[发明专利]混杂连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种混杂连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料及其制备方法，所述混杂连续纤维定义为连续纤维和连续聚四氟乙烯纤维混杂，按重量百分比，所述复合材料包括杂萘联苯结构聚芳醚树脂20％‑50％、连续纤维10％‑40％和连续聚四氟乙烯纤维10％‑40％。本发明以杂萘联苯聚芳醚树脂为基体，采用连续纤维和连续聚四氟乙烯纤维为增强体，其中连续聚四氟乙烯纤维兼具润滑作用，协同提高复合材料的整体摩擦磨损性能。该种方法可根据浸胶工艺、铺层方式灵活设计复合材料成分、结构与性能，制备工艺简单，易于规模化生产。

技术领域

本发明属于聚合物基固体自润滑复合材料科学技术领域，涉及一种混杂连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚树脂基耐磨自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

树脂基复合材料由于具有高比强度、耐腐蚀和自润滑等固有的优势，被广泛应用于各种摩擦件中，如保持架、齿轮和干滑动轴承等。人们普遍认为，树脂基复合材料的摩擦学性能可以通过加入各种填料或增强纤维来改善。然而，短切纤维增强热塑性树脂基耐磨自润滑复合材料在实际使用过程中往往不能满足力学性能的要求，在增加耐磨填料改善摩擦磨损性能的同时会降低其力学性能，使得两者不能兼顾。

与短纤维相比，连续纤维增强体可以实现更高的纤维体积分数和更有效的载荷传递，从而有效提高聚合物复合材料的承载能力和耐磨性。为了改善连续纤维增强树脂基复合材料的摩擦磨损性能，传统的做法往往是以一种连续纤维作为增强体，一种或几种固体润滑剂作为填料，但存在一些问题，如连续纤维往往不能起到耐磨自润滑的效果、润滑剂难以有效附着于纤维表面等，也限制了设计的灵活性。其中，连续纤维增强PEI复合材料采用溶液浸渍工艺制备预浸料，但其使用温度低于200℃；连续纤维增强PEEK复合材料采用熔融浸渍工艺，但熔融粘度大，与纤维界面结合性差，填料难以起到良好的润滑作用。

以聚四氟乙烯(PTFE，亦称为氟伦)为代表的一类固体润滑材料已被广泛用于自润滑结构设计之中，但是，单一聚四氟乙烯纤维应用于润滑材料虽有优异的高化学稳定性、宽温域使用范围、极低的摩擦系数和低温延展性，但其机械强度低、线膨胀系数大、成型和二次加工困难、磨耗高、耐蠕变性差是目前限制其广泛应用的主要原因。

因此，研发兼具耐高温、高耐磨、润滑性能好且力学性能优异的树脂基复合材料，使其作为摩擦件应用于航空、航天、机械、电子等领域，具有重要的应用价值。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了混杂连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料及其制备方法，该复合材料以耐高温的杂萘联苯结构聚芳醚树脂为基体，以混杂连续纤维为增强体，通过溶液浸渍法制备预浸片，最后将不同的预浸片按照所需厚度进行铺层，模压成型得到混杂连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料。该复合材料实现了摩擦性能和力学性能兼顾，具有耐高温、高耐磨、长寿命、抗疲劳、自润滑的特性。

为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种混杂连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料，所述混杂连续纤维定义为连续纤维和连续聚四氟乙烯纤维混杂，按重量百分比，所述复合材料包括杂萘联苯结构聚芳醚树脂20％-50％(例如，12％、15％、20％、25％、28％)、连续纤维10％-40％(例如，10％、20％、30％、35％、40％)和连续聚四氟乙烯纤维10％-40％(例如，10％、15％、20％、30％、35％、38％)；

其中，所述杂萘联苯聚芳醚树脂是杂萘联苯共聚芳醚砜(PPBES)、杂萘联苯聚醚酮(PPEK)、杂萘联苯聚醚砜(PPES)、杂萘联苯聚醚腈(PPEN)、杂萘联苯聚醚酮酮(PPEKK)、杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)、杂萘联苯聚醚腈砜(PPENS)、杂萘联苯聚醚腈酮酮(PPENKK)、杂萘联苯聚醚砜酮酮(PPESKK)、杂萘联苯聚醚腈砜酮(PPENSK)、杂萘联苯聚醚腈砜酮酮(PPENSKK)中的一种或两种以上混合物；

所述连续纤维包括但不限于聚对苯撑苯并噁唑纤维(PBO)、碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)、玄武岩纤维(BF)和芳纶纤维中的一种或多种。