润滑材料-尼龙

润滑材料-尼龙（精选7篇）

润滑材料-尼龙 篇1

尼龙的摩擦系数随负荷的增加而降低，在高负荷条件下，摩擦系数可以降至0.1～0.15左右；在摩擦表面存在有油或水时，摩擦系数有更大的下降趋势。尼龙的摩擦系数还随着速度的增加或表面温度的升高而下降。

尼龙的耐磨损性好，特别是在有大量尘土、泥砂的环境中，它所表现出来的耐磨损性是其他塑料无法与之相比的。在摩擦表面上有泥砂、尘土或其他硬质类材料存在时，尼龙的耐磨性比轴承钢、铸铁甚至比经淬火表面镀铭的碳钢还要好。

在应用尼龙材料时，要特别注意选择与其相互对摩的材料。在摩擦界面有硬质微粒存在时，尼龙的耐磨损性是一般钢材不能与之相比的。如用尼龙轴瓦代替表铜轴瓦时，被磨损的是轴，轴是不易更换零件，它被磨损后会带来严重后果。

润滑材料-尼龙 篇2

1 尼龙/弹性体

尼龙与弹性体共混, 是制备超韧尼龙的主要离聚物为增容剂增韧尼龙方法。一般认为弹性体增韧尼龙应遵循以下几个原则: (1) 分散相的橡胶粒子的粒径存在最佳值, 其值大小主要由基体的链结构决定; (2) 分散相粒子之间虽然存在一定程度的协同效应, 但粒径分布越窄越利于基体发生脆-韧转变; (3) 两相间应具有良好的界面粘接强度[7]。近年来国、内外研究弹性体增韧尼龙主要集中在以下几类。

1.1 聚烯烃类弹性体增韧尼龙

由于尼龙为极性树脂, 与非极性的聚烯烃类弹性体共混时, 两相之间的相容性较差, 相分离现象严重, 导致合金冲击强度下降, 所以需改善尼龙与聚烯烃冲击改性剂之间的相容性。典型的增容方法是用马来酸酐 (MAH) 改性弹性体, 降低弹性体分散相的粒径。据文献报道, 弹性体分散相粒径大小一般控制在0.2~0.3μm, 增韧效果最佳[8]。在熔融加工过程中, 马来酸酐官能团与尼龙的氨基发生反应, 生成弹性体接枝尼龙的共聚物, 降低了尼龙与弹性体间的界面张力, 阻止了分散相粒子的凝聚, 从而有利于分散相粒子在尼龙基体中形成稳定、均一、细小的分散。同时也有利于提高界面粘结力和各组分间的应力传递, 从而大大提高合金的韧性。目前这方面的研究体系主要包括尼龙/EPDM-g-MAH、尼龙/POE-g-MAH等。Dupont公司已将这种尼龙6/EPDM-g-MAH合金实现商品化, 其商品名Zytel ST系列。

1.2 苯乙烯类嵌段共聚物增韧尼龙

近年来, 报道较多的是采用ABS接枝SAN或者苯乙烯- (乙烯-丁烯) -苯乙烯类嵌段共聚物 (SEBS) 接枝马来酸酐的方法改善尼龙/SEBS合金的相容性, 从而达到增韧目的[15]。对于SEBS增韧尼龙体系, SEBS在基体中的形态控制是使尼龙增韧的关键, 并与其用量有关。

Oshinski A等[9,10,11]考察了弹性体SEBS-g-MAH分别和尼龙6以及尼龙66形成的共混体系, 研究了尼龙末端基团的构型对共混物的形态以及冲击性能的影响。从胺基和酸酐基团反应程度的测量可知, 尼龙66消耗的胺基基团比尼龙6的多。在相同条件下室温缺口冲击强度尼龙66要比尼龙6高。

1.3 核-壳型冲击改性剂增韧尼龙

核壳结构聚合物 (Core-shell latex Polymer, 简称CSLP) 是指由两种或者两种以上单体通过乳液聚合而获得的一类聚合物复合粒子。1957年, 美国Rohm&Haas首次开发出了商品名为K120的核壳结构聚合物。20世纪60、70年代, 日本、德国等公司也研制出了类似的产品, 80年代初, 日本学者Okubo提出了“粒子设计”的新概念[12]。到目前为止, 核-壳结构的聚合物一直是人们研究的热点, 在其合成、结构、形态、性能、应用等诸多方面都取得了很大进展。

核-壳聚合物粒子的制备多采用种子乳液聚合的分步聚合法[13]。其优点在于可以在合成反应过程中根据不同的需要, 控制粒子的组成、尺寸、壳厚、壳层与核半径的比例、表面功能特征等等, 并且得到的粒子尺寸分布比较均匀。核-壳粒子结构主要有以下3种:硬-软壳结构, 多应用于涂料和粘合剂[14], 也可作为抗冲改性剂;软-硬壳及硬-软-硬三层结构粒子, 多用于热固性剂热塑性工程塑料体系的改性, 如抗冲性能、增韧、提高缺口抗冲性等等。这种结构的核-壳聚合物粒子与基体的粘合性好[15], 并且在加工过程中, 其粒径大小、组成、形态等受混合作用的影响小, 且有良好的分散性。由于核-壳粒子尺寸的可控性及CSLP组成不同, 与尼龙共混, 可以获得显著的增韧效果[16]。

Udipi利用CSLP与尼龙的反应注射成型来实现尼龙的增韧[17]。他们认为, 获得最佳效果应满足以下条件:CSLP呈胶体态分散于酰胺单体中;在酰胺单体聚合过程中这种分散很稳定;橡胶中杂质不抑制单体聚合;分散于酰胺中的橡胶粒子粘度应足够低;壳层应能有效增加界面结合力。在此前提下, CSLP粒子十分均匀地分散于基体中, 并改变了基体的结晶行为。

1.4 离聚物为增容剂增韧尼龙

众所周知, 大多数聚合物共混时是不相容的, 但由于共混相容性对其性能有重要影响, 所以研究共混相容性一直是高分子合金领域的热点之一。从热力学角度考虑以及大量的实验结果表明, 要使两种聚合物共混相容就必需使两种聚合物间具有某些特殊的相互作用, 已被广泛研究的这种相互作用主要是氢键作用, 其次是电子给体-受体作用。离聚物 (Ionomer) 一般指含离子10mol%以下的聚合物, 从1950年Goodrich公司合成第一个离聚物以来, 它就以其优越的力学性能和离子传递性而日益受到人们的重视[18]。到20世纪80年代初, 人们发现将离聚物引入共混体系往往能极大的改善相容性, 因为离聚物内含有少量的离子基团, 共混时它们能在两种聚合物间引入某些特殊的离子相互作用, 从而使得原来不相容的共混体系变得相容或相容性大大提高。10多年来, Eisenberg, Macknight, Weiss等人做了大量工作, 开发了系列相容的离聚物共混体系, 并研究了由离聚物所引入的导致相容性提高的特殊的粒子相互作用。其中以聚苯乙烯, 苯乙烯-甲基丙烯酸为基质的各种离聚物被广泛用来与其它聚合物共混, 开发了系列相容的共混体系。美国Dupont公司生产的Surlyn离聚物是已商品化的一种离子交联聚合物, 它是乙烯与甲基丙烯酸等不饱和羧酸所形成的无规共聚物的侧基上引入金属的产物。由于其独特的聚集态结构和离子交联微区的热可逆性, Surlyn在聚合物的共混改性中的应用日益广泛。

