[发明专利]一种高速工况自润滑织物衬垫复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高速工况自润滑织物衬垫复合材料的制备方法，将酚醛树脂分散于有机溶剂中，并将氟化石墨和片层状玄武岩鳞片超声分散于其中，得到自润滑织物浸渍液；然后将经等离子体预处理后的混纺纤维布反复浸渍于自润滑织物浸渍液，烘干；最后用酚醛树脂将织物粘贴于金属基材表面并保温固化成型，即得自润滑衬垫复合材料。本发明以酚醛树脂为基体树脂，聚四氟乙烯‑聚间苯二甲酰间苯二胺混纺织物为增强相，基于氟化石墨和片层状玄武岩鳞片的协同界面物理‑化学效应，极大提升高速工况自润滑衬垫的承载能力，降低自润滑衬垫与摩擦对偶之间的摩擦系数，明显改善自润滑衬垫的耐磨损性能和润滑性能，使得对应自润滑关节轴承使用寿命大幅提高。

技术领域

本发明涉及一种自润滑织物衬垫复合材料，尤其涉及一种用于高速工况的自润滑织物衬垫复合材料的制备方法，属于复合材料技术领域和自润滑技术领域。

背景技术

随着我国国防工业的发展，关节轴承因其具有较大的承载能力和抗冲击能力及抗腐蚀、耐磨损、自调心等特点而广泛用于航空飞行器的旋翼系统、操纵系统、飞机起落架、方向舵、传动系统、航空发动机和高速工况车辆的转向机构等关键部位。由于对发动机功率和转速指标的要求越来越高，因而对应用于关节轴承的自润滑衬垫等耐磨组件的服役性能要求也越来越苛刻。实际应用工况往往需要高速工况轴承既要有一定承载能力来传递作用力，又要避免局部摩擦热聚集而引起自润滑关节轴承紧涩和顿阻，现有技术已无法满足应用需求。

玄武岩是一种富含Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K、Ti等元素氧化物的绿色无污染新型材料，具有适中的硬度、优异的模量、高的强度、良好的耐温、抗热衰退和耐腐蚀等性能。

由于生产工艺不同，作为一种新型的玄武岩衍生材料，玄武岩鳞片拥有不同于常见的玄武岩长纤和短纤的片层状微观形貌和潜在应用前景。申请号201910758523.5 公开了一种界面消耗高速工况下摩擦热聚集的自润滑织物衬垫复合材料的制备方法，通过添加片层状玄武岩鳞片来制备高速工况自润滑织物衬垫的方法，但由于单独使用玄武岩鳞片情况下，自润滑衬垫磨损量对载荷增加比较敏感。与轻载工况（10-20MPa）不同，该类自润滑衬垫在重载工况（30-40MPa）下，耐磨损和润滑性能均发生了明显的降低，如何提高该类高速自润滑衬垫的性能面临很大的挑战。

氟化石墨（FGr）是另一种得到广泛应用的固体润滑剂，由于层状分子结构中F原子之间较强的电荷斥力，其不同分子层之间的作用力较弱，因而具有优异的润滑作用。在高速工况下，氟化石墨可降低平均摩擦系数起到减摩作用，来帮助自润滑轴承获得良好的运行性能，如磨合性、顺应性以及尽可能小的咬合倾向。而玄武岩中富含的SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和CaO等功能组分可利用复杂界面反应消耗反应热，来降低高速工况对树脂组分的“烧蚀”作用。同时，两种片层状结构组分对聚集摩擦热还可发挥“屏蔽”效应。基于以上技术背景，本发明将氟化石墨和玄武岩鳞片复配，以获得良好耐磨性能和润滑性能的自润滑衬垫。

发明内容

本发明的目的是针对现有自润滑衬垫复合材料存在的问题，提供一种高速工况自润滑织物衬垫复合材料的制备方法。

一、自润滑衬垫复合材料的制备

本发明以酚醛树脂为基体树脂，聚四氟乙烯-聚间苯二甲酰间苯二胺混纺织物为增强相，基于氟化石墨和片层状玄武岩鳞片的协同界面物理-化学效应，极大提升高速工况自润滑衬垫的承载能力，降低自润滑衬垫与摩擦对偶之间的摩擦系数，明显改善自润滑衬垫的耐磨损性能和润滑性能，使得对应自润滑关节轴承使用寿命大幅提高。其具体制备方如下：

（1）自润滑织物浸渍液的制备

将酚醛树脂分散于有机溶剂中，并将氟化石墨和片层状玄武岩鳞片超声分散于其中，得到自润滑织物浸渍液。

有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、四氢呋喃中的任选一种或几种。