本發(fā)明涉及復(fù)合材料及汽車(chē)零部件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高分子自潤(rùn)滑材料及其制備方法、由該高分子自潤(rùn)滑材料制成的板簧卷耳襯套。

背景技術(shù)：

隨著商用車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)商用車(chē)使用標(biāo)準(zhǔn)要求越來(lái)越嚴(yán)格，客戶(hù)對(duì)商用車(chē)整車(chē)運(yùn)行的平順性和操縱穩(wěn)定性要求也越來(lái)越高。商用車(chē)板簧懸架已經(jīng)不再只是注重車(chē)輛的承載性，板簧懸架系統(tǒng)零件也在不斷發(fā)展，輕量化、低維護(hù)成本、耐銹蝕是其零部件的發(fā)展趨勢(shì)。

商用車(chē)的板簧卷耳襯套安裝在鋼板彈簧的卷耳中，板簧銷(xiāo)安裝在板簧卷耳襯套中。板簧卷耳襯套的作用是緩沖板簧對(duì)板簧銷(xiāo)的沖擊，衰減板簧傳遞給板簧銷(xiāo)的振動(dòng)，以提高整車(chē)行駛的平順性。目前，板簧卷耳襯套主要有雙金屬材料軸套和橡膠軸套兩種為主。

自潤(rùn)滑襯套技術(shù)的發(fā)展突破了依靠油脂潤(rùn)滑的局限性，實(shí)現(xiàn)了無(wú)油或者少油潤(rùn)滑，因此成為了摩擦學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。自潤(rùn)滑襯套大致可分為金屬基、高分子基以及金屬高分子復(fù)合基三種類(lèi)型，由于高分子材料具有質(zhì)量輕、對(duì)鋼摩擦系數(shù)低、可以保護(hù)對(duì)偶件、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，因此得到越來(lái)越多的應(yīng)用。

作為汽車(chē)零部件，目前鋼板彈簧襯套大致可以分為三類(lèi)：一種是金屬襯套結(jié)構(gòu)，一般采用粉末冶金襯套或者雙金屬襯套結(jié)構(gòu)，此種襯套結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修麻煩，需要經(jīng)常添加潤(rùn)滑油，而且成本較高；一種為橡膠襯套，該種襯套采用內(nèi)襯管和外管硫化橡膠的形式，在工作過(guò)程中，橡膠部分承受了內(nèi)襯管與橡膠件的扭轉(zhuǎn)變形，影響其使用壽命；另外一種是橡膠塑料復(fù)合的襯套，結(jié)構(gòu)為外層為橡膠部分內(nèi)層為塑料部分，大多數(shù)采用聚氨酯或者尼龍材質(zhì)，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且不影響整個(gè)懸架系統(tǒng)剛度，但是襯套結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了整車(chē)非標(biāo)準(zhǔn)件的使用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服以上背景技術(shù)中提到的不足和缺陷，提供一種力學(xué)性能優(yōu)異、耐磨性能出色、尺寸穩(wěn)定性?xún)?yōu)良的高分子自潤(rùn)滑材料及其制備方法以及由該高分子自潤(rùn)滑材料制成的質(zhì)量輕、耐磨損的板簧卷耳襯套。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：

一種高分子自潤(rùn)滑材料，按重量份計(jì)包括以下組分：聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂100份、芳綸纖維5-30份、耐磨劑3-20份、增韌劑5-12份、抗氧劑0.1-2.0份和穩(wěn)定劑0.1-2.0份。該高分子自潤(rùn)滑材料以聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂作為基體材料，聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂為工程塑料，其本身具有一定的耐磨性，耐溫性能出色，而且吸水率低，可保證產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性。在聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂基體材料中添加芳綸纖維可提高材料的模量和耐磨性。添加耐磨劑可減小材料的摩擦系數(shù)、降低磨耗，使材料具有自潤(rùn)滑特點(diǎn)，進(jìn)一步提高材料的耐磨性。添加增韌劑可提高材料的力學(xué)性能。添加抗氧劑和穩(wěn)定劑可大大提高材料的抗老化性能。采用上述組分及組成配比，該高分子自潤(rùn)滑材料力學(xué)性能優(yōu)異、耐磨性能出色、尺寸穩(wěn)定性?xún)?yōu)良。

作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)：

優(yōu)選的，所述高分子自潤(rùn)滑材料按重量份計(jì)包括以下組分：聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂100份、芳綸纖維18-22份、耐磨劑4-6份、增韌劑5-6份、抗氧劑0.25-0.45份、穩(wěn)定劑0.25-0.45份。采用上述配比組成的高分子自潤(rùn)滑材料的耐磨性能更加出色、尺寸穩(wěn)定性也更好。

