[發明專利]一種具有微纖化結構的低摩擦耐磨損復合材料及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 202011204931.5
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112300573B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 鄒華維;石優;周生態;白楊
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C08L81/02
• 分類號: C08L81/02;C08L77/06;C08L27/18
• 代理公司: 成都高遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李高峽;張娟

本發明提供了一種具有微纖化結構的低摩擦耐磨損復合材料及其制備方法和用途，屬于高分子復合材料領域。該復合材料是由如下重量配比的原料制備而成：熱塑性樹脂50～70份，尼龍20～40份，潤滑填料1～30份。該復合材料具有極低的摩擦系數和磨損率，與現有技術類似的耐磨損復合材料相比，具有自潤滑、低摩擦、耐磨損、機械強度好的優勢。其中，熱塑性樹脂/PA/PTFE纖維復合體系通過極高剪切注塑可獲得極低的摩擦系數和磨損率，同時具有更為優異的機械強度。本發明復合材料因具有極低摩擦系數和優異的耐磨損性能，可用于航空航天、軍事裝備、民用機械設備等領域，制備在干摩擦條件下耐磨軸承、自潤滑零件、機械襯墊等零部件，具有良好的應用前景。

技術領域

本發明屬于高分子復合材料領域，具體涉及一種具有微纖化結構的低摩擦耐磨損復合材料及其制備方法和用途。

背景技術

據統計，全世界約有30％～50％的能源消耗在各種形式的摩擦和磨損上，長期的摩擦導致零件磨損是各種設備服役時間短、器械不能穩定工作的重要原因。因此，減少各種形式的磨損、提升材料的潤滑性能已經成為節約能源、提升工作效率和提高裝備可靠性的重要措施。一直以來，研究者們針對摩擦材料的改性方面開展了大量研究工作，與傳統的金屬材料相比，聚合物材料以其質量輕、成本低、比強度高、易加工成型等特點被廣泛應用在摩擦學領域，如齒輪、軸承、凸輪、渦輪、滑輪、襯墊以及醫用器材等。其中以聚甲醛、聚酰胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚和聚四氟乙烯等為典型代表。

聚苯硫醚(PPS)為特種工程塑料，具有優良的力學性能、較強的抗蠕變能力、耐熱性能、耐化學腐蝕性能及耐磨性等優點，廣泛應用于自潤滑摩擦領域，如用于制作汽車發動機的活塞環、排氣循環閥、汽油流量閥和干衣機的齒輪等摩擦件。但是，PPS性脆、斷裂伸長率低，同時，雖然PPS耐磨性相比其他材料來說較好，但純PPS的摩擦系數高(一般為0.5左右)，其耐磨性還是無法滿足現代工業應用要求，需要進一步提高。

為滿足現代工業機械，特別是滿足在高接觸壓力和無潤滑介質條件下的使用要求，國內外學者對PPS摩擦改性方面進行了大量嘗試。曹文翰等采用冷壓成型燒結工藝法制備納米碳化鋯/聚苯硫醚/聚四氟乙烯復合材料，以及納米氧化鋁/聚苯硫醚/聚四氟乙烯復合材料，研究復合材料摩擦磨損性能(曹文翰等.納米碳化鋯改性填充聚四氟乙烯-聚苯硫醚復合材料摩擦磨損性能[J].高分子材料科學與工程,2018,34(02):48-55.；曹文翰等.納米Al₂O₃/聚苯硫醚改性聚四氟乙烯復合材料摩擦特性[J].高分子材料科學與工程,2017,33(05):78-84.)。Golchin等人研究了三種商業上可獲得的碳基材料增強劑對PPS基復合材料在水潤滑滑動接觸中對金屬摩擦副的摩擦學行為的影響(Golchin,A.等.Influence ofcounter surface topography on the tribological behavior of carbon-filled PPScomposites in water.Tribol.Int.2015,88,209.)。然而，通過碳基填料改性復合材料的摩擦學性能會誘發磨粒磨損機制，導致剝離或磨損加劇。