[发明专利]聚合物金属耐磨自润滑复合材料、生产方法及导轴承

说明书

技术领域

本发明属新材料技术领域，尤其是涉及一种聚合物/金属耐磨自润滑复合材料，本发明还涉及一种聚合物/金属耐磨自润滑复合材料的生产方法，本发明还涉及一种用聚合物/金属耐磨自润滑复合材料制得的导轴承。

背景技术

高分子耐磨自润滑材料因具有耐磨损、耐腐蚀、自润滑、配合件损伤小等优点在机械、汽车等结构件上应用潜力巨大，但作为机械结构件也存在强度与刚性不足，导热与散热性差等问题，用高分子耐磨自润滑材料制作的结构件耐磨、耐腐、质轻、抗咬合，不易损伤配合件，但导热性差（导热系数大多小于0.5 W/m/K），承载能力有限；与高分子材料相比，金属具有较高的强度、刚性及导热性。聚合物/金属复合材料有望充分发挥两者的优势，因此研制聚合物/金属耐磨自润滑复合材料具有实际意义。

聚合物/金属复合材料的制造方法有冷压烧结法、胶粘法、焊接法、挤压法等。冷压烧结法即指将聚合物层与金属层通过一定的压力压实后，加热到聚合物的熔融温度以上进行保压、冷却，获得制品，其工艺较为复杂，效率较低。胶粘法即将聚合物层与金属层采用粘接胶进行联接，如AB胶、502胶等，工艺简单方便，但粘接强度有限，且在热水或其它介质中浸泡时间较长时容易脱落。焊接法是采用热熔或超声波等方法将聚合物层与金属层进行焊合，能焊接的聚合物品种受限制，联接强度较低。挤压法是利用热胀冷缩原理，先将金属外壳进行加热，再加压将聚合物内层压入，在过低或过高温度下因两者胀缩不一致而产生松动。由于聚合物和金属具有不同的分子结构，其物理性质、热学性质也不相同，如两者的热膨冷缩特性相差很大，因此采用传统内嵌式复合材料结构，难以确保两者的牢固结合。

发明内容

为了克服现有技术的不足，一方面，本发明目的之一在于提供一种聚合物/金属耐磨自润滑复合材料。

为了解决上述技术问题，本发明提供的聚合物/金属耐磨自润滑复合材料，所述复合材料包括金属层；与所述金属层的至少一面接合的聚合物层；所述聚合物层组分至少包括聚合物50～80重量份、偶联剂处理过的六钛酸钾晶须10～30重量份、固体润滑剂10～20重量份、加工助剂；所述聚合物为聚甲醛、聚醚醚酮、60wt%聚醚醚酮与40wt%聚醚砜的混合物或50wt%聚苯硫醚与50wt%聚醚砜的混合物；所述固体润滑剂至少包括石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯中的一种；所述加工助剂至少包括0.1～0.3重量份分散剂、0.1～0.3重量份抗氧剂；所述金属层与聚合物层的接合面在第一方向具有至少一直槽，在与所述第一方向的交叉方向具有至少一横槽、斜槽或螺旋型槽。本发明中所述与所述第一方向的交叉方向包括垂直于第一方向的方向；也包括与第一方向相交成一定夹角的方向，例如呈60度夹角。

作为优选技术方案，本发明提供的聚合物/金属耐磨自润滑复合材料，所述直槽、横槽或斜槽的深度为0.5～1.5mm。

作为优选技术方案，本发明提供的聚合物/金属耐磨自润滑复合材料，所述偶联剂为KH550或KH570，其用量为所述钛酸钾晶须的1wt%～3wt%。

作为优选技术方案，本发明提供的聚合物/金属耐磨自润滑复合材料，所述聚合物包含聚甲醛时，所述加工助剂还包括0.1～0.3重量份吸醛剂。

另一方面，本发明目的之二在于提供一种聚合物/金属耐磨自润滑复合材料的生产方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的聚合物/金属耐磨自润滑复合材料的生产方法，所述复合材料包括金属层；与所述金属层的至少一面接合的聚合物层；所述聚合物层组分至少包括聚合物50～80重量份、偶联剂处理过的六钛酸钾晶须10～30重量份、固体润滑剂10～20重量份、加工助剂；所述聚合物为聚甲醛、聚醚醚酮、60wt%聚醚醚酮与40wt%聚醚砜的混合物或50wt%聚苯硫醚与50wt%聚醚砜的混合物；所述固体润滑剂至少包括石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯中的一种；所述加工助剂至少包括0.1～0.3重量份分散剂、0.1～0.3重量份抗氧剂；所述金属层与聚合物层的接合面在第一方向具有至少一直槽，在与所述第一方向的交叉方向具有至少一横槽、斜槽或螺旋型槽，生产过程至少包括以下步骤：

a）将钛酸钾晶须1wt%～3wt%的偶联剂水解，制得的偶联剂水解液与钛酸钾晶须均匀拌合，拌合物烘干，得到偶联剂处理过的钛酸钾晶须； 

b）将聚合物50～80重量份、偶联剂处理过的六钛酸钾晶须10～30重量份、固体润滑剂10～20重量份、以及加工助剂进行配料； 

c）采用混料机混料均匀，混合均匀后在不超过110℃的温度下烘干；