[发明专利]一种自润滑织物衬垫复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种自润滑织物衬垫复合材料及其制备方法和应用，属于自润滑材料技术领域。本发明利用聚四氟乙烯的低温润滑特性，将聚四氟乙烯作为低温固体润滑剂，为自润滑织物衬垫提供低温(‑200℃)条件下的润滑；同时利用多壁碳纳米管的良好承载能力以及其在高温条件下的润滑特性，将多壁碳纳米管作为中高温润滑剂，保证了自润滑织物衬垫低于400℃以下的润滑特性。本发明将纳米聚四氟乙烯和多壁碳纳米管作为不同温度段的固体润滑剂，在二者协同作用下同时使用具有特定结构的聚酰亚胺作为粘结剂，赋予自润滑织物衬垫复合材料优异的耐高低温润滑特性，得到了适用于高低温重载条件下的自润滑织物衬垫复合材料。

技术领域

本发明涉及自润滑材料技术领域，尤其涉及一种自润滑织物衬垫复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

润滑技术是保证空间运载工具和飞行器安全可靠运行的关键技术之一，空间润滑材料与技术同航天工程的成败直接相关，对有效载荷下的使用寿命具有重要影响。航天器的环境温度一般在-150℃～150℃的范围内变化。诸如红外或远红外探测器、液氧泵和液氢泵等都是在超低温下工作。在航空航天发动机的操作和控制系统中，有大量低速的往复摆动的关节轴承，工作在动态的高温/低温交变和重载条件下，其性能对航天器整体性能极为关键，需要不断提高其使用寿命和可靠性。由于受到高低温环境的影响，该轴承常采用脂润滑。但是润滑脂的工作温度范围一般为-20～120℃，过高温度则会加速破坏其结构，缩短润滑脂的使用寿命，破坏了润滑条件，导致轴承磨损增大，进而增大了扭矩；过低温度促使摩擦副之间的摩擦系数变大，扭矩也会增大。

基于上述分析，润滑脂难以满足在-150℃～150℃乃至更苛刻环境条件下的关节轴承润滑需求。然而自润滑织物衬垫以自身粘结剂的可选择性以及多种固体润滑剂的复配优化方式，不仅能提供优异的耐高低温性能，而且具备良好的自润滑以及耐磨损特性，更重要的是兼具较长的保存周期。目前，虽然有关于自润滑织物衬垫的报道，但是多数都是强调各种固体润滑剂的复配优化，极少关注于粘结剂的选择。例如公开专利CN 109837132 A以及 CN105367993A中涉及的胶粘剂均为酚醛树脂。由于酚醛树脂具备优异的耐热性能而被广泛用作粘结剂，而在经历高低温循环(-50～200℃)之后其粘结性能有所下降，势必导致润滑失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自润滑织物衬垫复合材料及其制备方法和应用，所述自润滑织物衬垫复合材料具有优异的耐高低温润滑特性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种自润滑织物衬垫复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将3,4’-二氨基二苯醚、1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷、有机非质子溶剂和均苯四甲酸二酐混合，进行聚合反应，得到聚酰胺酸溶液；

将所述聚酰胺酸溶液与纳米聚四氟乙烯和多壁碳纳米管混合，进行分散，得到浸渍液；

将所述浸渍液涂覆于混纺纤维布表面，得到复合织物；

将所述复合织物进行固化成型，得到自润滑织物衬垫复合材料。

优选的，所述3,4’-二氨基二苯醚和1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的摩尔比为(1～9):1；

所述均苯四甲酸二酐的摩尔量与3,4’-二氨基二苯醚和1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷的总摩尔量之比为1:1。

优选的，所述有机非质子溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺或N，N-二甲基乙酰胺；所述聚酰胺酸溶液的固含量为15～20％。

优选的，所述聚合反应在氮气氛围下进行，所述聚合反应的温度为室温，所述聚合反应的时间为12～36h。