 份。 0006 优选的， 所述聚四氟乙烯采用粒度为 30m-200m 的聚四氟乙烯粉末或纳米级 聚四氟乙烯粉体。 。

9、0007 优选的， 所述石墨采用鳞片石墨粉。 0008 优选的， 所述稳定剂采用 PVA 溶胶或明胶。 0009 优选的， 所述抗氧化剂采用三亚磷酸酯 （2,4- 二叔丁基苯基） 。 0010 优选的， 所述碳纤维可为聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维中的一种或两种的混 合物。所述玻璃纤维为 3mm 长的无碱短切玻璃纤维。 0011 优选的， 氮化硅采用平均粒度为 16-17m 的 -Si3N4 颗粒。 0012 一种复合材料的具体制备步骤如下 ： （1） 将玻璃纤维和其他物质在高速搅拌条件下混合均匀， 然后加入聚四氟乙烯粉末在 球磨机中球磨 30-60min 得到混料 ； （2） 将混料加入到反。

10、应釜中在 40-50MPa， 320-340条件下搅拌加热 30 分钟后， 在钢丝 绳导向滑套模具中注塑冷却成型。 说 明 书 CN 104151753 A 3 2/3 页 4 0013 （3） 将样品在砂轮机中打磨加工， 即得到聚四氟乙烯复合材料制品。 0014 本发明选用聚四氟乙烯作为基质， 利用聚四氟乙烯的耐高温特性。加入碳纤维和 玻璃纤维克服聚四氟乙烯材料制品在长时间连续载荷作用下发生的塑性变形 ( 蠕变 )， 而 且害怕高温氧化， 没有粘性， 不易于其他物质混合的缺点。碳纤维的轴向强度和模量高， 密 度低、 比性能高， 无蠕变， 非氧化环境下耐超高温， 耐疲劳性好， 比热及导电性介于。

11、非金属和 金属之间， 热膨胀系数小且具有各向异性， 耐腐蚀性好。 玻璃纤维耐热性强、 抗腐蚀性好， 机 械强度高， 抗拉强度大， 玻璃纤维和碳纤维的加入增强了抗拉强度和机械强度， 由于纤维高 强度和刚度以及良好的导热性， 而且研究表明， 由于基体与其它材料接触发生摩擦而产生 磨损时， 纤维能起到很好的承载作用， 会在对偶件表面形成均匀连续的转移膜， 从而复合材 料的耐磨性得到了显著提高。采用铜粉增加耐腐蚀能力， 选用的鳞片石墨， 其可浮性、 润滑 性、 可塑性均比其他类型石墨优越， 是优异的耐磨润滑材料。 金属及金属氧化物一定程度上 提高了聚四氟乙烯的分散性和耐磨性， 同时采用 PVA 溶胶或。

12、明胶作为稳定剂用于解决相容 性问题。 通过这些材料的加入， 增加钢丝绳导向滑套在整体上的耐摩擦能力、 而且带自润滑 效果， 对钢丝绳的磨损极小， 使用寿命大大延长， 更换周期长达二至三个月， 甚至更久， 同时 一次注塑成型， 不需大型机械加工， 制造方便， 成本低， 提高钢丝绳导向滑套的可靠性， 延长 其使用寿命， 降低提升运行成本。 具体实施方式 0015 为使本发明实现的技术手段、 创作特征、 达成目的与功效易于明白了解， 下面结合 具体实施方式， 进一步阐述本发明。 0016 实施例 1 ： 一种复合材料包含 55 份粒度为 30-200m 的聚四氟乙烯粉末、 12 份铜 粉、 5 份 。

13、3mm 长的无碱短切玻璃纤维、 7 份 8 目的聚丙烯腈基碳纤维、 5 份鳞片石墨粉和 2 份 氮化硅， 无机液态水硅酸铝粘合剂 15 份， 三亚磷酸酯 （2,4- 二叔丁基苯基） 1 份和 PVA 溶胶 1 份 ； 其中氮化硅采用平均粒度为 16-17m 的 -Si3N4 颗粒。 0017 一种复合材料的具体制备步骤如下 ： （1） 将玻璃纤维和其他物质在高速搅拌条件下混合均匀， 然后加入聚四氟乙烯粉末在 球磨机中球磨 60min 得到混料 ； （2） 将混料加入到反应釜中在 40MPa， 330条件下搅拌加热 30 分钟后， 在钢丝绳导向 滑套模具中注塑冷却成型。 0018 （3） 将样品。

