[发明专利]玄武岩纤维增强聚合物基自润滑材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种玄武岩纤维增强聚合物基自润滑材料及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺是20世纪50年代发展起来的耐热性较高的一类高分子材料，耐高温、耐辐射，且具有优良的械性能和摩擦学性能，被誉为“塑料之王”尤其在高温、高压和高速等苛刻环境下具有优异的减摩润滑特性，已在航空、航天、电器、机械、化工及微电子等高技术领域得到了广泛应用。聚酰亚胺的应用领域非常广泛，其制品主要以薄膜和模压件形式存在。其中，模压件主要用于高温无润滑轴承的制造，具有较高的使用价值。纯聚酰亚胺的自润滑性能相对较差，在某些苛刻条件下难以满足要求，为此，因而对于现有聚酰亚胺进行改性成为当前研究的热点。

国内目前的聚合物自润滑材料主要存在两个问题：一是强度不够，二是价格昂贵。国内现有相关专利有：03141663.2芳纶纤维/聚酰亚胺复合材料及其制备方法、200410053664.0稀土改性碳纤维/聚酰亚胺复合材料制备方法、00119685.5短切纤维增强聚酰亚胺模塑料及其制备方法200410032159.8一种短纤维增强聚酰亚胺复合材料及制备方法和用途、200510112204.5稀土改性玻璃纤维/聚酰亚胺复合材料的制备方法。

发明内容

本发明目的是提供一种玄武岩纤维增强聚合物基自润滑材料及其制备方法，该材料具有良好的机械强度、良好的自润滑性能以及较长的使用寿命。

本发明的目的通过如下措施来实现：

本发明的材料是由树脂基体、增强体和固体润滑剂构成组成。选用聚酰亚胺做树脂基体是因为其耐高温、耐辐射，且具有优良的机械性能和摩擦学性能；选用玄武岩纤维做增强体是因为其成本低、力学性能好、导热系数好、摩擦学性能优越；选用二硫化钼做固体润滑剂是因为其热稳定性和化学稳定性好且减摩性能优秀。

一种玄武岩纤维增强聚合物基自润滑材料，其特征在于该材料的组成和质量分数为：聚酰亚胺30～50％、短切玄武岩纤维10～30％以及二硫化钼30～60％。

本发明采用的聚酰亚胺为单醚酐型，分子中具有十分稳定的苯环和柔顺的醚键结构，有较低的摩擦系数及良好的耐磨性能。其结构单元为：

本发明的玄武岩纤维增强聚合物基自润滑材料价格低并且具有良好的自润滑性能。

一种玄武岩纤维增强聚合物基自润滑材料的制备方法，其特征在于该方法将聚酰亚胺、二硫化钼做润滑添加剂以及短切玄武岩纤维混合均匀；放入模具中热压成型，模压温度360～380℃，压力35～40MPa，自然冷却。

上述的制备过程中，聚酰亚胺的粒径为50～75μm；二硫化钼的粒径为50～75μm；玄武岩纤维的纤维直径13μm，长度4～6mm。

本发明制备的玄武岩纤维增强聚合物基自润滑材料机械强度高，摩擦系数小、磨损率低等特点，具有良好的润滑性能和机械性能，可以通过使接触面产生轻薄均一的转移膜的方法解决聚酰亚胺材料摩擦系数高，提高了材料的减摩耐磨能力，延长材料使用寿命。

本发明材料的主要性能指标如下：

1.表面硬度(HB)：≥80

2.大气下摩擦系数：0.09～0.11

3.大气下体积磨损率：≤7.5×10^-7mm³/N·m

4.压缩强度：≥160MPa；压缩弹性模量：≥6000MPa

5.弯曲强度：≥80MPa；弯曲弹性模量：≥1.4GPa

采用二硫化钼改善聚酰亚胺摩擦学性能，同时采用用短切玄武岩纤维填充，保证材料具有良好的机械性能，同时所选用的玄武岩纤维成本远远小于其他纤维填充材料，进而材料的成本大大降低。该材料可加工为滑片，轴承等使用，提高了材料的减摩耐磨能力，延长材料使用寿命。

具体实施方式

实施例1

(1)选用聚酰亚胺做树脂基体，质量分数：30％；

(2)选用短切玄武岩纤维做增强体，质量分数：20％；

(3)选用二硫化钼做润滑添加剂，质量分数：50％；

(4)先将聚酰亚胺和二硫化钼混合均匀，然后加入短切玄武岩纤维，充分混合均匀；

(5)将混好的模料倒入模具中热压成型，模压温度360℃，压力35MPa，自然冷却。

实施例2

(1)选用聚酰亚胺做树脂基体，质量分数：40％；

(2)选用短切玄武岩纤维做增强体，质量分数：10％；

(3)选用二硫化钼做润滑添加剂，质量分数：50％；