2 无机刚性粒子增韧尼龙

弹性体增韧虽然能达到理想的韧性, 却损害了材料宝贵的强度和刚性, 劣化了加工性和耐热变形性, 并且成本较高。近年来, 有人提出了非弹性体增韧的新思想, 有关这方面的报道也渐多[19,20,21]。无机刚性粒子 (简称RIF) 增韧塑料, 能在提高材料的抗冲击性能的同时, 保证不降低其拉伸强度和刚性;加工流动性和耐热变形性也得到提高, 为高分子材料进一步高性能化开拓了新途径。一般说来, 对于无机粒子增韧体系中基体、无机粒子、无机粒子与基体间的界面相是决定增韧效果的内因, 下面对该领域的现状进行介绍。

2.1 超细无机填料

填料对树脂的改性效果, 受填料本身粒度大小的影响很大, 具体可将填料的改性效果分成三类:常规填料 (>5μm) 、超细填料 (0.1~5μm) 、纳米填料 (<0.1μm) 。常规填料的改性效果为:随填料填加量增大, 改性体系的拉伸强度与冲击强度等下降, 而模量、硬度及热变形温度等升高。拉伸强度与冲击强度的下降幅度与其粒度大小有关, 粒度越小, 下降越平缓。超细填料的改性效果为:随填加量增大, 改性体系的拉伸强度与冲击强度下降平缓、不变或稍有增加, 而其它性能继续升高。纳米填料的改性效果为:随填加量的增大, 改性体系的拉伸强度与冲击强度呈抛物线变化, 开始增加, 增加达到峰值时, 又开始下降, 即存在一个最佳填加量。

2.2 表面优化处理的填料

这类填料是指用高效表面处理剂处理过的一类填料。表面处理剂主要为表面活性剂、高效偶联剂及相容剂等。对于同一填充体系, 不处理或用一般表面处理剂处理, 其冲击强度会下降;而用上述高效表面处理剂处理, 冲击强度反而升高, 只是增高幅度不如弹性体。这类优化处理过填料的增韧机理为:表面处理剂在基体与填料之间形成一个弹性过滤层, 可有效地传递和松驰界面上的应力, 更好地吸收与分散外界冲击能。

2.3 特殊填料

特殊填料包括:纤维、球状填料、碱土金属盐及稀土矿物等。纤维主要包括:碳纤维、硼纤维、石英纤维、有机纤维及各类晶须, 另外还有一种新近开发的碳纳米管 (直径几纳米到几十纳米, 长度几十纳米到几百纳米的中空管) 。在加工中一定要注意纤维长径比的保持率, 加工时可以从排气口中加入纤维, 以防止固体混合的断纤现象。球状填料主要包括玻璃微球、玻璃中空微球、硅石球、塑料球及陶瓷球等。碱土金属盐是一类新型无机增韧材料, 在很宽的填充量范围内, 对冲击强度都有不同程度的提高, 当碱土金属盐的填充量在60%左右时, 冲击强度达到峰值。稀土矿物也为一类新型增韧材料, 由于我国资源丰富, 具有十分广阔的开发前景。目前研究的稀土矿物主要为稀土氧化物、烷基稀土化合物及稀土盐等, 如氧化钕、氟碳铈等。

3 有机刚性粒子增韧尼龙

有机刚性粒子增韧也称为刚性有机填料 (简称ROF) 增韧, 常用的有:PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯) 、PS (聚苯乙烯) 、MMA/S (甲基丙烯酸甲酯/苯乙烯共聚物) 及SAN (苯乙烯/丙烯腈共聚物) 等。其中改性效果MMA/S最好, PMMA次之。一般用ROF增韧塑料必须满足下列条件: (1) 基体的模量E1、泊松比v1和粒子的E2、v2要有一定的差异, 一般要求E1<E2、v1>v2; (2) 基体要与ROF有一定脆韧匹配性, 基体本生要有一定强韧性; (3) 要求分散的ROF粒子与基体界面粘结良好, 满足应力传递条件; (4) 粒子的分散浓度应适当, 过大或过小都会导致韧性下降。

尼龙与聚苯醚 (PPO) 的共混合金自20世纪70年代开发以来, 逐步受到人们的重视。这类合金的主要特点是, 冲击强度高, 即使在-20~-30℃下也不呈现脆性破坏, 刚性随温度变化无明显降低, 抗蠕变性优良, 吸湿性低, 尺寸稳定性优良, 耐热性突出。

4 结语

以上几个方面是对尼龙进行增韧改性的主要方法, 其中弹性体增韧效果较好, 能十几倍地提高韧性, 但其它性能会相应减弱;无机刚性粒子和有机刚性粒子在增韧的同时能够增强, 但其增韧幅度有限。橡胶粒子、ROF、RIF对塑料的增韧作用比较的结果列于表1。

摘要：探讨了国内外尼龙材料增韧研究的现状, 目前尼龙材料增韧主要集中于以下几个方面:用尼龙与弹性体共混制备超韧尼龙, 包括聚烯烃类弹性体增韧尼龙, 苯乙烯类嵌段共聚物增韧尼龙, 核-壳型冲击改性剂增韧尼龙, 以及离聚物为增容剂增韧尼龙;无机刚性粒子增韧尼龙, 能在提高材料的抗冲击性能的同时, 保证不降低其拉伸强度和刚性;有机刚性粒子增韧尼龙。

润滑材料-无级变速器油 篇3

机械式无级变速器氖和油称为无级变速器油，又称牵引油。在无级变速器传力元件接触区内，润滑油膜承受高压、高剪切应变率，同时还由于受到剪切而发热，因而对油品有许多特殊要求。

1.无级变速器油的主要性能

(1)较好的牵引系数 无级变速器的牵引系数是传力元件所传传递的切向力与作用在牵引元件上的法向力的比值，它与滑移率（Δυ／υ）即滑移（Δυ）与滚动速度（υ）的比值有关，在速度差小于滚动速度的1%，即滑移率小于1%时，牵引系数与滑移成正比，并在滑移约0.75%时达到最大值在此线性区内，温度变化小只有微滑，当大于2%时牵引系数陡降，有较大滑移，润滑油膜发热。通常在设计牵引传动时，按比最大牵引系数20%～30%的标准选取牵引系数，从面提供一个安全系数防止滑移。油品的牵引系数取决其分子结构，具有环状分子结构的环烷基润滑油具有较好的牵引系数，但润滑性不如石蜡基油品，高温时易于氧化和失效。最常用的无级变速器油是合成型环已基油，牵引系数最高。

