[发明专利]一种纳米Si3N4/聚酰亚胺复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型复合材料的制备方法，具体涉及一种纳米Si₃N₄/聚酰亚胺耐磨复合材料的制备方法。

背景技术

聚酰亚胺具有突出的热稳定性、良好的抗冲击、抗辐射和耐溶剂性能，在高温、高低压和高速等极端环境下具有优异的摩擦磨损性能，是一类很有潜力应用于摩擦学领域的基体材料。但是，纯聚酰亚胺材料因较低的抗拉、抗压强度，不适宜单独作为摩擦材料使用，尤其是单纯的聚酰亚胺成型过程中易于形成气泡，影响其性能。需要加入增强相后才能得到力学性能和摩擦学性能优异的复合材料。纳米Si₃N₄材料具有高强度、高硬度、抗氧化、耐磨、耐腐蚀等良好的室温及高温力学性能，资源丰富，综合性能优异，是一种理想的结构材料，通过粉末混合法作为第二相颗粒填充基体，能有效提高复合材料聚酰亚胺的强度和断裂韧性。

发明内容

本发明公开一种纳米Si₃N₄/聚酰亚胺耐磨复合材料的制备方法，其目的在于克服单纯的聚酰亚胺材料因抗拉、抗压强度低，尤其是聚酰亚胺成型过程中易于形成气泡，影响性能等弊端，本发明采用纳米Si₃N₄填充改性聚酰亚胺，不但有效提高了聚酰亚胺复合材料的强度，制备出具有更加优异摩擦学性能和力学性能的复合材料，而且制备方法简单，成本低，工艺性好。

一种纳米Si₃N₄/聚酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于：

a)将Si₃N₄按重量百分比4-15％同75-95％的聚酰亚胺、1-10％的二硫化钼进行机械共混；

b)将混合粉料放入平板硫化机模具中成型，先将炉温升至110℃，保持60分钟，对预成型坯料进行预塑，压力控制在10-15MPa，然后再以60℃/小时的速度升温至190℃-220℃，保温1小时，使模压料成型；

c)然后采用随炉降温的方式降温到80℃后将压力去掉，将模压成型后的复合材料连同模具一起取出，冷却至室温，获得复合材料。

本发明适用于各种热塑性聚酰亚胺复合材料的制备，如GCTP、KH304等。

本发明的优点和积极效果：由于采用纳米Si₃N₄填充改性聚酰亚胺，有效提高了聚酰亚胺复合材料的强度和耐磨度，具有尺寸稳定性好，自润滑性能好，摩擦系数低等优点；而且聚酰亚胺复合材料制备方法简单，成本低，工艺性好。可广泛应用于航空工程轴承无油润滑技术领域。具有尺寸稳定性好，摩擦系数低，自润滑性能好，耐磨等优点。

具体实施方式

下面通过具体实施例进一步说明本发明，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

实施例1：

复合材料的组分重量百分比为：聚四氟乙烯：89％，聚酰亚胺：10％，二硫化钼：1％。

复合材料制备过程如下：

将纳米Si₃N₄同聚酰亚胺、二硫化钼进行机械共混，然后将混合粉料放入平板硫化机模具中成型，先将炉温升至110℃，保持60分钟，对预成型坯料进行预塑，压力控制在10MPa，然后再以60℃/小时的速度升温至220℃，保温1小时，使模压料成型，然后采用随炉降温的方式降温到80℃后将压力去掉，将模压成型后的复合材料连同模具一起取出，冷却至室温，获得复合材料。

对制备得到的滑动轴承进行摩擦学试验，在加载3000N，滑动速度为3m/s条件下测得摩擦系数为0.068。

实施例2：

复合材料的组分重量百分比为：聚四氟乙烯：79％，聚酰亚胺：11％，二硫化钼：10％。

复合材料制备过程如下：

将纳米Si₃N₄同聚酰亚胺、二硫化钼进行机械共混，然后将混合粉料放入平板硫化机模具中成型，先将炉温升至110℃，保持60分钟，对预成型坯料进行预塑，压力控制在15MPa，然后再以60℃/小时的速度升温至190℃，保温1小时，使模压料成型，然后采用随炉降温的方式降温到80℃后将压力去掉，将模压成型后的复合材料连同模具一起取出，冷却至室温，获得复合材料。

按照上述制备方法制备的复合材料按照标准测得其拉伸强度为135MPa。

实施例3：

复合材料的组分重量百分比为：聚四氟乙烯：80％，聚酰亚胺：15％，二硫化钼：5％。