[发明专利]一种高分子复合材料及其制备方法、应用

说明书

本申请公开了一种高分子复合材料及其制备方法、应用。所述高分子复合材料由聚氨酯中的双键和聚芳醚酮中的热氧发生氧自由基交联聚合，并和聚四氟乙烯接枝形成网状形式的交错的大分子链。该高分子复合材料具有热膨胀系数低、高尺寸稳定性(水、润滑油等介质)、耐酸碱等常规溶剂、耐高低温、耐辐照等优点，可以很方便的根据实际需要制成高分子复合材料轴承、板材等产品。在船舶、水电、风电及核电等高分子材料轴承领域的应用前景非常广阔。

技术领域

本申请涉及一种高分子复合材料，属于先进复合材料技术领域。

背景技术

高分子材料因其在机械性能、摩擦自润滑、加工、运输、维修及成本等方面有着综合突出优势，已广泛安装于水电、风电、核电及船舶等各种需要滑动摩擦的机械装置中，是核心关键部件。目前，商业化的高分子轴承材料种类主要包括橡胶、聚氨酯、尼龙、超高分子量聚乙烯、聚四氟乙烯、聚酯、酚醛、环氧、聚醚醚酮及聚醚砜等，通常以模压、浇注、注塑、纤维浸胶辐照等方式加工成板条、圆筒、半瓦及剖分等形状以用于不同的工况。而各大类高分子材料都有明显的优势及不足，例如橡胶材质的特点是耐泥沙工况、减震降噪性能最好，但承载有限，相对来说所需尺寸较大，生产、加工、安装精度要求高，维修成本高昂，耐干摩擦性能差，断水启动阶段磨损及噪声问题最严重；聚氨酯材质虽然能够平衡兼顾柔韧性及硬度，可以根据不同的工况，设计提供相应的型号产品，主要技术优点就是耐干磨性能优异，采用流体浇注工艺，生产工艺简单，成品率高，材料硬度适中，车床易加工，但缺点是耐热水性能差，高温易水解；另外尼龙、聚酯、酚醛、环氧、聚醚醚酮及聚醚砜材质可以归为同一类，硬度、强度均最高，耐高温水解性能优异，耐干磨、湿磨性能均非常好，缺点就是材料硬度太高，弹性太差，特别是在泥沙工况下，对轴的磨损较严重，同时，运转过程中轴线容易偏差，产生偏振式急剧磨损；超高分子量聚乙烯及聚四氟乙烯，自润滑性能最好，但尺寸稳定性比较差，特别是摩擦生热导致的热变形量容易引发安全事故。

虽然有不少专利和文献报道了如何通过配方、工艺等手段来兼顾材料的各方面性能，例如现有技术公开了酚醛-聚氨酯复合体系，通过聚氨酯纤维丝浸胶的工艺，表明解决了材料承载和韧性方面的问题，但由于浸胶热压法，材料内部聚氨酯纤维和酚醛树脂存在区域差异性，并不是均质材料，在使用过程存在开裂风险，安全性较差；现有技术公布了改性聚醚砜的方法，通过引入热塑性的聚氨酯来增韧，虽然通过密炼、挤出造粒及注塑成型工艺能够增加两种高分子之间的混溶性，材料整体均一性有了明显改善，但由于是简单的物理共混，随着时间会逐渐迁移分相，从而性能发生变化，摩擦稳定性并不高；现有技术提供了双层结构的聚氨酯的思路，低硬度聚氨酯充当摩擦层，高硬度聚氨酯为外层支撑，通过调节摩擦层的厚度来调节承载能力，而外层也可以换用任何硬质的高分子，以另一种思路来平衡承载和韧性，但依然只能应用于那些对聚氨酯介质影响不大的工况，而且在高承载需求时要求摩擦层材料厚度非常小，一旦磨损将无法保障后续的安全可靠性，风险系数更大。

发明内容

为解决现有技术中高分子材料轴承性能在承载、韧性、耐介质、尺寸稳定性等综合方面存在的无法兼顾的顽疾，提供了一种高承载高韧性超耐磨自润滑高分子复合材料及其制备方法，并可以根据所需形式制作成轴承。

根据本申请的第一方面，提供一种高分子复合材料。该高分子复合材料具有热膨胀系数低、高尺寸稳定性(水、润滑油等介质)、耐酸碱等常规溶剂、耐高低温、耐辐照等优点。并可以根据实际所需形式，方便的制成轴承等形式。

一种高分子复合材料，所述高分子复合材料由聚氨酯中的双键和聚芳醚酮中的热氧发生氧自由基交联聚合，并和聚四氟乙烯接枝形成网状形式的交错的大分子链。

可选地，所述聚氨酯、聚芳醚酮和聚四氟乙烯的质量比为：

5～30：50～100：0.5～10。

可选地，所述聚氨酯、聚芳醚酮和聚四氟乙烯的质量比为：

4～25：50～60：3～6。