[发明专利]多级孔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

本发明涉及一种新型的聚醚醚酮复合材料，同时还涉及该材料的制备方法。

背景技术

随着航空航天、电子电气、机械制造、交通运输等工业部门对高性能塑料的耐磨性，耐温性等提出了越来越苛刻的要求。聚醚醚酮（PEEK）是一种新型的半晶态芳香族塑性特种工程塑料，具有高耐热性、高强度、高模量、高韧性、机械强度高等优异的综合性能。然而，纯PEEK存在摩擦系数高、热变形温度偏低的缺陷，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。为了降低材料的摩擦系数，从而解决摩擦过程中生热快、聚热严重等问题，国内外研究者利用固体润滑剂、纤维、微米颗粒等对其进行共混、填充等增强改性处理；也有研究者用纳米粉末对聚醚醚酮进行共混、增强改性处理，一定程度上降低了材料的摩擦系数，增加了材料的耐磨性。但是，仍然难以满足高温、高载荷、耐腐蚀、耐磨损的要求。

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；中国专利（公开号CN101580753A）涉及了一种聚醚醚酮多孔材料，并采用润滑油脂作为润滑剂制备了聚醚醚酮自润滑材料。但是它们只使用了单一尺度的造孔剂，且造孔方式简单，导致孔道结构过于单一，造孔剂含量较低时，复合材料内部会存在不连通的封闭孔，孔隙率低，影响注油效果，得到的含油脂复合材料的含脂率较低，同时也会影响油脂输送；而造孔剂含量高时，大量微米级孔连通导致漏油、甩油严重，难以保证长时间供油，使得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

本发明的目的是提供一种自润滑耐磨聚醚醚酮复合材料，该材料内部的孔道能形成三维连通的网络空间，在压力和温度作用下，基体内充填的润滑油脂可通过连通的微米及纳米孔道均匀连续的渗出，具有摩擦系数小、磨损率低和自润滑耐磨性能优越等特点。

本发明的另一个目的是提供本申请多级孔聚醚醚酮自润滑耐磨复合材料的制备方法。

为实现上述发明目的，本申请采用的技术方案是：多级孔聚醚醚酮自润滑耐磨复合材料，所述复合材料是在聚醚醚酮内添加微米造孔剂后烧结成型作为基体，然后向基体内部的孔中充填润滑油或脂制成，其特征是：组成基体的材料内还含有纳米造孔剂，所述纳米造孔剂是比表面≥50 m²/g的介孔氧化钛晶须、分子筛或碳纳米管中的一种或者几种的混合物，混合物的混合比例任意。

上述分子筛纳米造孔剂，优选其型号为MCM-41、SBA-15或β沸石。

  优选上述复合材料，组成基体的材料内纳米造孔剂的量，按照质量百分比为 0.1～10wt% 。

  优选上述复合材料，组成基体的材料内还添加有聚四氟乙烯固体润滑剂。

  进一步优选上述复合材料，其基体材料按照质量百分比由以下组分组成：

聚醚醚酮                            50～89wt%   

聚四氟乙烯                          0～30wt%

纳米造孔剂                          0.1～10wt%  

微米造孔剂                          10～40wt%

所述微米造孔剂至少包括氯化钠、聚乙二醇、尿素、甲基纤维素、柠檬酸中的一种或几种的混合物，混合物的混合比例任意。

  本发明的多级孔聚醚醚酮自润滑耐磨复合材料的制备方法是：

A、根据基体材料组成 ，将所需要的原料机械混匀后120℃下干燥2-4小时；

B、将经步骤A处理的复合物料进行热压或冷压烧结成型，制成复合材料的基体；

C、清洗基体内的微米孔；

D、向基体中充填润滑油或脂。

  上述制备方法中步骤B中的烧结成型工艺，其中热压烧结成型工艺为：热压温度370℃，压力10-30MPa下保温0.5-2小时，冷却至110℃后脱模；冷压烧结成型工艺为：冷压压力大小为40-120MPa，343-375℃下烧结2-6小时，自然降温；热压或冷压烧结成型工艺中升降温的速率为2-5℃/min。

上述制备方法中步骤D充填充填润滑油或脂采用高温真空浸渍或压铸工艺，其中采用高温浸渍工艺时真空度为0.01-0.2bar；采用压铸工艺时油脂渗透时间为2-24小时。