[发明专利]自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种芳香聚酰胺浆粕增强芳香聚酰胺树脂自润滑复合材料及其制备方法。

聚合物基复合材料具有重量轻、耐腐蚀及性能可设计等许多优点，已大量应用于军事、航空航天等高科技领域，以及汽车、建筑材料、体育器材等民用领域。其作为自润滑复合材料的应用及需求也日益广泛，并对性能提出了更高的要求，不仅要求材料具有优异的摩擦磨损性能，同时还要求其具有良好的物理机械性能。

同属于全芳香族聚酰胺的聚间苯二甲酸间苯二胺树脂(PMIA树脂)和聚对苯二甲酸对苯二胺浆粕(PPTA浆粕)均具有机械强度高，耐温性好、耐溶剂性强等优异性能。此外，PPTA浆粕还有易于分散的特点。基体树脂与纤维的相容性是影响纤维增强树脂复合材料物理机械性能的重要因素之一。上述的两种材料除具有各种优良的性能外，还有相似的化学组成及结构，也就是说树脂基体与纤维应有良好的相容性。

本发明的目的在于提供一种新型的纤维增强聚合物基自润滑复合材料，它具有优良的物理机械性能及低摩擦，耐磨损的特性，可以用作机械设备的滑动部件。

本发明的另一个目的在于提供一种自润滑复合材料的制备方法。

本发明通过如下措施实现：

本发明系多组分，主要由聚间苯二甲酸间苯二胺树脂基体，聚对苯二甲酸对苯二胺浆粕、固体润滑剂及改性剂等组成，主要组成为(重量百分比)：

聚间苯二甲酸间苯二胺树脂                      55-85％

聚对苯二甲酸对苯二胺浆粕                      5-35％

      固体润滑剂                              5-30％

      二氧化硅                                0-5％

   氟化镧或/和氟化铈                          0-5％

本发明的全芳香聚酰胺基体为PMIA树脂，其分子结构式如式(Ⅰ)。全芳香聚酰胺浆粕为PPTA浆粕，其分子结构式如式(Ⅱ)。  式(Ⅰ)PMIA分子结构式                           式(Ⅱ)PPTA分子结构式

本发明的固体润滑剂由石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯组成，三种组分可同时或单独存在。二硫化钼经除油处理，粒度小于400目。石墨的粒度小于400目。聚四氟乙烯的粒度小于65目。氟化镧或氟化铈，粒度小于200目。二氧化硅为纳米级，小于100个纳米。本发明通过如下方法来制备：

本发明的复合材料制备依次包括浆粕分散、混料、干燥、冷压、烧结、保压、冷却、脱模、加工制样等过程。

1．将PMIA树脂、PPTA浆粕及各种填料在80-90℃的真空烘箱中予烘1-2小时，将各组分按配方称重。

2．原料分散及混合

原料分散及混合分湿法混合和干法混合。

湿法混合是先用超声波将PPTA浆粕在无水乙醇中进行初步分散，然后加入石墨、二硫化钼等填料进一步分散浆粕，再加入PMIA树脂粉及其它填料进行分散。将上述混合料在50-60℃下烘干，在混料机中将原料进一步分散，并使原料的混合均匀。于100-110℃的真空烘箱中处理混合料2～4小时以除去乙醇和湿气。

干法混合是先用混料机将石墨、二硫化钼等填料予分散PPTA浆粕，然后加入PMIA树脂及其它填料进一步分散浆粕，并使原料混合均匀。最后于100-110℃的真空烘箱中干燥处理1～2小时以除去湿气。

3．压制

将混合好的原料装模，在室温下予成型(压力为60～120MPa)，以2-3℃/min的升温速度加热至300～330℃后热压(60～120MPa)，保压(30～90分钟)，自然冷却，脱模、加工制样。本发明材料的基本性能如下：