優(yōu)選的，所述芳綸纖維為芳綸長(zhǎng)纖維、芳綸短纖維和芳綸粉末中的一種或幾種。

優(yōu)選的，所述耐磨劑為聚四氟乙烯、石墨和二硫化鉬中的一種或幾種。更加優(yōu)選采用聚四氟乙烯。

優(yōu)選的，所述增韌劑為ABS樹(shù)脂、三元乙丙橡膠和乙烯-辛烯共聚物中的一種或幾種。

作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明另一方面提供了一種上述高分子自潤(rùn)滑材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)將聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂置于烘箱中干燥，然后按重量份取100份干燥后的聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂以及相應(yīng)重量份的耐磨劑、增韌劑、抗氧劑和穩(wěn)定劑置于高速混料機(jī)中進(jìn)行混料；

(2)將步驟(1)混料完成后的物料添加至雙螺桿擠出機(jī)中，通過(guò)側(cè)喂料方式加入相應(yīng)重量份的芳綸纖維，然后進(jìn)行熔融共混，最后通過(guò)擠出造粒，即得到高分子自潤(rùn)滑材料。

上述的制備方法，優(yōu)選的，步驟(1)中，所述干燥的溫度為100℃-120℃，干燥的時(shí)間為4-8h；所述混料的時(shí)間為5-15min。

上述的制備方法，更優(yōu)選的，步驟(2)中，所述擠出造粒的擠出溫度為200℃-250℃，所述雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為100-350rpm。

作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明另一方面還提供了一種板簧卷耳襯套，該板簧卷耳襯套由上述的高分子自潤(rùn)滑材料或者由上述的制備方法制備得到的高分子自潤(rùn)滑材料通過(guò)注塑成型得到。由于采用上述的高分子自潤(rùn)滑材料，該板簧卷耳襯套相比于現(xiàn)有的金屬襯套、橡膠襯套及橡膠塑料復(fù)合襯套具有質(zhì)量輕、免維護(hù)、耐磨損的優(yōu)點(diǎn)，符合目前汽車(chē)輕量化、低耗能的要求。

上述的板簧卷耳襯套，優(yōu)選的，所述注塑成型步驟具體如下：將所述高分子自潤(rùn)滑材料置于烘箱中于100℃-120℃下干燥4-8h，然后將高分子自潤(rùn)滑材料加入注塑機(jī)的料筒中進(jìn)行注塑成型，即得板簧卷耳襯套，注塑成型過(guò)程中注塑溫度控制在200℃-260℃，注塑壓力控制在40-120MPa，注塑速度控制在注塑機(jī)最大注塑速度的30％-80％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：該高分子自潤(rùn)滑材料采用聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂為基體材料，并在基體材料中添加芳綸纖維、耐磨劑、增韌劑、抗氧劑及穩(wěn)定劑。聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂本身具有一定的耐磨性，耐溫性能出色，而且吸水率低。芳綸纖維可提高材料的模量和耐磨性，耐磨劑可減小材料的摩擦系數(shù)、降低磨耗，使材料具有自潤(rùn)滑性，并且進(jìn)一步提高材料的耐磨性。該高分子自潤(rùn)滑材料力學(xué)性能優(yōu)異、耐磨性能出色、尺寸穩(wěn)定性?xún)?yōu)良。采用該高分子自潤(rùn)滑材料制成的板簧卷耳襯套質(zhì)量輕、耐磨損性能好，符合汽車(chē)輕量化、低耗能的要求。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明板簧卷耳襯套的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了便于理解本發(fā)明，下文將結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖和較佳的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更全面、細(xì)致地描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于以下具體的實(shí)施例。

除非另有定義，下文中所使用的所有專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)與本領(lǐng)域技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中所使用的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)只是為了描述具體實(shí)施例的目的，并不是旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

除非另有特別說(shuō)明，本發(fā)明中用到的各種原材料、試劑、儀器和設(shè)備等均可通過(guò)市場(chǎng)購(gòu)買(mǎi)得到或者可通過(guò)現(xiàn)有方法制備得到。

實(shí)施例1：

本發(fā)明高分子自潤(rùn)滑材料及其制備方法、由該高分子自潤(rùn)滑材料制成的板簧卷耳襯套的一種實(shí)施例，該高分子自潤(rùn)滑材料按重量份計(jì)包括以下組分：100份聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、5份芳綸長(zhǎng)纖維、3份聚四氟乙烯(PTFE，耐磨劑)、5份三元乙丙橡膠(EPDM，增韌劑)、0.1份抗氧劑和0.1份穩(wěn)定劑。

