[发明专利]石墨烯-镍磷-聚四氟乙烯复合材料的制备方法

说明书

一种石墨烯‑镍磷‑聚四氟乙烯复合材料的制备方法，首先对聚四氟乙烯粉末进行等离子处理，继而对其进行敏化与活化、表面镀覆化学镀镍磷镀层并进行胺化，之后将乙二胺改性处理的经氧化还原制得的超细石墨烯粉末分散到胺化后的镍磷‑聚四氟乙烯颗粒中，最后经冷压成型和热处理工序处理，制得了摩擦学性能优良的聚四氟乙烯基耐磨减摩复合材料。本专利技术实现了石墨烯和镍磷微粒在聚四氟乙烯中均匀分布，避免了石墨烯和镍磷微粒在聚四氟乙烯中的聚团，有效提升了聚四氟乙烯的耐磨和减摩特性；应用该专利技术制备的复合材料具有机械强度大、热稳定性高、磨损率低、摩擦系数小和使用寿命长的优点，其可广泛用于机械、电子和航空航天等领域。

技术领域

本发明涉及于自润滑聚合物材料技术领域，特别涉及一种石墨烯-镍磷-聚四氟乙烯复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，随着工业制造技术的不断发展，各行业对于机器设备的可靠性提出了越来越高的要求。统计表明机器设备活动构件因磨损导致失效是影响设备运转可靠性的一个主要原因，而且磨损带来的经济损失数目巨大，给经济发展和产业升级都带来极大的压力。因此，有效减缓磨损和实现摩擦过程的监控，是保障设备稳定运行的技术关键，为此改善摩擦件和摩擦副间的润滑条件是提升设备运转可靠性的主要途径之一。传统润滑剂虽然可以有效降低运动接触界面的摩擦磨损状况，但是该类润滑系统存在结构复杂、质量较大、维护繁琐且成本高。随着自润滑材料的广泛应用，高分子聚合物及其复合自润滑材料因其自身具有的质量轻、摩擦性能优良等特点，有着极其广阔的应用前景。

聚四氟乙烯是一种具有优异减摩特性的自润滑聚合物材料，由于其极低的摩擦系数、高熔点、极高的化学稳定性等特点，使其成为一种重要的摩擦用首选材料。但聚四氟乙烯材料由于自身的分子结构特点，其在耐磨性能上存在耐磨性和耐高温性差的缺陷，限制了其更加广泛的应用。为提高聚四氟乙烯的综合摩擦磨损性能，现有技术中常常对聚四氟乙烯进行改性，例如将玻璃纤维、二氧化钛、二氧化锰等金属氧化物或氮化硼、金刚石等高硬度材料与聚四氟乙烯共混，以提高聚四氟乙烯的耐磨性能；将石墨、二硫化钼、蒙脱土等具有自润滑特性的材料与聚四氟乙烯共混，以提高或改善聚四氟乙烯的减摩性能。此外，现有技术中将各种纳米复合材料同聚四氟乙烯粉末混合，采用冷压成型和热处理工序，制得了系列聚四氟乙烯基的功能耐磨减摩材料，与纯聚四氟乙烯材料相比较，所制材料的摩擦学特性皆有较大提升，但其依然存在增效粒子在聚四氟乙烯中难以均匀分散的缺陷。公开号为CN102942757A的专利文献中公开了一种聚四氟乙烯复合摩擦材料及其制备方法，所述聚四氟乙烯复合材料由聚四氟乙烯、聚对羟基苯甲酸苯酯和六方氮化硼混合后，经真空热压烧结成型；采用该方法制备的复合材料生产工艺简单，提升了聚四氟乙烯复合材料的机械性能和承载能力，同时保持了较低的摩擦系数；但本公开的技术方案中存在对提升聚四氟乙烯复合材料的耐磨性欠佳的问题。公开号为CN105694309A的专利文献中公开了一种纳米β-二氧化锰-氧化石墨-聚四氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备方法，其首先制备了氧化石墨粉末，同时对聚四氟乙烯粉末进行了紫外辐照和胺化处理，之后应用水热合成技术制备了纳米β-二氧化锰-氧化石墨-聚四氟乙烯耐磨减摩复合材料粉末，经冷模压后烧结成型；该方法制备的材料具有摩擦系数小、磨损率低、热稳定性高等优点；但采用上述技术方案对提升聚四氟乙烯的减摩性能方面作用有限，且其中的各增强组分在聚四氟乙烯基体中不易分散均匀。

发明内容

为克服现有技术的不足，并有效提升聚四氟乙烯综合摩擦工程应用效能，本发明提供了一种具有优良耐磨减摩性能的石墨烯-镍磷-聚四氟乙烯复合材料的制备方法，首先将聚四氟乙烯粉末进行等离子处理，随后对其进行敏化和活化处理，进而应用化学镀工艺在敏化和活化处理后的聚四氟乙烯粉体上均匀镀覆镍磷合金镀层并对其进行胺化处理，然后将通过乙二胺改性处理的氧化还原石墨烯添加到表面镀覆有镍磷合金镀层的聚四氟乙烯粉末中，最终制得了石墨烯-镍磷-聚四氟乙烯耐磨减摩复合材料；石墨烯、镍磷合金在聚四氟乙烯中分散均匀，继而有效提升了聚四氟乙烯的耐高温性能和耐磨性能，本专利技术制备的聚四氟乙烯基复合材料具有优良的耐磨和减摩性能，其在摩擦学领域有广阔的工程应用前景。