(2)良好的抗泡沫性 在油中有泡沫混入后，会导致传力元件承载能力降低、打滑与烧结等，因此要求油品有良好的抗泡沫性。

(3)具有良好的承载能力 由于无级变速器是在弹流润滑状态下传递力，要求在高压下而油膜极薄的情况下传递足够的力，因此要求油品有良好的承载能力，并具有较高的压粘系数。此外还要求油品有较好的防锈性能；对气温变化较大的环境中工作的无仍变速器油品有较低的倾点和较高的粘度指数；使用合成油型的无级变速器油要注意油品与橡胶密封件的适应性等。

2.无级变速器油的分类

润滑材料-尼龙 篇4

近年来,以通用塑料和高性能工程塑料为基体的热塑性复合材料发展迅猛,在世界范围内正掀起一股研究开发此类高性能复合材料的高潮。由于热塑性树脂熔体粘度大,表面极性低,造成纤维浸渍困难,国内外科研人员研究工作的重点长期集中在浸渍技术方面[1]。

由于尼龙分子主链结构中含有酰胺基,末端含有氨基,具有反应活性,已经广泛用作连续纤维增强复合材料的基体树脂来制备结构密实的高性能材料。文献[2]显示尼龙采用玻璃纤维增强的效果要比ABS、PBT、POM、PP等工程塑料显著得多。

熔融浸渍工艺[1,3,4,5,6,7]的特点是将不含溶剂的树脂体系熔化成融体,纤维束通过熔融树脂实现浸渍,特别适用于结晶性、熔融时粘度较低的尼龙树脂。在复合材料成型过程中,熔融树脂黏附在纤维束外表面,进入模口时承受的压力使熔融树脂浸渍入纤维束内,随着浸润的进行,被包裹在纤维束内部的气体只能沿着该通道运动,并从纤维束的两端排出,或者从纤维束内逐渐迁移到纤维束表面的熔体中。

树脂在加热过程中因含有水分或混入空气等,使熔融树脂不同程度地夹杂着气泡,虽然进料区在压力的作用下可以排除部分气泡,但剩余气泡将不可避免地进入并永久残留在制品中,从而形成微小的孔隙。由于热塑性树脂基体黏度较大,最后被包覆在熔体内部的空气很难通过熔体的置换而完全排出。一些学者研究发现,被包覆的气体在较大压力的作用下会逐渐溶解到熔融基体中[7,8,9,10]。如果空气处于熔体内一个完全闭合的空间中,那么随着树脂基体流动前锋的继续前进,空气将被压缩,气压将会升高,当内部压力增大到与熔体静压力相等时,熔体向气体内部的推进将停止。随着加工工艺的结束,这部分空气将以气泡的形式存在于树脂基体中。如果此时外部压力超过了内部气体在熔体中的饱和蒸气压,空气就会逐渐溶解在熔体中。因此,在浸润的后期,可通过提高压力的办法,迫使被包覆的空气溶解到熔体中,从而降低材料的孔隙率。另外,由于气体分子在高聚物基体中扩散较慢,在表面处气体分子产生富集,饱和蒸气压逐渐升高,如果周围熔体静压力不足够大,气泡中的空气就可能没有完全溶解到熔体中,仍以微孔的形式存在,当外部压力撤销或减小时,气体会很容易重新析出,变成较大的孔隙。因此,为了防止溶解的气体重新从熔融基体中析出,在试样降温过程中应保持一定的压力。

纤维的浸润可分为纤维束间浸润和纤维束内浸润2个过程,这2个过程存在明显的差异。纤维体中存在2种类型的间隙,纤维束之间较大的间隙和纤维束内单丝与单丝之间较小的间隙。根据Carman Kozeny公式[11]估算,纤维束间间隙形成流道的渗透率比纤维束内间隙形成流道的渗透率大几个数量级,导致高黏度的熔体对纤维束间的浸润比对纤维束内的浸润要容易得多。在微观形貌上,这一过程表现为树脂基体熔体形成包覆在纤维束外的连续相,而纤维束内部存在大片的孔隙区。

另外,在浸润过程中可观察到纤维分散状态的变化。在浸润过程中,纤维束芯部未被浸润区域明显处于束紧状态,而在纤维束外围已被熔体浸润的纤维发生了分散。这是因为基体熔体向纤维束内浸润时,外部压力通过熔体静压力传递到未被浸润的纤维上,迫使这部分纤维处于束紧状态;对于纤维束外部已经被熔体包覆的纤维,束紧力通过纤维与流动熔体之间的粘滞阻力逐渐传递到熔体上,转化为熔体的静压力,因此这部分纤维变为自由状态,在熔体流动的作用下发生分散。浸润完成后,纤维随保压时间延长会进一步分散。基于以上分析可知,纤维束内的浸润是整个浸润过程的控制步骤和材料浸润质量好坏的关键,决定着最终材料的性能。

因此,本研究建立了热塑性树脂熔融浸渍纤维的渗透模型,研究了工艺参数、纤维结构等对浸渍性的影响,以提高热塑性复合材料的综合性能。

1 渗透模型的理论基础

1.1 浸渍过程的基本假设

根据树脂熔体浸渍纤维存在纤维束间和纤维束内2种类型,熔体首先穿过纤维束间形成连续相,而后进一步浸渍纤维束内的纤维单丝,同时伴随着因空气置换而导致体积压缩过程,提出如下假设,以建立浸渍模型[12]。

(1)在浸渍过程中,熔融树脂受到的剪切速率为常数,基体熔体看作牛顿流体(剪切速率不高时);

(2)熔体对纤维的渗透遵循Darcy定律,熔体在纤维束间和纤维束内的渗透率遵循Carman-Kozeny公式;

(3)树脂基体熔体只沿纤维径向流动而不沿着纤维长度方向流动;

(4)拉挤过程中纤维不发生相对移动,纤维体积分数为一常数;

(5)浸渍过程压力保持不变,温度也保持恒定,纤维束周围的压力场分布均匀;

(6)毛细管效应忽略不计;

(7)浸渍过程中纤维束的形状尺寸和排列状态保持不变;

(8)浸渍成型过程中纤维长丝束截面积呈现非圆形扁平状,用圆形来表征偏差较大,故以椭圆形来表示长丝束的截面积形状。

1.2 渗透模型

连续纤维增强热塑性复合材料的热塑性基体对纤维的浸渍可大致用达西定律(Darcy-law)来描述[13,14]。

将其进行积分可得到:

