[发明专利]一种油污自清洁复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种油污自清洁复合材料及其制备方法，基于亲油纳米颗粒填充相的复合材料包括以下组分：亲油纳米颗粒、聚合物基体。与现有金属基和聚合物基摩擦材料技术相比，本发明采用亲油纳米颗粒与聚醚醚酮，按照一定的方法将其分散混匀，经过冷压烧结成型或热压成型或挤出和注塑成型形成一种能够自发吸油的新型油污自清洁复合材料。分散在基体中的亲油纳米颗粒有效地清除复合材料表面的润滑油等介质，一方面防止了油介质对摩擦表面的污染，另一方面保证复合材料良好的机械性能和摩擦磨损性能，该复合材料具有良好的油污自清洁性能，可广泛应用于航空、机械、化工、交通等领域，特别是涉水涉油特殊工况环境中，因此该材料的应用前景非常广阔。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，尤其涉及一种油污自清洁复合材料及其制备方法。

背景技术

聚醚醚酮是一种具有耐磨、耐温、耐水解和耐腐蚀的热塑性聚合物材料，被广泛应用于航空航天、机械制造、交通运输等领域。通过钛酸钾晶须、碳纤维、纳米颗粒等增强，其力学性能、热学性能得到极大提高。近年来，聚合物基摩擦材料有了越来越广泛的应用。然而，此类材料存在着在涉水涉油工况中易发生粘附而造成事故的风险。因此，要求其在各种复杂工况下能够稳定使用，特别是在涉油工况下的使用。经表面处理的亲油纳米颗粒可以是实心或者多孔结构，内部孔隙结构丰富的多孔性物质，具有许多独特的性质，因此被广泛用在催化、吸附、分离等领域。硅铝酸盐纳米颗粒可形成多孔骨架，其具有优异的耐高温性和机械性能。将亲油纳米颗粒与聚醚醚酮复合，既可以增强材料的机械性能和力学性能，又可以使其表现出油污自清洁性能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种油污自清洁复合材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种油污自清洁复合材料，包括如下组分：

亲油纳米颗粒填充相 5～50wt％

聚合物基体 50～95wt％

所述亲油纳米颗粒填充相为表面经处理过的实心或具有微孔、介孔的颗粒，所述聚合物基体是聚醚醚酮。

进一步，所述的亲油纳米颗粒填充相为粒径0.1～100μm，硅铝比20～3000，孔径0.55～6nm的颗粒。

进一步，所述的聚合物基体粒径为200～800目。

一种基于亲油纳米颗粒的复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将表面经过一定处理的亲油纳米颗粒和聚醚醚酮粉末在一定温度下干燥3小时，取一定配比的亲油纳米颗粒和聚醚醚酮粉末置于球磨罐中，加入一定量乙醇溶液和磨球，在一定转速下进行湿法球磨混合。

(2)将混合后的复合粉末在一定温度下干燥6小时，过筛100目，即得所需的复合粉末，将复合粉加入模具中进行冷压，在10～70MPa压力下压制并保压5～60分钟，得到块体材料。

(3)将得到的块体材料在真空管式炉中烧结，或在等离子真空烧结炉中烧结，得到复合材料。

优选地，所述步骤(1)中亲油纳米颗粒与聚合物基体按质量比1︰5加入至球磨机中；球磨机转速为200～300转/分钟；球磨时间2～4小时。

优选地，所述步骤(2)中的压制压强为10～30MPa。

优选地，所述步骤(3)中的烧结所述的烧结在真空管式炉中进行，烧结温度为320～360℃，或在等离子真空烧结炉中进行，加压5～10MPa，烧结温度220～280℃。烧结过程中对烧结管体进行抽真空处理，烧结过程中确保微孔在烧结后具有强吸附作用。

优选地，所述步骤(3)中的块体材料被碳纸包裹，确保模具的导电性。