[發明專利]一種具有雙連續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

在審

• 申請號: 202210530828.2
• 申請日: 2022-05-16
• 公開（公告）號: CN114907694A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 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;F16C33/20
• 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: 肖雯;張娟

本發明提供了一種具有雙連續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，屬于先進材料領域。本發明低摩擦耐磨損復合材料是由如下重量比的原料經過造粒、注塑和熱處理后制備而得：熱塑性樹脂10～200份、尼龍5～60份、潤滑填料1～30份。本發明構筑的PPS和PA雙連續微纖化結構以及PTFE纖維的取向分布使復合材料具有摩擦系數和磨損率極低的優勢，并且克服了填料加入后材料硬度降低、機械強度變差的缺陷。本發明低摩擦耐磨損復合材料因具有極低的耐磨損性能和高強度，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

本發明屬于先進材料領域，具體涉及一種具有雙連續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，全世界約有超過30％的能源通過各種形式的摩擦和磨損被消耗。由于機械零部件受到周期性的摩擦和磨損，導致機器設備的服役壽命短。因此，減少各種形式的磨損、提升材料的自潤滑性能已經成為節約能源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。

為滿足工業機械設備應用的要求，特別是滿足在高接觸壓力或無潤滑介質條件下的使用要求，國內外學者對自潤滑復合材料的摩擦學性能改性方面進行了大量嘗試。大多數研究是通過直接添加潤滑填料或增強填料的方法改善聚合物基復合材料的摩擦學性能。在聚合物基體中添加固體潤滑填料，如二硫化鉬、石墨、石墨烯、聚四氟乙烯以及納米二維層狀填料等，可用來改善復合材料的摩擦學性能，但在填料的含量需求較大才能達到效果，且存在基體材料與填料的分散和界面結合力差的問題，導致材料的機械性能較差。通過向聚合物基體中引入增強填料，如碳纖維、玻璃纖維或金屬氧化物等，可在一定程度上提高復合材料的機械強度，同時可以在一定程度上改善聚合物的耐磨損特性。但是，該方法得到的復合材料在摩擦過程中填料容易誘導磨粒磨損機制的發生，導致復合材料接觸表面的剝離和摩擦副的損耗。

盡管現有的改善復合材料耐磨性能的方法存在上述問題，但是在現有技術解決相關技術問題的方法中，大多依然是采用纖維(主要是碳纖維和玻璃纖維)來提升聚合物材料的摩擦學性能。該方法存在纖維與本體聚合物界面結合力差的問題，在服役時間較長或使用條件苛刻時存在嚴重的缺陷。

聚合物基自潤滑復合材料主要是依靠潤滑填料自身的潤滑能力來提升材料的摩擦學性能，但這依舊存在摩擦系數和磨損量難以降低的瓶頸，如何提高潤滑填料的利用效率和提升摩擦學性能仍然值得進一步探究。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有雙連續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。

本發明提供了一種具有雙連續微纖化結構的低摩擦耐磨損復合材料，它是由如下重量比的原料經過造粒、注塑和熱處理后制備而得：熱塑性樹脂10～200份、尼龍5～60份、潤滑填料1～30份。

進一步地，前述的低摩擦耐磨損復合材料是由如下重量比的原料經過造粒、注塑和熱處理后制備而得：熱塑性樹脂50～70份、尼龍20～40份、潤滑填料1～30份；

優選地，熱塑性樹脂55～60份、尼龍24～26份、潤滑填料15～20份。

進一步地，前述的低摩擦耐磨損復合材料是由如下重量比的原料經過造粒、注塑和熱處理后制備而得：熱塑性樹脂59.5份、尼龍25.5份、潤滑填料15份；

或者，熱塑性樹脂56份、尼龍24份，潤滑填料20份。

進一步地，所述熱塑性樹脂選自聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶聚合物、聚砜或聚酰亞胺中的一種或多種；