式中:dz/dt为浸渍速率,dp/dz为压力梯度,η为基体熔体黏度,Kp为纤维体的渗透率,z为渗透距离,t为完成渗透所需要的时间,p为所施加的压力。

1.2.1 渗透率Kp的确定

理想状态下,纤维长丝束中单丝完全平行伸直并且相互平行排列。当受到压力作用后,长丝束内平行伸直的单丝相互挤压,紧密排列在一起,使长丝之间的空隙减小,黏度较大的熔融热塑性树脂无法渗透浸渍。而实际上,由于纤维不可能完全平行伸直,在压力的作用下许多长丝之间产生了空隙,以便熔融的树脂通过。对于熔融基体的流动描述,至今没有定论[15]。热塑性树脂熔体的流动属于粘性流体的流动,但Astorm等[16]的研究发现,由于热塑性树脂熔体流动过程中的剪切速率和Deborah数都很低,因此熔融树脂基体浸渍纤维丝束的过程可以利用牛顿流体的方程来描述。

从材料的角度出发,材料的渗透率Kp是影响浸渍的一个关键因素,与纤维的直径和体积含量有关,其值可用Carman-Kozeny公式进行估算[11]。压力对纤维体的束紧作用导致渗透率的变化巨大,Gutowski等对Carman-Kozeny公式进行了改进,引入了压力对渗透率的影响[17,18,19]。根据文献[20]的研究结果,渗透率KP满足式(4):

式中:df为纤维的平均直径,纤维长丝束的渗透率KP与丝束内长丝的体积含量Vn有关,Vmax是丝束内纤维体积最大含量,A=0.255,B=2.52。

根据紧密六方密堆积极限理论[17],见图1(a),理论上纤维体积含量的最大值Vmax1为:

根据紧密四方密堆积极限理论[18],见图1(b),理论上纤维体积含量的最大值Vmax2为:

实际纤维能达到的最大体积含量为78.54%～90.69%,这里取90.69%,则渗透率KP为:

由式(7)可知,丝束内纤维的体积含量Vf1越小,即束内空隙率越大,长丝束的渗透率Kp就越大。浸渍受压过程中,长丝束内的空隙率有减小的趋势,导致Vf1增加,在此根据假设条件,可不考虑压力p对空隙率和长丝束内体积含量Vf1的影响。

1.2.2 z的确定

若不考虑长丝束内的空隙,并假设长丝束内单丝紧密排列,其横截面的面积以Af表示;浸渍基体树脂的面积以Am表示,则纤维与树脂熔体复合体系的椭圆形横截面的面积A可以表示为:

且有:

椭圆形截面积的长径a是一个独立的常数,它取决于纤维的经纱密度ρj(根/10cm),可表示为:

式中:ρj为连续纤维的经纱密度。

紧密排列的长丝束的横截面面积Af可表示为:

式中:Ntex为长丝束的细度tex值;ρ为长丝的密度(g/cm3)。

椭圆形截面的面积公式为:

由于浸渍距离为椭圆形短径b的1/2,故z=b/2。由上述公式可推导出浸渍椭圆形长丝束的距离大小:

1.2.3 Vf1的确定

为了计算丝束内纤维长丝的体积含量Vf1与复合材料中纤维的体积含量Vf之间的关系,考察长丝束在复合体系中的排列方式,假设长丝束依次紧密排列(见图2),选取长丝方向长度为L的长方体单元进行分析(见图3)。

以VF表示长丝束内纤维的体积,椭圆形长丝束的面积为A,则VF为:

长度为L的基本单元的体积V为:

并且有:

由于受到压力的作用,丝束内纤维的体积含量Vf1不断增加,实际上其值大于(4/π)Vf。

1.2.4 η的确定

在粘流温度以上,高聚物黏度与温度的关系为[21]:

式中:A0为常数;ΔE为粘流活化能;T为温度;R为气体常数。

由式(19)可知,熔体黏度随温度的升高呈指数下降。尼龙树脂与大多数聚合物一样,其熔体属于假塑性流体,当熔体的剪切速率γ=0～14s-1时,其黏度η随剪切速率γ的变化很小,可以表现出牛顿性。利用牛顿流体来描述熔体的流动,在前述假设的基础上熔体的黏度不随剪切应力以及剪切速率的大小而改变。

通过上述推导出浸渍时间与熔体黏度、压力和纤维含量等参数的浸渍模型数学表达式为:

式中:碳纤维的密度ρ为1.76g/cm3,若以12k碳纤维为例,则纤维的经纱密度ρj为40(根/10cm);长丝束的Ntex值为0.80g/m,纤维的平均直径df为7μm,则式(20)可表示为:

由式(21)可见,按照此模型中长丝束在纤维/热塑性树脂中的排列方式,纤维体积含量不可能超过71.2%,不仅远远小于紧密六方堆积理论中纤维体积含量的理论最大值90.69%,而且小于紧密四方密堆积理论中纤维体积含量的理论最大值78.54%。这主要是因为纤维在复合材料中将主要以纤维束作为基本单位进行排列、浸渍成型,故根本达不到单个纤维单丝排列的紧密六方和四方堆积密度。

本模型的前提是浸渍过程中纤维束的形状尺寸和排列状态保持不变,这与实际情况有些偏差。总而言之,在实践中,纤维-热塑性熔体的复合体系中纤维体积要达到70%以上是非常困难的,而对于混凝土结构加固用复合材料,要提高其力学性能,必须进一步提高纤维的体积含量。因此,有必要探索除熔融浸渍之外的制备高体积率纤维复合材料的技术。

2 模拟结果与讨论

2.1 尼龙树脂熔融浸渍时间模拟

浸渍时间由2部分组成:纤维束渗透时间和完成纤维束内渗透时间,实际上前者浸渍时间与后者相比可以忽略,故只讨论纤维束内浸渍时间。

树脂表观黏度随温度的变化如图4所示[22]。由于尼龙树脂的熔点高达220℃,所以230℃时熔体的黏度非常高,达1000Pa·s以上,在此温度下难以浸渍纤维;当加工温度为260℃以上时,树脂黏度在520Pa·s以下,可用于浸渍纤维成型材料。郑孝霞[21]采用了不同方法以降低熔体黏度,黏度降低较明显,当加工温度为260℃时表观黏度降为270Pa·s,使纤维浸渍性能变好。

2.1.2 压力对浸渍时间的影响

确定尼龙树脂在260℃时的黏度为520Pa·s,以12k碳纤维为例,经纱密度ρj为40(根/10cm),长丝束的Ntex值为0.80g/m,纤维的平均直径df为7μm,纤维体积含量Vf为50%,选取一系列的压力值代入式(20),可得到成型压力与浸渍时间的关系(如图5所示)。

