[发明专利]一种聚醚醚酮多元纳米润滑复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种聚醚醚酮多元纳米润滑复合材料，其特征在于，按重量份数计，所述复合材料包括：50‑80份聚醚醚酮，10‑25份丁苯橡胶，15‑35份纳米聚四氟乙烯，30‑50份复合纳米粒子。本发明所制备的聚醚醚酮多元纳米润滑复合材料在起到抗磨减摩作用的同时仍具有良好的机械性能。

技术领域

本发明涉及复合材料固体润滑技术领域，具体涉及一种聚醚醚酮多元纳米润滑复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

发生相对运动、接触的零件或机械都会发生摩擦磨损，摩擦磨损是造成能源与材料大量损耗的主要因素。摩擦致使大量能量消耗，大大地降低机械效率。据统计估算，全球约有30％的能源都消耗于克服摩擦。摩擦会使相对运动的组件的摩擦表面产生磨损，致使组件的配合间隙增大，最终影响机器的使用寿命与精确度。因此，设法降低摩擦磨损是延长机械设备使用寿命、节约能源、保护环境行之有效的方法。

相对于其他种类工程塑料，聚醚醚酮(PEEK)在耐高低温、机械性能、化学品腐蚀、阻燃等方面性能优异，因此将其广泛地应用于航空航天、汽车制造、电子电器、医疗和食品加工等领域。但是，当将单一PEEK作为润滑材料用于复杂工况时难以满足使用要求，必须在保持其良好机械性能的同时降低摩擦系数、提高抗磨损能力。

近年来，二维(2D)层状纳米材料作为新兴的润滑添加剂在机械系统的减摩抗磨性能方面有着广阔的应用前景。这些纳米材料的层间通过弱范德华相互作用达到稳定结构，在剪切力作用下相邻层之间易于滑动，从而提高润滑效率；同时，纳米材料的层内原子通过共价键结合，赋予其单层结构高模量和高强度，以延长其稳定性。纳米材料在降低摩擦副表面的损伤的同时还能够进入摩擦副之间，摩擦副之间的纳米颗粒在摩擦表面滑动挤压下与基体材料发生化学反应，生成修复膜，预防基体材料进一步磨损。但是纳米材料本身存在着与基体相容性差且与摩擦副结合力弱的问题，从而难以有效发挥其润滑效果，难以实现长久减摩耐磨。

因此，开发一种能够稳定分散到聚醚醚酮中的纳米润滑添加剂，同时有效改善聚醚醚酮的抗磨损性能是该领域研究人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种聚醚醚酮多元纳米润滑复合材料；

本发明的另一目的在于提供上述复合材料的制备方法；

本发明的再一目的在于提供上述复合材料作为固体润滑材料在铁路机车轮缘中的应用。

本发明提供的聚醚醚酮复合材料具有较低的摩擦系数和良好的耐磨性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案。

一方面，本发明提供一种聚醚醚酮多元纳米润滑复合材料，其中，按重量份数计，所述复合材料包括：50-80份聚醚醚酮，10-25份丁苯橡胶，15-35份纳米聚四氟乙烯，30-50份复合纳米粒子；

优选地，按重量份数计，所述复合材料包括：60-80份聚醚醚酮，10-20份丁苯橡胶，20-35份纳米聚四氟乙烯，40-50份复合纳米粒子；

优选地，按重量份数计，所述复合材料包括：80份聚醚醚酮，15份丁苯橡胶，30份纳米聚四氟乙烯，45份复合纳米粒子；进一步优选地，按重量份数计，所述复合材料包括：80份聚醚醚酮，25份丁苯橡胶，35份纳米聚四氟乙烯，50份复合纳米粒子。

优选地，所述纳米聚四氟乙烯的粒径为50-100nm；

优选地，在所述聚醚醚酮多元纳米润滑复合材料中，所述复合纳米粒子通过包括以下步骤的方法制备：

(1)银负载六方氮化硼纳米片制备：

S1-1：将比例为(1.0～2.5)g：(1.0～2.5)g：(50～80)ml的六方氮化硼纳米片、油酸钠和二甲基甲酰胺超声分散30-90min，得到分散液M；