[发明专利]一种具有微纤化结构的低摩擦耐磨损复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种具有微纤化结构的低摩擦耐磨损复合材料及其制备方法和用途，属于高分子复合材料领域。该复合材料是由如下重量配比的原料制备而成：热塑性树脂50～70份，尼龙20～40份，润滑填料1～30份。该复合材料具有极低的摩擦系数和磨损率，与现有技术类似的耐磨损复合材料相比，具有自润滑、低摩擦、耐磨损、机械强度好的优势。其中，热塑性树脂/PA/PTFE纤维复合体系通过极高剪切注塑可获得极低的摩擦系数和磨损率，同时具有更为优异的机械强度。本发明复合材料因具有极低摩擦系数和优异的耐磨损性能，可用于航空航天、军事装备、民用机械设备等领域，制备在干摩擦条件下耐磨轴承、自润滑零件、机械衬垫等零部件，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于高分子复合材料领域，具体涉及一种具有微纤化结构的低摩擦耐磨损复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

据统计，全世界约有30％～50％的能源消耗在各种形式的摩擦和磨损上，长期的摩擦导致零件磨损是各种设备服役时间短、器械不能稳定工作的重要原因。因此，减少各种形式的磨损、提升材料的润滑性能已经成为节约能源、提升工作效率和提高装备可靠性的重要措施。一直以来，研究者们针对摩擦材料的改性方面开展了大量研究工作，与传统的金属材料相比，聚合物材料以其质量轻、成本低、比强度高、易加工成型等特点被广泛应用在摩擦学领域，如齿轮、轴承、凸轮、涡轮、滑轮、衬垫以及医用器材等。其中以聚甲醛、聚酰胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚和聚四氟乙烯等为典型代表。

聚苯硫醚(PPS)为特种工程塑料，具有优良的力学性能、较强的抗蠕变能力、耐热性能、耐化学腐蚀性能及耐磨性等优点，广泛应用于自润滑摩擦领域，如用于制作汽车发动机的活塞环、排气循环阀、汽油流量阀和干衣机的齿轮等摩擦件。但是，PPS性脆、断裂伸长率低，同时，虽然PPS耐磨性相比其他材料来说较好，但纯PPS的摩擦系数高(一般为0.5左右)，其耐磨性还是无法满足现代工业应用要求，需要进一步提高。

为满足现代工业机械，特别是满足在高接触压力和无润滑介质条件下的使用要求，国内外学者对PPS摩擦改性方面进行了大量尝试。曹文翰等采用冷压成型烧结工艺法制备纳米碳化锆/聚苯硫醚/聚四氟乙烯复合材料，以及纳米氧化铝/聚苯硫醚/聚四氟乙烯复合材料，研究复合材料摩擦磨损性能(曹文翰等.纳米碳化锆改性填充聚四氟乙烯-聚苯硫醚复合材料摩擦磨损性能[J].高分子材料科学与工程,2018,34(02):48-55.；曹文翰等.纳米Al₂O₃/聚苯硫醚改性聚四氟乙烯复合材料摩擦特性[J].高分子材料科学与工程,2017,33(05):78-84.)。Golchin等人研究了三种商业上可获得的碳基材料增强剂对PPS基复合材料在水润滑滑动接触中对金属摩擦副的摩擦学行为的影响(Golchin,A.等.Influence ofcounter surface topography on the tribological behavior of carbon-filled PPScomposites in water.Tribol.Int.2015,88,209.)。然而，通过碳基填料改性复合材料的摩擦学性能会诱发磨粒磨损机制，导致剥离或磨损加剧。