从图5中可以看出,压力对热塑性树脂浸渍纤维的性能影响非常大,随着压力的增加,浸渍时间迅速缩短,当压力为0.2MPa时浸渍时间为860s,而当压力增大到1MPa时浸渍时间为173s,当压力继续增大到10MPa时浸渍时间则缩短为17s,说明热塑性熔融树脂浸渍纤维成型工艺,只有在高压力下才能得到浸渍良好的制品。

2.1.2 纤维体积率对浸渍时间的影响

确定尼龙树脂在260℃时的黏度为520Pa·s,以12k碳纤维为例,压力值为5MPa,选取一系列的纤维体积含量Vf代入式(20),可得到纤维含量与浸渍时间的关系(如图6所示)。

由图6可见,当纤维体积含量低时浸渍时间很短,当Vf为30%时,一定压力下浸渍时间为7.2s。而当纤维体积率为60%时,浸渍时间则高达168s,浸渍时间大大延长。说明在低纤维含量时有利于熔融树脂的浸渍,高纤维含量时浸渍完全将很困难,尤其是在纤维含量达到70%以上时,理论浸渍时间非常长。

2.1.3 纤维束k数对浸渍的影响

确定尼龙树脂在260℃时的黏度为520Pa·s,压力值为5MPa,纤维体积含量Vf为50%,选取一系列不同k数碳纤维,则经纱密度ρj、长丝束的Ntex值也随之改变,代入式(20),可得到不同k数的纤维与浸渍时间的关系(如图7所示)。

由图7可见,丝束的大小对树脂浸渍渗透特性也有很大的影响,当丝束为1k时,浸渍时间为1.3s;当丝束为12k时,浸渍时间延长为34s,丝束增大使熔体渗透纤维束内所需要的流动距离变长,因此浸渍时间延长。虽然丝束增大对熔体渗透纤维束更为有利,但也会使渗透率Kp明显提高,导致浸渍时间延长,因此为提高纤维的浸渍质量,应该尽量减小丝束的k数。

2.1.4 树脂黏度对浸渍时间的影响

确定压力值为5MPa,纤维体积含量Vf为50%,以12k碳纤维为例,选取尼龙树脂在不同温度下的黏度值代入式(20),可得到黏度与浸渍时间的关系(如图8所示)。

由图8可见,随着加工温度的升高,尼龙树脂熔体的黏度降低,从而使浸渍时间缩短,由260℃时的70s缩短到280℃时的30s,说明适当的升高加工温度有利于增强对纤维的浸渍效果,但是过高的加工温度又会带来树脂老化和能耗增大等问题。采用改性剂对尼龙树脂的黏度进行改良,能在一定程度上缩短浸渍时间,但是并不能从根本上改善熔体对纤维的浸渍性。

2.2 原位聚合复合材料浸渍时间的分析

己内酰胺单体流体的黏度随剪切力的变化幅度不大,所以仍可采用上述热塑性树脂浸渍纤维模型,渗透模型理论以及浸渍过程的基本假设仍相同。浸渍模型公式仍采用式(20)和式(21)。由文献[23]可知,当加工温度为160℃时己内酰胺的表观黏度约为0.02Pa·s。

2.2.1 压力对浸渍时间的影响

确定在160℃时的黏度为0.02Pa·s,以12k碳纤维为例,纤维体积含量Vf为50%,选取一系列的压力值代入式(21),可得到成型压力与浸渍时间的关系(如图9所示)。

从图9中可以看出,压力对热塑性树脂浸渍纤维性能的影响非常大,随着压力的增大,浸渍时间迅速缩短,熔融单体在0.2MPa时的浸渍时间为0.033s,比树脂浸渍时间(860s)减少了几个数量级,说明熔融单体浸渍纤维成型工艺只要压力低就可以实现良好的浸渍效果。

2.2.2 纤维体积率对浸渍时间的影响

确定160℃时的黏度为0.02Pa·s,以12k碳纤维为例,压力值为5MPa,选取一系列的纤维体积含量Vf代入式(21),可得到纤维含量与浸渍时间的关系(如图10所示)。

由图10可见,无论纤维体积含量高低,浸渍时间都很短,即使Vf为70%时一定压力下浸渍时间为1.68s。说明采用熔融单体原位聚合时,纤维含量对浸渍的影响已经不大,理论浸渍时间很短。因此,原位合成技术路线适用于制备高体积率纤维复合材料。

2.2.3 纤维丝束对浸渍时间的影响

确定单体聚合温度为160℃,压力值为5MPa,纤维体积含量Vf为50%,选取一系列不同k数碳纤维,则经纱密度ρj、长丝束的Ntrx值也随之改变,代入式(20),可得到不同k数的纤维与浸渍时间的关系(如图1 1所示)。

由图11可见,丝束的大小对单体浸渍渗透特性的影响非常小,大丝束时浸渍时间也非常短,丝束增大使单体熔体渗透纤维束内所需要的流动距离变长,但低黏度的单体仍可以在极短的时间内完全浸渍。

综合浸渍性能分析表明,采用尼龙树脂熔体浸渍高体积率纤维时,需要很长的浸渍时间,或者需要升高温度、加大压力,即便如此,纤维体积含量达到70%以上的理论可行性很小。而采用熔融单体浸渍纤维,并在原位合成树脂复合材料,对于实现高纤维体积含量复合材料的制备具有技术可行性。

3 结论

润滑材料-尼龙 篇5

常见的尼龙纳米复合材料制备方法有:溶胶-凝胶法、直接共混法、插层法、原位聚合法等[2,3,4,5,6],这些方法各具特点,在纳米塑料工业化生产中应用比较广泛。但由于产品开发需要准备大量的模具,而且用这些方法制备出来的纳米塑料中的无机纳米粒子分布不是很均匀,且工艺过程复杂。因此,采用简单实用的快速成型方法,对开发纳米塑料产品,甚至工业化生产不仅具有重要的理论意义,而且还具有很高的实用价值。

选区激光烧结(Selective laser sintering, SLS)技术是20世纪90年代发展起来的一项高新的快速成型技术[7]。它集成了现代数控技术、CAD/CAM技术、激光技术及新材料等领域的新成果,利用激光能量对可熔化的粉末材料进行叠层加工,从而得到三维实体,不受成形零件形状复杂程度的限制。在整个烧结过程中,每层的未烧结粉末自然成为下一层粉末和烧结体的支撑,没有造成粉末资源的浪费。与传统加工技术相比大大节约了资源和能源,是一种绿色的先进制造技术,有着广泛的应用,如F1赛车上的零部件以及航空标准件等[8,9];同时还大大缩短了研制周期,如福特公司选用SLS技术研制发动机缸盖,生产周期由传统加工方法的5~6个月降到4个工作日便得到第一个样件,给企业带来了大量的经济效益和丰厚的社会效益。