該高分子自潤(rùn)滑材料由以下方法制備得到：

(1)將聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂置于烘箱中于120℃下干燥4h，然后取100kg干燥后的聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、3kg聚四氟乙烯、5kg三元乙丙橡膠、0.1kg抗氧劑和0.1kg穩(wěn)定劑置于高速混料機(jī)中進(jìn)行混料15min；

(2)將步驟(1)混料完成后的物料添加至雙螺桿擠出機(jī)中，通過(guò)側(cè)喂料方式加入5kg芳綸長(zhǎng)纖維，然后進(jìn)行熔融共混，最后通過(guò)擠出造粒，即得到高分子自潤(rùn)滑材料，其中擠出溫度為250℃，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為350rpm。

對(duì)該高分子自潤(rùn)滑材料的拉伸強(qiáng)度、密度、摩擦系數(shù)、磨耗及吸水率進(jìn)行測(cè)試。其中，拉伸強(qiáng)度的測(cè)試方法采用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040進(jìn)行，摩擦系數(shù)及磨耗采用ASTM G99-05方法測(cè)試，吸水率(體現(xiàn)材料的尺寸穩(wěn)定性)采用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1034進(jìn)行。具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

以該高分子自潤(rùn)滑材料為原料，通過(guò)注塑成型制備得到板簧卷耳襯套。注塑成型的具體步驟為：將高分子自潤(rùn)滑材料置于烘箱中于120℃下干燥4h，然后將高分子自潤(rùn)滑材料加入注塑機(jī)的料筒中進(jìn)行注塑成型，注塑成型過(guò)程中注塑溫度為260℃，注塑壓力為40MPa，注塑速度為注塑機(jī)最大注塑速度的30％。該板簧卷耳襯套的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

實(shí)施例2：

本發(fā)明高分子自潤(rùn)滑材料及其制備方法、由該高分子自潤(rùn)滑材料制成的板簧卷耳襯套的一種實(shí)施例，該高分子自潤(rùn)滑材料按重量份計(jì)包括以下組分：100份聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、30份芳綸短纖維、10份聚四氟乙烯、10份石墨、12份ABS樹(shù)脂、2.0份抗氧劑和2.0份穩(wěn)定劑。

該高分子自潤(rùn)滑材料由以下方法制備得到：

(1)將聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂置于烘箱中于110℃下干燥6h，然后取100kg干燥后的聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、10kg聚四氟乙烯、10kg石墨、12kgABS樹(shù)脂(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、2.0kg抗氧劑和2.0kg穩(wěn)定劑置于高速混料機(jī)中進(jìn)行混料10min；

(2)將步驟(1)混料完成后的物料添加至雙螺桿擠出機(jī)中，通過(guò)側(cè)喂料方式加入30kg芳綸短纖維，然后進(jìn)行熔融共混，最后通過(guò)擠出造粒，即得到高分子自潤(rùn)滑材料，其中擠出溫度為220℃，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為250rpm。

對(duì)該高分子自潤(rùn)滑材料的拉伸強(qiáng)度、密度、摩擦系數(shù)、磨耗及吸水率進(jìn)行測(cè)試。其中，拉伸強(qiáng)度的測(cè)試方法采用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040進(jìn)行，摩擦系數(shù)及磨耗采用ASTM G99-05方法測(cè)試，吸水率采用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1034進(jìn)行。具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

以該高分子自潤(rùn)滑材料為原料，通過(guò)注塑成型制備得到板簧卷耳襯套。注塑成型的具體步驟為：將高分子自潤(rùn)滑材料置于烘箱中于110℃下干燥6h，然后將高分子自潤(rùn)滑材料加入注塑機(jī)的料筒中進(jìn)行注塑成型，注塑成型過(guò)程中注塑溫度為230℃，注塑壓力為80MPa，注塑速度為注塑機(jī)最大注塑速度的60％。該板簧卷耳襯套的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

實(shí)施例3：

本發(fā)明高分子自潤(rùn)滑材料及其制備方法、由該高分子自潤(rùn)滑材料制成的板簧卷耳襯套的一種實(shí)施例，該高分子自潤(rùn)滑材料按重量份計(jì)包括以下組分：100份聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、20份芳綸粉末、10份聚四氟乙烯、5份二硫化鉬、8份三元乙丙橡膠、1份抗氧劑和1份穩(wěn)定劑。

該高分子自潤(rùn)滑材料由以下方法制備得到：

(1)將聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂置于烘箱中于110℃下干燥6h，然后取100kg干燥后的聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、10kg聚四氟乙烯、5kg二硫化鉬、8kg三元乙丙橡膠、1kg抗氧劑和1kg穩(wěn)定劑置于高速混料機(jī)中進(jìn)行混料10min；

