[發明專利]鎳磷/膨脹石墨-聚酯樹脂/聚四氟乙烯復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201910439237.2
• 申請日: 2019-05-24
• 公開（公告）號: CN110183832B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 宋來洲;郁長天;楊育林;王秀麗;梁麗芬;李飛;李希達
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C08L67/06
• 分類號: C08L67/06;C08L27/18;C08K9/12;C08K9/10;C08K3/08;C08K7/24
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 張冬花

本發明提供一種鎳磷/膨脹石墨?聚酯樹脂/聚四氟乙烯復合材料的制備方法，首先制備表面鍍覆化學鎳磷鍍層的膨脹石墨，隨后將膨脹石墨填充到泡沫鎳支撐體中，然后配制不飽和聚酯樹脂/聚四氟乙烯混合溶液，并使膨脹石墨填充的泡沫鎳的孔隙充分浸漬不飽和聚酯樹脂/聚四氟乙烯混合溶液，最后經室溫聚合和后續拋光打磨，制備鎳磷/膨脹石墨?聚酯樹脂/聚四氟乙烯復合材料。本發明的制備過程保證聚酯樹脂、表面鍍覆鎳磷鍍層的膨脹石墨與聚四氟乙烯充分接觸，有效避免了聚四氟乙烯和膨脹石墨的聚結成團，繼而極大提升了聚四氟乙烯的耐磨減摩性能，從而使得制備的復合材料摩擦系數小、硬度高、抗壓強度大、耐磨性佳，在高頻摩擦工況中有廣闊應用前景。

技術領域

本發明屬于復合材料備技術領域，涉及一種適用于高頻摩擦工況下的鎳磷/膨脹石墨-聚酯樹脂/聚四氟乙烯復合材料的制備方法。

背景技術

工程制造、汽車、化工和航空航天等行業對設備摩擦磨損性能要求越來越高，提高機械設備及其零件的耐磨和減摩性能已成為推進智能制造和工業大規模生產的重要保障。在工業生產中和航天器運行中，有時設備在高頻摩擦工況條件下服役，其優良的耐磨和減摩性能成為其長期、穩定運行的重要舉措。因此，在高頻摩擦工況條件下，保證設備及其零部件有優異減摩特性的基礎上，提高其耐磨性能成為近年來摩擦學研究亟待解決的技術關鍵。聚四氟乙烯、聚亞胺、聚醚砜、聚醚醚酮等自潤滑高分子聚合物及其復合材料有質量輕、強度高、潤滑和減摩性能優良等突出優點，其在摩擦學領域的研究和應用備受關注。

在聚四氟乙烯、聚亞胺、聚醚砜和聚醚醚酮聚合物中，聚四氟乙烯具有摩擦系數低、熱穩定性好和耐化學腐蝕性能優良等優異性能，其作為性能優良的自潤滑材料，已在石油化工、機械制造、精密成型和航空航天等領域得到較為廣泛的應用。但聚四氟乙烯耐壓性能差、機械強度低、熱傳導差，耐磨性能欠佳，其工程綜合應用壽命低，這些缺陷限制了其工程應用。為提高聚四氟乙烯的綜合摩擦性能，拓展其工程應用，國內外學者開展了一系列、旨在提高其摩擦應用性能的的研究，一方面采用共混填充改性技術，在聚四氟乙烯中添加具有特種效能的填料，如無機氧化物、碳化物、氮化物、纖維、納米金屬微粒、納米碳材料等，以提升其硬度及耐磨性能，有研究報道以聚四氟乙烯、青銅粉、玻璃纖維、鐵的氧化物和電解銅粉為原料，將聚四氟乙烯、玻璃纖維、鐵的氧化物和電解銅粉混合均勻后涂在其表面進行復合軋制，最終制得一種環保型自潤滑材料；該發明制備方法簡單，具有良好的自潤滑性能和耐磨性能；但該專利中材料的相容性差，并且機械強度較低。另一方面應用表面化學改性技術，增強聚四氟乙烯的表面能，提高其粘結性以及與填充材料的相容性。專利CN103897304A提及首先將石墨烯氨基化、納米聚四氟乙烯羧基化，然后通過改性石墨烯上的氨基和改性聚四氟乙烯上的羧基發生縮合反應，制備了一種石墨烯-納米聚四氟乙烯復合填料，采用該技術得到的復合填料能夠均勻地分散在聚合物基體中，不僅提高了聚合物的摩擦性能，同時增強了其力學和熱力學性能；但該專利技術存在制備成本高，制備過程復雜的缺陷。專利CN201610055057.0A提及首先對納米石墨烯進行氨基化處理，對聚四氟乙烯粉末等離子體處理后接枝丙烯酸，然后應用水熱合成技術制備了納米α-二氧化錳-石墨烯復合材料，最后制得α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材料，該復合材料具有摩擦系數小、磨損率低、熱穩定性高等優點，但其耐磨性能仍不能滿足高頻摩擦工況需求。因而，聚四氟乙烯及其復合材料在高頻摩擦工況下的應用性能亟待提升。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種適用于高頻摩擦工況下的鎳磷/膨脹石墨-聚酯樹脂/聚四氟乙烯復合材料的制備方法，首先制備表面鍍覆化學鎳磷鍍層的膨脹石墨粉體，隨后將膨脹石墨粉體填充到泡沫鎳支撐體中，然后配制不飽和聚酯樹脂/聚四氟乙烯混合溶液，并使膨脹石墨填充的泡沫鎳孔隙充分浸漬不飽和聚酯樹脂/聚四氟乙烯混合溶液，最后經室溫聚合和后續拋光打磨，制備鎳磷/膨脹石墨-聚酯樹脂/聚四氟乙烯復合材料。本發明使聚酯樹脂、表面鍍覆鎳磷鍍層的膨脹石墨與聚四氟乙烯粉體充分接觸，有效避免了聚四氟乙烯和膨脹石墨的聚結成團，本發明制備的復合材料摩擦系數小、硬度高、抗壓強度大、耐磨性佳，其在機械、航空航天等領域的高頻摩擦工況中有廣闊應用前景。