目前国内外从事SLS技术研究的单位有美国得克萨斯大学DMT公司、德国EOS公司、北京隆源公司、华中科技大学、中北大学、南京航空航天大学、南昌航空大学等。

1 选区激光烧结(SLS)原理及特点

SLS技术成型过程基于叠层原理,其主要设备由激光器及光路系统、加工腔、工作台、升降缸和铺粉装置等组成。首先建立待加工制品的CAD模型,并将其转化为STL格式,然后用分层软件将CAD模型进行切片处理,得到每一加工层面的数据信息。激光束在计算机控制下对零件截面轮廓内的粉末进行照射加热到接近完全熔化状态,随之冷却凝固为固体层。重复上述过程,一层又一层的粉末被铺设和烧结,直至最终形成所需的三维实体原型或零件,如图1所示。在整个烧结过程中,每层的未烧结粉末自然成为下一层粉末和烧结体的支撑。

与其它传统制造方法相比, SLS技术具有以下优点[10]: ①具有高度的柔性。在计算机的控制下可以方便迅速地制作出传统加工方法难以实现的复杂形状的制品,如具有复杂凹凸部分及中空的制品;②技术集成度高, 可实现设计制造一体化;③原材料选择广泛, 应用范围广, 适用于原型功能零件和模具的制造;④无需模具便可直接成形零件或近成形件, 加工周期短、成本低,这一特点使其特别适合于新产品的开发。

2 尼龙纳米复合材料选区激光烧结的国内外研究现状

尼龙材料是一种结晶态聚合物,具有固定的熔点、适当的分子量和较低的熔融粘度等优良的物理性能,而且还具有较高的强度。这些性能特点使得PA经选区激光烧结能直接制备出强度较高、形状复杂的功能性零件。最新研究表明,PA的SLS原型件强度可达到50~70 MPa,可直接作为结构件使用,甚至可以取代部分要求不高的金属零件,因此该材料成为国际上研究的热点之一[8]。

虽然尼龙材料具有推动SLS技术工程化应用的潜力,但其在SLS过程中存在着严重的成型收缩,导致烧结件翘曲变形,烧结难以继续进行。尼龙材料的SLS过程是通过熔化-结晶来完成的。当温度降到Tm(熔点)时尼龙开始结晶,从粘流态向高弹态和玻璃态转变,分子链的结构发生变化,导致体积收缩。结晶程度越高,收缩就越严重。因此,减小结晶收缩是改善PA粉末SLS成形性能的关键措施之一。已有研究表明,通过提高成型腔温度(高于结晶温度)来推迟或降低SLS过程中产生的结晶收缩[11]。Li Juan [12]研究发现多壁碳纳米管能使PA6在非等温结晶过程中增加形核率,同时有效地降低了结晶速率,以致结晶程度比纯PA6还低。Li Yongjin[13]发现聚偏二氟乙烯也可以影响PA11的结晶速度。由此可以推断,添加适当的有机填料能减小PA的结晶程度,降低结晶收缩,改善成型性能。

激光作用参数也是影响SLS成形件成型收缩的一个关键因素。如Gibson 等[14]研究发现激光功率、扫描速度等激光作用参数对成型收缩有着很大的影响,而且尼龙材料的收缩率远大于聚丙烯,并指出了不同粉末及其混合比对应着不同的最佳工艺参数。许超等[15]以PA1212为烧结材料,分析了烧结过程中激光与尼龙材料作用的物理过程,初步研究了预热温度、激光功率、扫描速度、扫描间距及铺粉参数等因素对尼龙材料烧结成型质量的影响。Caulfield[16]和Zarringhalam[11]也研究了激光工艺参数对选区激光烧结纯尼龙材料性能的影响,发现在适当的工艺参数下尼龙件的强度及拉伸性能较好。这为通过调整工艺参数和粉末特性来减小尼龙粉末的成型收缩指明了一条方向。

添加适当的无机填料是减小SLS成型件成型收缩的另一个有效的措施。如Childs[17]对尼龙粉末的激光烧结成型做了大量工作,他们采用实验和模拟2种方法研究了PA12及玻璃微珠填充PA11的激光烧结行为。Alida Mazzoli等[18]用氧化铝微粒改善尼龙粉末的SLS成形性能,取得了与DuraForm GF成型粉相当的成型性能。德国的EOS 公司就利用玻璃微珠来改善Glass-filled Fine Polyamide PA 3200GF尼龙粉末的成型性能[19],其是针对它们的SLS设备EOSINT-P系列开发的专用成型材料。PA 3200 GF的拉伸模量可达(3200±200)MPa,抗拉强度为(48±3)MPa,最大拉伸率为6%±3%,弯曲模量可达(2100±150)MPa,用它制造零件具有较高的精度、极好的表面质量和机械加工性能。

尼龙粉末除了成型性较差外,还存在着SLS制件韧性较差的问题。Hopkinson[20]指出PA12的SLS制件的杨氏模量和拉伸强度与注射成型等传统方法加工的制件相当,但韧性要低1个数量级。Bourell[21]认为可能是SLS制件内部存在着大量的气孔导致的。而添加的微粒级无机填料也可能使尼龙件的冲击韧度下降。如玻璃微珠是刚性的,不能在受力时变形,也不能终止裂纹或产生银纹以吸收冲击能,使尼龙材料的冲击韧度降低。因此,要使尼龙粉末发展成为SLS的一种有效的成型粉末,除了解决其成型收缩之外,还必需解决其SLS制件的韧性问题。以往研究常采用纤维来增韧尼龙注射成型件,但SLS所用的成型材料为粒径在100μm以下的粉末,不宜采用添加纤维来进行增韧。因此,采用无机纳米粒子增韧尼龙材料是一个有效的措施。如G. M. Kim等[22]用纳米氧化硅增韧PA12注件取得了较好的效果。虽然无机纳米粒子对聚合物材料有良好的增韧作用,但常规的混合方法不能使其得到纳米尺度上的分散,导致复合材料性能可能还不如添加微粒级填料的复合材料。同时,无机纳米粒子表面为亲水疏油性,而聚合物表面为亲油性,其表面存在着极性的差异,导致在纳米复合材料中无机纳米粒子与有机物基体间的界面相容性较差、粘结性不好,不能较好地起到增强增韧的效果。如Kim等[23,24]进行了Nylon6/clay-reinforced 纳米复合材料的烧结实验,并提出了利用选区激光烧结快速成型技术制备聚合物基纳米复合材料,难以获得致密的结构。但作者并未对无机纳米粒子进行改性,仅把无机纳米粒子与尼龙粉末进行了机械共混,从而造成了无机纳米粒子的团聚,影响了成型粉末对激光吸收的均匀性,而且作者也没有对无机纳米粒子对聚合物基纳米复合材料的选区激光烧结行为及其力学性能的影响进行研究。因此,研究无机纳米粒子改性方法对SLS制备尼龙基纳米复合零件的力学性能至关重要。