(2)將步驟(1)混料完成后的物料添加至雙螺桿擠出機(jī)中，通過(guò)側(cè)喂料方式加入20kg芳綸粉末，然后進(jìn)行熔融共混，最后通過(guò)擠出造粒，即得到高分子自潤(rùn)滑材料，其中擠出溫度為230℃，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為200rpm。

對(duì)該高分子自潤(rùn)滑材料的拉伸強(qiáng)度、密度、摩擦系數(shù)、磨耗及吸水率進(jìn)行測(cè)試。其中，拉伸強(qiáng)度的測(cè)試方法采用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040進(jìn)行，摩擦系數(shù)及磨耗采用ASTM G99-05方法測(cè)試，吸水率采用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1034進(jìn)行。具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

以該高分子自潤(rùn)滑材料為原料，通過(guò)注塑成型制備得到板簧卷耳襯套。注塑成型的具體步驟為：將高分子自潤(rùn)滑材料置于烘箱中于110℃下干燥6h，然后將高分子自潤(rùn)滑材料加入注塑機(jī)的料筒中進(jìn)行注塑成型，注塑成型過(guò)程中注塑溫度為230℃，注塑壓力為80MPa，注塑速度為注塑機(jī)最大注塑速度的70％。該板簧卷耳襯套的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

實(shí)施例4：

本發(fā)明高分子自潤(rùn)滑材料及其制備方法、由該高分子自潤(rùn)滑材料制成的板簧卷耳襯套的一種實(shí)施例，該高分子自潤(rùn)滑材料按重量份計(jì)包括以下組分：100份聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、20份芳綸短纖維、5份聚四氟乙烯、5份乙烯-辛烯共聚物(POE，增韌劑)、0.3份抗氧劑和0.4份穩(wěn)定劑。

該高分子自潤(rùn)滑材料由以下方法制備得到：

(1)將聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂置于烘箱中于120℃下干燥8h，然后取100kg干燥后的聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯樹(shù)脂、5kg聚四氟乙烯、5kg乙烯-辛烯共聚物、0.3kg抗氧劑和0.4kg穩(wěn)定劑置于高速混料機(jī)中進(jìn)行混料15min；

(2)將步驟(1)混料完成后的物料添加至雙螺桿擠出機(jī)中，通過(guò)側(cè)喂料方式加入20kg芳綸短纖維，然后進(jìn)行熔融共混，最后通過(guò)擠出造粒，即得到高分子自潤(rùn)滑材料，其中擠出溫度為220℃，雙螺桿擠出機(jī)的螺桿轉(zhuǎn)速為300rpm。

對(duì)該高分子自潤(rùn)滑材料的拉伸強(qiáng)度、密度、摩擦系數(shù)、磨耗及吸水率進(jìn)行測(cè)試。其中，拉伸強(qiáng)度的測(cè)試方法采用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1040進(jìn)行，摩擦系數(shù)及磨耗采用ASTM G99-05方法測(cè)試，吸水率采用測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)GB/T1034進(jìn)行。具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

以該高分子自潤(rùn)滑材料為原料，通過(guò)注塑成型制備得到板簧卷耳襯套。注塑成型的具體步驟為：將高分子自潤(rùn)滑材料置于烘箱中于120℃下干燥8h，然后將高分子自潤(rùn)滑材料加入注塑機(jī)的料筒中進(jìn)行注塑成型，注塑成型過(guò)程中注塑溫度為230℃，注塑壓力為80MPa，注塑速度為注塑機(jī)最大注塑速度的60％。該板簧卷耳襯套的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

表1各實(shí)施例的高分子自潤(rùn)滑材料的性能測(cè)試數(shù)據(jù)

由表1可見(jiàn)，本發(fā)明的高分子自潤(rùn)滑材料具有較高的力學(xué)性能；較低的吸水率使得由該高分子自潤(rùn)滑材料制成的板簧卷耳襯套具有較好的尺寸穩(wěn)定性；該高分子自潤(rùn)滑材料的密度僅為金屬的1/5以下，由其制備的板簧卷耳襯套可實(shí)現(xiàn)輕量化效果；較低的摩擦系數(shù)和磨損可使產(chǎn)品具有自潤(rùn)滑特性和較長(zhǎng)的使用壽命。而實(shí)施例4中采用更加優(yōu)選的配方，高分子自潤(rùn)滑材料的吸水率更低、兩小時(shí)磨損量更小，說(shuō)明采用優(yōu)選的配方得到的高分子自潤(rùn)滑材料具有更加優(yōu)秀的尺寸穩(wěn)定性和更好的耐磨性。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。