[發明專利]多級孔聚醚醚酮自潤滑耐磨復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201110376189.0
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102504478A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 汪懷遠;張帥;朱艷吉;汪桂英;林珊
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: C08L61/16
• 分類號: C08L61/16;C08J9/40;C08J9/26;C08J9/28;C08K7/08;C08K7/26;C08K7/00;C08K3/04;B29B13/06;B29C51/10;B29C51/46;B29C67/04;B29B15/08;B2
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 張海霞

技術領域

本發明涉及一種新型的聚醚醚酮復合材料，同時還涉及該材料的制備方法。

背景技術

隨著航空航天、電子電氣、機械制造、交通運輸等工業部門對高性能塑料的耐磨性，耐溫性等提出了越來越苛刻的要求。聚醚醚酮（PEEK）是一種新型的半晶態芳香族塑性特種工程塑料，具有高耐熱性、高強度、高模量、高韌性、機械強度高等優異的綜合性能。然而，純PEEK存在摩擦系數高、熱變形溫度偏低的缺陷，較高的摩擦系數導致摩擦過程中生熱很快，導熱困難，聚熱嚴重。為了降低材料的摩擦系數，從而解決摩擦過程中生熱快、聚熱嚴重等問題，國內外研究者利用固體潤滑劑、纖維、微米顆粒等對其進行共混、填充等增強改性處理；也有研究者用納米粉末對聚醚醚酮進行共混、增強改性處理，一定程度上降低了材料的摩擦系數，增加了材料的耐磨性。但是，仍然難以滿足高溫、高載荷、耐腐蝕、耐磨損的要求。

中國專利（公開號CN1952092A）涉及了一種聚酰亞胺多孔材料，并采用潤滑脂作為潤滑劑制備了聚酰亞胺潤滑材料；中國專利（公開號CN101580753A）涉及了一種聚醚醚酮多孔材料，并采用潤滑油脂作為潤滑劑制備了聚醚醚酮自潤滑材料。但是它們只使用了單一尺度的造孔劑，且造孔方式簡單，導致孔道結構過于單一，造孔劑含量較低時，復合材料內部會存在不連通的封閉孔，孔隙率低，影響注油效果，得到的含油脂復合材料的含脂率較低，同時也會影響油脂輸送；而造孔劑含量高時，大量微米級孔連通導致漏油、甩油嚴重，難以保證長時間供油，使得復合材料的磨損率偏高，不能滿足高載、高速下減摩耐磨應用。

發明內容

本發明的目的是提供一種自潤滑耐磨聚醚醚酮復合材料，該材料內部的孔道能形成三維連通的網絡空間，在壓力和溫度作用下，基體內充填的潤滑油脂可通過連通的微米及納米孔道均勻連續的滲出，具有摩擦系數小、磨損率低和自潤滑耐磨性能優越等特點。

本發明的另一個目的是提供本申請多級孔聚醚醚酮自潤滑耐磨復合材料的制備方法。

為實現上述發明目的，本申請采用的技術方案是：多級孔聚醚醚酮自潤滑耐磨復合材料，所述復合材料是在聚醚醚酮內添加微米造孔劑后燒結成型作為基體，然后向基體內部的孔中充填潤滑油或脂制成，其特征是：組成基體的材料內還含有納米造孔劑，所述納米造孔劑是比表面≥50?m²/g的介孔氧化鈦晶須、分子篩或碳納米管中的一種或者幾種的混合物，混合物的混合比例任意。

上述分子篩納米造孔劑，優選其型號為MCM-41、SBA-15或β沸石。

??優選上述復合材料，組成基體的材料內納米造孔劑的量，按照質量百分比為?0.1～10wt%?。

??優選上述復合材料，組成基體的材料內還添加有聚四氟乙烯固體潤滑劑。

??進一步優選上述復合材料，其基體材料按照質量百分比由以下組分組成：

聚醚醚酮????????????????????????????50～89wt%???

聚四氟乙烯??????????????????????????0～30wt%

納米造孔劑??????????????????????????0.1～10wt%??

微米造孔劑??????????????????????????10～40wt%

所述微米造孔劑至少包括氯化鈉、聚乙二醇、尿素、甲基纖維素、檸檬酸中的一種或幾種的混合物，混合物的混合比例任意。

??本發明的多級孔聚醚醚酮自潤滑耐磨復合材料的制備方法是：

A、根據基體材料組成?，將所需要的原料機械混勻后120℃下干燥2-4小時；

B、將經步驟A處理的復合物料進行熱壓或冷壓燒結成型，制成復合材料的基體；

C、清洗基體內的微米孔；

D、向基體中充填潤滑油或脂。

??上述制備方法中步驟B中的燒結成型工藝，其中熱壓燒結成型工藝為：熱壓溫度370℃，壓力10-30MPa下保溫0.5-2小時，冷卻至110℃后脫模；冷壓燒結成型工藝為：冷壓壓力大小為40-120MPa，343-375℃下燒結2-6小時，自然降溫；熱壓或冷壓燒結成型工藝中升降溫的速率為2-5℃/min。

上述制備方法中步驟D充填充填潤滑油或脂采用高溫真空浸漬或壓鑄工藝，其中采用高溫浸漬工藝時真空度為0.01-0.2bar；采用壓鑄工藝時油脂滲透時間為2-24小時。