3 发展前景及存在的问题

目前,尼龙材料选区激光烧结主要集中在成型性等方面,表明了激光作用参数、预热温度及粉末本身的特性对尼龙材料选区激光烧结过程中成型收缩和翘曲变形的影响,丰富了人们对尼龙材料选区激光烧结难点之处的认识和了解,这对进一步研究尼龙纳米复合材料的选区激光烧结成形机理有着重要的指导作用。但在定性分析尼龙选区激光烧结成型过程中成型收缩和翘曲变形的组成及产生原因方面研究得不够深入和系统;对填料的改性机理、尼龙材料在烧结过程中组织结构的变化与传统加工方法的差异分析等方面研究较少。虽然国外尼龙材料的选区激光烧结成型性能较好,但要求与专用快速成型设备配套使用,设备与材料价格昂贵。如德国EOS用于尼龙粉烧结成型设备价格在200万元以上,每千克尼龙粉料售价为80美元左右,大大制约了该技术在国内的推广应用。而国产尼龙材料的强度和其他各项性能与国外同类材料相当,且价格很低,每千克只需人民币160元左右,性价比极高。此外,已有的国内外研究多数是针对纯尼龙材料的选区激光烧结成型性来开展的,对SLS制备尼龙基纳米复合功能零件的研究以及无机纳米粒子在选区激光烧结过程中的行为特征尚未见有任何实质性的报道。

4 结语

润滑材料-尼龙 篇6

关键词：拉伸速率,微球脱粘实验法,微观力学,界面,微复合材料

纤维与树脂基体间的界面层对微复合材料微观力学性能起着重要作用。如果能够深入细致地了解界面层的工作原理及其破坏机理,那么对复合材料的结构设计和性能提高将产生深远的影响。微观力学性能实验就是一种研究微观界面性能的有效方法,主要研究试样几何尺寸[1,2]、裂纹引发与扩展[3]、界面摩擦[4]、残余应力[5,6]等因素与复合材料力学性能间的本质关系。其主要包括单丝拔出实验(Pull-out test)[7]、单丝顶出实验(Push-out test)[8]、微球脱粘实验(Microbond test)[9,10]、纤维断裂实验(Fragmentation test)[11]。由于制样简单,实验过程方便有效,单丝拔出实验和微球脱粘实验得到了更加广泛的应用和发展。

目前,围绕微观界面的研究已取得部分成果,但是这些成果主要集中在理论分析和数值计算方面[12,13,14,15],实验方面的工作则显不足。特别是拉伸速率对界面微观力学性能的影响鲜有报道。本研究采用微球脱粘实验法来研究炭纤维/尼龙6微复合材料的微观力学行为和界面特征,并考察不同的拉伸速率、试样几何形貌缺陷等因素对外载荷在界面上传递的有效性以及实验数据分散性的影响。实验示意图及试样照片如图1和图2所示。

1 实验

1.1 实验材料与仪器

尼龙6,YH-800,岳阳石化;炭纤维,XW-03-A-200,宜新市新维炭纤维织造有限公司。

显微熔点测定仪,XRC-1,四川大学科仪厂,加热熔融树脂基体;显微镜,FL-300D,江西枫林光学仪器有限公司,测量炭纤维在树脂基体中的包埋长度le;电子万能试验机,JG-4000D,江苏省江都市金刚机械厂,测量树脂微球从纤维上脱粘时的力值Fmax;扫描电子显微镜,JSM-5900LV,日本电子株式会社,表征树脂微球以及微球脱粘以后的形貌。

1.2 实验过程

将少量PA6树脂热熔以后拉成纤维,然后截取小段PA6单丝纤维,在单丝炭纤维上打结并轻微拉紧,将两端长的PA6树脂纤维剪掉。置小样于显微熔点测定仪上,升温220℃以上使PA6树脂熔融。当PA6热熔形成微球以后,移开试样,冷却后,将其存放在干净有盖的玻璃器皿内,备用。将试样放置在电子万能试验机上,纤维的一端用夹具夹紧,然后用另一夹具将树脂微球卡住,在一定的拉伸速率下测定微球脱粘时的力值Fmax。PA6树脂热熔成球过程如图3所示。

2 结果与讨论

2.1 拉伸速率

拉伸速率是微复合材料界面微观力学性能的重要影响因素之一。在一定的拉伸速率和包埋长度下,微复合材料界面层对能量从树脂基体向纤维传递起着重

要的作用。在外力作用下,界面层内的分子链克服范德华力、内摩擦等阻力开始取向,从而导致界面层变形。由于施加外载荷有一定的速度,界面层内的分子无充足弛豫时间取向以适应外力带来的应变,所以界面层将在瞬间脱粘失效。

为考察拉伸速率对界面微观力学行为的影响,须遴选出形貌规整对称的试样实验,测试结果如图4所示。由图4(a)~(c)可知,拉伸速率分别为3.5,4,4.5mm/min,在纤维包埋长度le<140μm时,力值Fmax随包埋长度le增大而增大且保持较好的线性关系;在拉伸速率为4mm/min时,力值Fmax与包埋长度le的实验数据波动性较小。由于试样形貌均匀对称,能将外载荷均匀地分布在整个界面层上,并将外力有效地传递给纤维,使纤维起到增强作用,从而提高了微复合材料的微观力学性能。

在图4(d)图中,当拉伸速率为5mm/min时,纤维包埋长度le<70μm,PA6树脂微球能在外载荷作用下从纤维上脱粘;当包埋长度le>70μm时,在PA6树脂微球还没有从炭纤维上脱粘之前炭纤维已经断裂,此时所测得的力值Fmax并非是界面层被破坏时的力值,而是纤维断裂时的力值。由于拉伸速率使得数据产生波动性,即使是同一束纤维,其中每一根纤维断裂时所体现出的力值也没有在同一个力学水平上。所以在纤维断裂时测得的力值Fmax并不能代表界面层的真实力学水平,从而导致实验数据失真,给Fmax-le的数据分布带来很大的分散性。此时的试样和实验数据都是无

效的。

2.2 试样形貌

试样形貌的对称性和均匀性是微观力学性能最直接的影响因素。在PA6树脂热熔成微球的过程中,由于环境和人为因素,使试样形貌产生缺陷,见图5(b)。形貌缺陷使试样具有不均匀性,且在缺陷处易产生应力集中。由于试样微小,形貌缺陷将导致纤维和树脂基体间界面层应力分布不均匀,从而影响外载荷从树脂基体向纤维传递的有效性以及Fmax-le实验数据的分散性。

与微球脱粘前图5(c)相比,脱粘后图5(d)中炭纤维表面上残留的PA6树脂少,无丝状牵连物。且由于树脂微球外形规整,半月区较小,脱粘后D中半月区树脂没有发生脱落现象。如果保持试样外形均匀对称,那么将有利于减小半月区,从而减小实验数据的分散性。