14、在砂轮机中打磨加工， 即得到聚四氟乙烯复合材料制品。 0019 实施例 2 ： 一种复合材料包含 50 份纳米级聚四氟乙烯粉体、 12 份铜粉、 8 份 3mm 长 的无碱短切玻璃纤维、 8 份 36 目的沥青基碳纤维、 3 份鳞片石墨粉和 3 份氮化硅， 无机液态 水硅酸铝粘合剂 13 份， 三亚磷酸酯 （2,4- 二叔丁基苯基） 1.5 份和明胶 1.5 份 ； 其中氮化硅 采用平均粒度为 16-17m 的 -Si3N4 颗粒。 0020 一种复合材料的具体制备步骤如下 ： （1） 将玻璃纤维和其他物质在高速搅拌条件下混合均匀， 然后加入聚四氟乙烯粉末在 球磨机中球磨 30min 得到混料。

15、 ； （2） 将混料加入到反应釜中在 50MPa， 340条件下搅拌加热 30 分钟后， 在钢丝绳导向 滑套模具中注塑冷却成型。 说 明 书 CN 104151753 A 4 3/3 页 5 0021 （3） 将样品在砂轮机中打磨加工， 即得到聚四氟乙烯复合材料制品。 0022 实施例 3 ： 一种复合材料包含 53 份粒度为 30-200m 的聚四氟乙烯粉末、 12 份铜 粉、 6份3mm长的无碱短切玻璃纤维、 8份30目的聚丙烯腈基碳纤维、 4份鳞片石墨粉和4份 氮化硅， 无机液态水硅酸铝粘合剂 11 份， 三亚磷酸酯 （2,4- 二叔丁基苯基） 1.5 份和 PVA 溶 胶 0.5 份 。

16、； 其中氮化硅采用平均粒度为 16-17m 的 -Si3N4 颗粒。 0023 一种复合材料的具体制备步骤如下 ： （1） 将玻璃纤维和其他物质在高速搅拌条件下混合均匀， 然后加入聚四氟乙烯粉末在 球磨机中球磨 45min 得到混料 ； （2） 将混料加入到反应釜中在 40MPa， 320条件下搅拌加热 30 分钟后， 在钢丝绳导向 滑套模具中注塑冷却成型。 0024 （3） 将样品在砂轮机中打磨加工， 即得到聚四氟乙烯复合材料制品。 0025 其中， 预处理 ： A、 所述的玻璃纤维需要按照以下方法进行改性 ： 称量 1.2g 硅烷偶 联剂 KH-550 溶解在 50ml 丙酮中， 然后称量。

17、 8g 玻璃纤维置于上述溶液中， 在室温下对搅拌 40min ； 然后再 80干燥 2.5 小时， 再在 111活化 1.3 小时后备用。 0026 实施例 4 ： 一种复合材料包含 52 份纳米级聚四氟乙烯粉体、 12 份铜粉、 8 份 3mm 长 的无碱短切玻璃纤维、 8 份 50 目的沥青基碳纤维、 5 份鳞片石墨粉和 3 份氮化硅， 无机液态 水硅酸铝粘合剂 10 份， 三亚磷酸酯 （2,4- 二叔丁基苯基） 0.5 份和明胶 1.5 份 ； 其中氮化硅 采用平均粒度为 16-17m 的 -Si3N4 颗粒。 0027 一种复合材料的具体制备步骤如下 ： （1） 将玻璃纤维和其他物质在。

18、高速搅拌条件下混合均匀， 然后加入聚四氟乙烯粉末在 球磨机中球磨 56min 得到混料 ； （2） 将混料加入到反应釜中在 42MPa， 328条件下搅拌加热 30 分钟后， 在钢丝绳导向 滑套模具中注塑冷却成型。 0028 （3） 将样品在砂轮机中打磨加工， 即得到聚四氟乙烯复合材料制品。 0029 上述四个实施例中， 对本发明制备的复合材料应用到生产实验中检测其综合性能 试验。 经过测试验证， 将复合材料制得的钢丝绳导向滑套应用于钢丝绳上， 使用新型聚四氟 乙烯导向滑套之后， 每年仅需更换全套滑套4次， 比平常的尼龙滑套一般工作4-6天就需更 换全部8副滑套， 每年需更换约60次相比， 综。

19、合方便的摩擦性能有了大幅度的提高， 可以省 事省力省钱。 0030 以本申请人将依本发明制造的钢丝绳导向滑套用于回风立井提升箕斗装载系统 为例， 井深653米， 箕斗日纯提升时间18小时， 使用尼龙滑套， 需每天检查磨损程度， 一般工 作4-6天就需更换全部8副滑套， 每付尼龙滑套成本约100元， 全套就是800元， 每年需更换 约 60 次， 就是 48000 元 ； 使用新型聚四氟乙烯导向滑套之后， 每年仅需更换全套滑套 4 次， 每付 200 元， 全套 1600 元， 全年 6400 元， 仅为原来的八分之一， 仅从材料成本上考虑就节约 了大量资金， 而且还大大减少了更换滑套的频率， 创造了较大的经济价值。 说 明 书 CN 104151753 A 5 。