[发明专利]新型聚醚醚酮自润滑耐磨复合材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种新的自润滑耐磨复合材料，具体的是一种聚醚醚酮自润滑 耐磨复合材料，并同时提供了它的制备方法。

背景技术：

随着对高分子材料使用温度、载荷和耐磨性能要求的提高。一般的高分子 自润滑材料(尼龙、聚四氟乙烯等)不再满足使用要求。聚醚醚酮(PEEK)是一 种新型的芳香族塑性特种工程塑料，具有高耐热性(熔点344℃)、高强度、 高模量、高韧性等优异的综合性能，其出色的耐水解性是聚酰亚胺(PI)所望 尘莫及的，可以经受水蒸汽长时间的考验而性能没有明显变化。然而，纯PEEK 存在热变形温度偏低、摩擦系数高的缺陷，较高的摩擦系数导致摩擦过程中生 热很快，导热困难，聚热严重，温度甚至超过PEEK材料的使用上限而使材料 失效。于是，国内外研究者利用聚四氟乙烯、聚苯酯、碳纤维、玻璃纤维、其 它微米颗粒、纳米粉体等对其进行共混、填充等改性处理，可以得到性能更好 的PEEK合金或PEEK复合材料。但是，仍难以满足高载荷、低摩擦、高耐磨 的要求。特别是随着高新技术的发展，仪器设备朝着耐高温、高速、高载、轻 量化方向发展，对高性能PEEK自润滑复合材料的需求与日俱增。

大量实践证明，通过传统方法加入固体润滑剂降低摩擦系数的幅度较小， 摩擦系数仍然偏高，使得目前PEEK复合材料仍无法满足高速、高载条件下减 摩耐磨的使用要求。而直接采用有油润滑则存在污染气体、使催化剂中毒、增 加润滑装置导致设备复杂、增加油耗成本等诸多缺点。

中国专利[公开号CN1952092A]涉及了一种聚酰亚胺多孔材料，并采用润 滑脂作为润滑剂制备了聚酰亚胺润滑材料。但是，由于只采用易分解的聚乙二 醇、柠檬酸等与聚酰亚胺直接复合造孔，强度损失大(由90MPa降到35MPa)、 复合材料的磨损率偏高，不能满足高载、高速下减摩耐磨应用。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中普遍存在的问题，提供一种 磨损率低、摩擦系数小和自润滑性能优越的新型复合材料。

本发明所解决的另一技术问题是提供了上述自润滑耐磨复合材料的制备 方法。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是：

一种新型聚醚醚酮自润滑耐磨复合材料，该材料以多孔聚醚醚酮复合材料 为基体并向其孔中充填润滑油脂制成；其中多孔聚醚醚酮基体按重量百分比由 以下组分原料制成：聚醚醚酮粉末45～90％，聚四氟乙烯粉末0～30％，增强 纤维5～40％，造孔剂5～49％；该基体的孔隙率5％-35％，孔径范围0.05～10μm， 平均孔径约1.0μm，拉伸强度45-90MPa。

所述制备多孔聚醚醚酮基体的增强纤维至少包括碳纤维、玻璃纤维、碳纤 维布、玻璃纤维布中的一种或几种。

所述制备多孔聚醚醚酮基体的造孔剂为聚乙二醇、尿素、聚甲醛、柠檬酸、 甲基纤维素、聚乙烯醇纤维中的一种或几种。

所述制备多孔聚醚醚酮基体的造孔剂优选为聚乙二醇、尿素、聚甲醛、柠 檬酸、甲基纤维素、聚乙烯醇纤维中的一种与纳米二氧化硅以任意比例的混合 物。

所述的多孔聚醚醚酮基体的制备方法如下：

A、将聚醚醚酮粉末45～90％，聚四氟乙烯粉末0～30％，增强纤维5～40％， 造孔剂5～49％，在常温下采用湿法混合、干燥；

B、将A步骤中已经干燥后的复合物料采用冷压烧结成型，冷压烧结成型 中冷压压力大小为20-110MPa，烧结过程中，由室温升到110-200℃下保温2-4 小时，310-330℃下保温0.5-2小时，升到344-390℃下保温2-6小时，自然降温； 升降温的速率为2-5℃/min。

C、清洗孔道。

所述的润滑油脂为锂基润滑脂、膨润土润滑脂、脲基润滑脂、酰胺盐润滑 脂、聚苯醚聚脲、聚α烯烃润滑油、羟基硅油、二甲基硅油、压缩机润滑油 LDAB-150中的一种或几种的混合物，混合物的混合比例任意，其中润滑油分 解温度大于250℃，润滑脂的滴点范围为200℃-350℃。

制备聚醚醚酮自润滑耐磨复合材料的方法，具体的是将多孔聚醚醚酮基体 通过高温真空浸渍或压铸工艺，向孔中注入润滑油脂，其中采用高温浸渍工艺 时真空度为0.01bar-0.2bar；采用压铸工艺时渗透时间为4-12小时。

本发明的技术效果是：