此外,为考察形貌对数据分散性的影响,在拉伸速率为3mm/min时,随机选取了一批试样进行测试,所测得实验数据的分散性很大。另选取了一批形貌规整的试样实验,所得Fmax-le图如图6所示,在包埋长度le<80μm时,力值Fmax随着包埋长度le增大而增大,且Fmax与le保持着较好的线性关系。由此可见,形貌缺陷所带来的应力集中将给实验数据带来很大的分散性。

3 结论

(1) 减少和消除试样的不均匀性和不对称性,有利于提高外载荷在界面上传递的有效性,从而优化复合材料的力学性能。

拉拔材料润滑领域专利技术综述 篇7

拉拔成型是指加工材料通过带有一定锥度孔的模具来减小其横截面积的一种塑性加工成型方法[1]。由于在拉拔过程中, 拉拔润滑液对拉拔过程起降温、减摩双重作用, 可以提高拉拔质量, 因而对拉拔材料润滑的研究极为重要。本文通过对B21C9/00 及B21C9/02 分类号下的专利申请情况、国内外的专利申请量等情况进行研究分析。通过专利信息分析, 以了解金属拉拔材料润滑加工技术的发展现状。

1 拉拔材料润滑技术的发展

过去在钢丝拉拔过程中, 钢丝先经过润滑剂盒, 在钢丝表面覆上一层润滑剂, 再进入拉丝模进行拉拔。然而, 在拉拔过程中润滑剂易结焦、结块, 导致钢丝经过时附着的润滑剂减少, 容易沿着钢丝的方向形成中空, 润滑不充分造成硬拉拔, 使得钢丝表面产生划痕, 影响钢丝成品的质量。

2 专利分析数据的来源及思路

本文通过分类号与关键词的组合, 在CNABS、VEN数据库中进行检索, 检索截至时间为2014 年1 月30 日, 检索结果如下:CNABS:230 篇, VEN:1216 篇, 然后就检索到的专利申请进行相关分析, 研究该技术领域所处的发展阶段、重要的竞争国家的研发实力。

3 专利申请趋势分析

3.1 在中国的专利申请

从图1 中可以看出, 从2005 年开始专利在中国的专利申请数量开始上升, 到2013 年达到最高峰 (41 件) , 由统计可得:第1 阶段 (1985 - 2004 年) 申请处于技术萌芽阶段, 专利的申请件数相对较少, 相关技术发展缓慢;第2 阶段 (2005 - 2009 年) 专利处于技术成长期, 产业技术有所突破, 专利的申请量开始上升, 期间共申请相关专利53件;第3 阶段 (2010-2014 年) 专利申请发展迅速, 这一期间专利申请量达到138 件, 占专利申请总量的60%, 表明在这期间该领域的技术发展迅速。

3.2 国外的专利申请

在国外专利申请当中, 涉及拉拔材料润滑方面的专利, 日本的申请量为最多, 可见日本在这一领域的发展较为迅速, 对该产业的重视度高于其他发达国家, 其相关专利最早开始于1974年的一篇主题为“拉拔润滑方法”的申请专利。

通过分析可知日本相关专利在1974 - 2003 年间呈现持续增长的趋势, 在1994 - 2003 年间专利申请量达到最大值, 随后在近10 年当中, 专利申请量开始出现下降, 可能是有某些专利申请未公开, 也可能说明日本在该领域的技术已逐渐趋于成熟。

4 审查实践

案例申请号:201010611445.5。发明名称:润滑粉的振动搅拌装置

技术方案:包括粉夹左片和粉夹右片, 粉夹左片和粉夹右片之间通过压缩弹簧和拉伸弹簧连接, 所述粉夹左片下端定位一左送丝轮, 粉夹右片下端并排 ( 指轴心线并排) 定位两右送丝轮, 左、右送丝轮能绕各自轴心自转, 左送丝轮处于两右送丝轮之间, 所述粉夹左片和粉夹右片下端浸没于润滑粉中, 左送丝轮与两右送丝轮的轮周侧面之间供焊丝通过并夹紧焊丝, 所述粉夹左片和粉夹右片两者至少之一上固定设有一振动器。

申请所要解决的技术问题是如何避免拉丝过程中, 由于润滑粉沿焊丝方向出现减少的现象而导致拉毛焊丝;申请采用在粉夹上设置振动器的技术手段, 从而引起粉夹在润滑粉内振动, 达到在长时间的拉丝中保持润滑粉能均匀附着在焊丝表面上, 维持焊丝质量的稳定的作用。通过上述分析可以确定, 该申请技术方案的关键在于采用振动器的结构设计来改善拉丝过程中润滑作用的有效性, 通过检索, 发现中文库未涉及到振动器的结构, 大部分都是采用搅拌杆配合送丝轮的结构来实现润滑的均匀性, 如专利申请 (CN201044928Y) 和专利申请 (CN201079799Y) [2,3]。然后在外文数据库进行检索[4], 如果只通过摘要附图来选择, 容易忽略合适的对比文件, 通过上述专利统计分析发现外国申请中与拉丝材料润滑领域相关的专利以日本申请为主, 因而重点阅读日文文献, 最后检索到一篇日本文献“JP特開2004-82159A”作为最接近的现有技术。

通过对比分析, 单从对比文件的摘要附图, 不容易将该对比文件选取出来, 而通过阅读其说明书附图, 可以发现与本申请附图非常相似的附图, 因而很快确定该对比文件, 该文献公开了“在粉夹上设置振动器”, 以解决拉丝过程中出现润滑粉减少而导致硬拉拔的技术问题。

综上, 在了解拉拔材料润滑的发展概况后, 可以快速理解发明的技术构思, 准确获得技术方案的关键点, 有效的筛选对比文件, 减少检索时间, 提高审查效率。

摘要：拉拔材料润滑质量的好坏会直接影响到钢丝拉拔后的质量。随着润滑技术的发展, 人们逐渐对拉拔加工过程中钢丝润滑均匀性进行研究。本文从拉拔的基本概念出发, 梳理了与拉拔材料润滑相关专利申请的现状, 并对该领域的发展进行了分析, 最后结合具体案例介绍了如何利用技术综述提高审查工作的效率。

关键词：拉拔,润滑,均匀性

参考文献

[1]孙小桥, 邓长胜.铝合金导线拉拔成型几何模具的优化[J].科学技术与工程, 2011 (08) :1709-1712.

[2]翟世先, 陈建民, 徐华.钢丝拉拔润滑剂搅拌装置[J].中国专利:CN201044928Y’2008, 04 (09) .

[3]王金和, 拉丝润滑剂搅拌器[J].中国专利:CN201079799Y’2008, 07 (02) .