[发明专利]一种PPS耐磨材料及其制备方法

说明书

本发明属于耐磨材料技术领域，具体涉及一种PPS耐磨材料及其制备方法。该PPS耐磨材料，其主要由聚苯硫醚树脂、聚四氟乙烯和聚四氟乙烯接枝苯乙烯制成，其中，所述聚四氟乙烯接枝苯乙烯中苯乙烯含量范围为20％‑80％。本发明提供了一种良好的耐磨性能以及综合力学性能的耐磨材料：通过添加相容剂PTFE‑g‑St有效改善PPS与PTFE的相容性从而保证了材料的力学强度与耐磨性能。采用本发明的优选方案，即采用高低分子量聚四氟乙烯按比例混合制得的的PPS耐磨材料的耐磨寿命可提高至500h以上；磨损率仅为0.0025×10^‑6mm³/(N·m)；同时该耐磨材料的力学性能无明显下降。

技术领域

本发明属于耐磨材料技术领域，具体涉及一种PPS耐磨材料及其制备方法。

背景技术

材料发生破坏主要是由3个原因导致的，即腐蚀、断裂和磨损。对于机械、电子以及保护性材料而言，磨损是其失效的主要原因。许多发达国家的摩擦学研究发现，每年因为磨损而造成的材料损失以及事故损失都在上千亿美元以上，而用于改善摩擦状况的专用经费也高达上千亿美元。因此，人们一旦能够改善甚至避免磨损的出现，将会产生巨大的经济效应。近年来，我国在冶金、加工、石油、运输、航天与精密仪器等主要国民经济行业存在着严重的由于摩擦导致的磨损损失，而且一些先进的机械设备或技术也由于未解决磨损问题而无法应用，因此新型耐磨材料的研制刻不容缓。

聚苯硫醚(PPS)是美国Phillips Petroleum石油公司于1968年开发成功的一种性能优越的新型特种工程塑料。近10年来PPS已成为工程塑料中发展最快的品种，被誉为“用于喷气时代的新型塑料”。PPS具有优异的耐热性、耐腐蚀性、阻燃性、刚性和电性能，以及优良的自润滑性和耐磨性(摩擦系数在0.35-0.43之间)，加上其优异的导热性能(为一般高聚物的5倍)使其摩擦温升较低，与金属对磨几年无腐蚀作用。目前PPS耐磨材料广泛用于制造轴承、齿轮、密封圈等，特别是在一些不能采用润滑油的场合，由于它的自润滑性，是当之无愧的首选材料。

耐磨PPS材料的研究主要分为以下几个方面：

1.PPS/聚合物复合材料

A.聚苯硫醚/聚四氟乙烯(PPS/PTFE)

优点：PTFE由于分子间相互作用力若，分子链段易发生相对滑移，因而当收到摩擦的剪切力作用时，PTFE会剥离成薄片状结晶，从而在复合材料表面形成一层薄膜，在复合材料与对磨面之间起到润滑作用。因此在PPS基体中加入PTFE能大幅降低材料的摩擦系数。

缺点：PPS与PTFE相容性较差，当添加量达到一定程度后会影响材料的综合性能。

B.聚苯硫醚/聚酰胺(PPS/PA)

优点：PPS与PA相容性好，工艺体系较为成熟已经实现工业化生产。

缺点：PA对降低PPS材料摩擦系数作用不明显。

2.PPS/无机填料复合材料

优点：无机填料可以减小转移膜和高聚物表面的粘结力，从而降低摩擦系数和磨损率。

缺点：由于无机填料添加量较大，材料的力学性能会受到显著影响特别是韧性会明显降低从而造成制件产生裂纹。

3.PPS/纳米粒子复合材料

优点：少量纳米粒子的加入就能明显降低PPS的摩擦系数及磨损量，且对材料本身的力学性能影响不大。

缺点：纳米粒子由于粒径小，比表面积大，表面能大，因此极易发生团聚，影响纳米粒子与PPS。

4.PPS/纤维基体的相容性复合材料

优点：摩擦过程城中，纤维作为硬质支点承载了主要的压力，从而降低了材料的摩擦系数和磨损率。