[发明专利]一种PEEK/TPI合金螺杆及其注塑成型制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金螺杆，具体涉及一种PEEK/TPI合金螺杆及其注塑成型制备方法。

背景技术

螺杆是压缩机和真空泵的主要旋转部件，在高速运转过程中，螺杆的材料必须具有高强度、耐高温、高耐磨性能，然而传统的螺杆一般为金属材质，金属螺杆使用中磨损率大，需要用油作为润滑。

压缩机、真空泵的有油或无油一般是指压缩机所排出的气体中的含油量的多少，一般有油机含油量较大，无油机含油量为0.01ppm。无油机越来越多地被用于对空气品质要求非常高的应用场合，如：食品、医药及棉纺等行业。

聚醚醚酮，简称PEEK，是一种高强度、耐高温、耐腐蚀、自润滑、耐摩擦的高性能特种工程塑料，添加碳纤维、聚四氟乙烯（简称PTFE）及其他填充材料，能够提高PEEK的强度、热稳定尺寸性、自润滑性及磨损率，使其适用于螺杆的材质需求。

中国发明专利CN103457378B公开了一种PEEK转子，该发明专利解决的是现有金属材质转子存在的启动转矩大，启动至发挥工效的时间长，密封性差，经常碰撞易损的问题；同时，还解决了转子的导电问题，使转子适应需要消除静电的工作环境。该发明专利虽然对PEEK材料做了改性增强，但若将该发明专利的转子应用于无油压缩机或无油真空泵等、注重24小时不间断高速旋转、高温、无油润滑工作条件下时，其热稳定尺寸性能低、磨损率偏高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述缺点，提供一种专用于不间断高速运转、高温、无油润滑工作条件下，热稳定尺寸性能高、摩擦系数低、使用寿命长、质量轻的PEEK/TPI合金螺杆；同时，本发明还提供了一种通过注塑成型制备上述PEEK/TPI合金螺杆的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种PEEK/TPI合金螺杆，包括阴螺杆和阳螺杆，上述阴螺杆和阳螺杆均为PEEK/TPI合金材料，所述PEEK/TPI合金材料配方按质量份计为：PEEK树脂颗粒70-90质量份，TPI粉末10-30质量份，二硫化钼粉末5-15质量份，丝状玻璃纤维或丝状碳纤维中的任意一种15-35质量份。

通过注塑成型制备上述PEEK/TPI合金螺杆的方法，由以下步骤组成：

第一步，制备PEEK/TPI合金材料颗粒：按照在合金材料配方中的质量份数，分别取TPI粉末和PEEK树脂颗粒，对TPI粉末和PEEK树脂颗粒做消除静电处理，防止材料团聚，再高速混合成混合料；将混合料通过双螺杆挤出机造粒，其中：双螺杆挤出机的螺杆转速为 100r/min，各阶段温度分别为加料口处100-120℃、输送段340-350℃、熔融段360-365℃、计量段360-365℃、机头口模处340-350℃；

第二步，在由第一步制得的PEEK/TPI合金材料颗粒中添加辅料并制粒：按合金材料配方中的质量份数，将二硫化钼粉末与第一步所制得的PEEK/TPI合金材料颗粒在高速混料机中混合5-15分钟，混合时高速混料机的温度低于60℃；在混合后的物料中，按合金材料配方中的质量份数，加入丝状玻璃纤维或丝状碳纤维中的任意一种，再用双螺杆挤出机造粒，其中：双螺杆挤出机的螺杆转速为80-100r/min，各阶段温度分别为加料口处120-140℃、输送段340-360℃、熔融段360-380℃、计量段360-380℃、机头口模处340-360℃；

第三步，用由第二步制得的PEEK/TPI合金材料颗粒注塑制备螺杆：将由第二步骤造好的颗粒在 150℃下干燥 4-6小时，在模具上添加嵌件注塑成型，其中：注塑压力低于2000bar，各阶段温度分别为料筒处70-100℃、进料段340-380℃、压缩段350-390℃、计量段370-400℃，模具温度为170-190℃；脱模后将注塑件在机床上精加工。

在上述技术方案中，TPI是热塑性聚酰亚胺的简称， TPI是在传统的热固性聚酰亚胺(简称PI)的基础上发展起来的具有良好的热塑加工性能的特种工程塑料之一，其具有优异的耐热性能、超强的尺寸稳定性、力学性能优异，抗腐蚀、抗疲劳、耐损、耐冲击、密度小、噪音低、使用寿命长等特点，以及优良的高低温性能。

在上述技术方案中，二硫化钼是良好的非油固体润滑剂，其耐高低温、摩擦系数低，对高温、低温、高负荷、高转速、有化学腐蚀及超真空条件下的设备，有优良的润滑作用。将二硫化钼添加在PEEK/TPI合金材料中，可提高材料的润滑和减摩性，能延长润滑周期、降低成本、改善工作条件，减小机械设备的磨损，延长设备使用寿命和保养周期。