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专利摘要

本发明涉及一种燃料舱用耐腐蚀轻质活塞的制备方法，该方法包括以下步骤：⑴按重量百分比计，称量下述组分：聚醚醚酮（PEEK）粉末40%~90%、无机短纤维5%~45%和碳纳米粒子0.1%~5%；⑵纤维液相氧化；⑶纤维环氧化；⑷碳纳米粒子分散；⑸机械混合；⑹物料捏合；⑺活塞热压成型；⑻对活塞胚件进行热处理；⑼对活塞胚件进行机械加工即得。本发明可有效提高成品率，使制品不易开裂，所得高分子复合材料活塞，可以大幅度降低燃料供应舱的自重，具有良好的耐腐蚀性能，尤其适用于高氯酸羟胺及其混合燃料，对于燃料挤代过程中的密封可靠性具有显著提升，可满足低压差工况下的活塞结构强度和运行可靠性。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202210529181.1
申请日期:
2022-05-16
专利申请人:
["兰州中科凯路润滑与防护技术有限公司","中国船舶重工集团公司第七〇五研究所","中国科学院兰州化学物理研究所"]
分类号:
B29C43/00;B29C43/02;C08L61/16;C08L79/02;C08K9/04;C08K9/02;C08K7/14;C08K7/06;C08K3/04
发明/设计人:
王宏刚，冯要飞，刘文广，高贵，马晓励，杨生荣，张俊彦，马小录
权利要求: 1.一种燃料舱用耐腐蚀轻质活塞的制备方法，包括以下步骤：⑴按重量百分比计，称量下述组分：聚醚醚酮粉末40%~90%、无机短纤维5%~45%和碳纳米粒子0.1%~5%；⑵纤维液相氧化：将无机短纤维浸泡在混合酸中，控制浸泡温度为50~80℃，搅拌反应60分钟以上，随后冷却静置后离心，利用蒸馏水对沉淀物进行清洗，调节至pH为7，然后在100℃下干燥；⑶纤维环氧化：将间氯过氧苯甲酸溶解在氯仿溶剂中，形成浓度为15%~30%的氯仿溶液；然后将经表面氧化处理的无机短纤维浸泡在氯仿溶液中4小时以上，在此过程中对物料进行间歇式搅拌；反应完成后经静置、离心过滤、烘干处理；⑷碳纳米粒子分散：将碳纳米粒子添加至质量浓度为60%以上的聚乙烯亚胺（PEI）水溶液中，经超声分散得到质量浓度为2~5%的含有碳纳米粒子的聚乙烯亚胺水溶液；⑸机械混合：将经表面环氧化处理的短纤维在高速搅拌分散机中进行高速分散，同时将所述含有碳纳米粒子的聚乙烯亚胺溶液喷洒至搅拌分散机中，继续搅拌分散，直至纤维并束完全散开后，取出物料；该物料经干燥，得到干燥后的物料；⑹物料捏合：利用真空捏合机于150±10℃将聚醚醚酮粉末捏合至表面出现粘团状时，按比例分批加入所述干燥后的物料，提高捏合转速至200~500RPM，开启真空，升高温度至200℃~240℃，继续混合1小时在热状态下取出混合物料，待混合物料完全冷却后粉碎，得到粉碎后的混合物料；⑺活塞热压成型：将所述粉碎后的混合物料取出后在模具中进行热压成型，成型后降温，待温度低于150℃后卸除压力，随炉进行冷却至室温，脱模后取出活塞胚件；⑻对活塞胚件进行热处理；⑼对活塞胚件进行机械加工即得。2.如权利要求1所述的一种燃料舱用耐腐蚀轻质活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中聚醚醚酮粉末的重均分子量为65000~80000g/mol。3.如权利要求1所述的一种燃料舱用耐腐蚀轻质活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中无机短纤维为玻璃纤维或碳纤维；所述玻璃纤维为无碱纤维，其长度为1mm以上的短切纤维，纤维度为2000~4000Denier，单根纤维直径为10~15μm，最佳的纤维长度为4.5~6.0mm；所述碳纤维为短切纤维，纤维长度为3.0~6.0mm，其单丝直径为5~10μm。4.如权利要求1所述的一种燃料舱用耐腐蚀轻质活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤⑴中碳纳米粒子为石墨烯或碳纳米管；所述石墨烯主要为工业级氧化石墨烯，其片层厚度≤5nm，含氧量为20%~30%，片层直径为5~20μm；所述碳纳米管为多壁碳纳米管，其管径为5~30nm，长度为5~30μm，碳纳米管表面进行了羧基化表面处理，其中羧基含量为2~5%。5.如权利要求1所述的一种燃料舱用耐腐蚀轻质活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤⑵中混合酸是指体积浓度为68%的硝酸与体积浓度为70%的硫酸按1:3的体积比混合均匀所得的酸液。6.如权利要求1所述的一种燃料舱用耐腐蚀轻质活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤⑷聚乙烯亚胺分子量小于1000，粘度小于3000mPa·s。7.如权利要求1所述的一种燃料舱用耐腐蚀轻质活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤⑺中热压成型的条件是指温度为380℃~400℃，压制压力为5~20MPa，保压时间为50min~90min。8.如权利要求1所述的一种燃料舱用耐腐蚀轻质活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤⑻中热处理的过程如下：①将活塞胚件在150℃烘箱中保温干燥3小时以上；②将活塞胚件以10℃/小时的加热速度逐渐升温至200℃；③在200℃下保温6~10小时；④将活塞胚件以10℃/小时的降温速率逐渐降温至140℃；⑤关闭烘箱，将活塞胚件随炉冷却至室温。9.如权利要求1~8所述的方法制得的活塞拉伸断裂强度大于250MPa，拉伸模量大于27GPa，压缩强度大于350MPa，冲击强度大于9.0KJ/m2。