[发明专利]一种聚酰胺-酰亚胺/液晶聚合物合金固体自润滑耐磨涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚酰胺‑酰亚胺/液晶聚合物合金固体自润滑耐磨涂料及其制备方法，所述耐磨涂料由以下按重量份计材料组成：聚四氟乙烯1～13%、二硫化钼5～8%、碳化硅陶瓷5～10%、氮化硼5～10%、石墨5～10%、余量为有机溶剂。所述聚四氟乙烯为1～15µm颗粒，碳化硅陶瓷和氮化硼陶瓷为纳米级粉末，石墨和二硫化钼为3～5µm颗粒。本发明制备自润滑涂料，不仅在低温下具有较低的摩擦系数，而且在摩擦热量累积造成工作温度升高的状态下，依靠液晶聚合物熔融产生相变成为液晶相，吸收了大量的摩擦热从而避免了热量的累积所导致的高分子粘结相的热老化现象的发生，同时，液晶相的出现也大大降低了涂层的摩擦系数，进而在高温下依然保持良好的减摩效果。

技术领域

本发明涉及聚合物材料制备技术领域，具体是一种聚酰胺-酰亚胺/液晶聚合物合金固体自润滑耐磨涂料及其制备方法。

背景技术

耐磨涂层中的抗磨损性能和摩擦系数是评价涂层耐磨能力的关键的指标。表面涂层一旦被磨耗完毕，则无法为相对运动中的工件继续提供有效保护。因此，从应用的角度考虑，无论在何种使用条件下涂层的抗磨损性能必须良好，摩擦系数足够低。聚酰胺-酰亚胺(简称PAI)最早是美国Amoco公司于1964年为改进聚酰亚胺的可加工性成型而开发的一个改性品种，它是一种非结晶的耐高温工程热塑性树脂，分子链上同时含有柔性的酰胺基团和耐热的酰亚胺基团的聚合物，其化学结构通式如图1所示。

由于分子中同时具有耐热的芳杂环亚胺基团和柔性的酰胺基团，因此不但具有聚酰亚胺优良的耐热性、介电性、机械性能、耐蠕变性、耐辐射性和化学稳定性，同时具有聚酰胺优异的力学性能及可加工性能，是一种性能卓越的工程材料，在航空、航天、运输、化工设备以及电子工业等领域得到广泛的应用，比如漆包线漆、集成光路材料、纳米复合材料、制备分子印迹。采用聚酰胺-酰亚胺制备的固体涂层尽管有较好的减摩效果，且无需添加润滑油即可实现无油工况下的润滑作用，提高了设备的使用寿命，但是，在经受载荷和高速旋转的零件由于热量的累积造成高温下摩擦系数的提高，严重的影响到设备使用工况的恶化。提高固体润滑涂层高温下依然保持较低摩擦系数的研究成为近年来研究的热点。

1981年，Barchan通过对骨关节滑液、鱼鳞的粘液、血液以及涂在金属表面的液晶混合物研究中发现，当这些物质处在液晶态时，均有非常好的润滑性，但在清亮点以上这种润滑效果就没有了。这种奇特的现象引起了人们进一步研究制造人造骨关节滑液和新型高效工业润滑剂的兴趣。

为了达到降低能耗的目的，要求在两个运动平面之间有高载荷能力和低剪切阻力的润滑介质。从结构上看，液晶恰能同时满足这两个条件：当两表面相对运动速率较低时(低剪切速率)时，来自两固体摩擦副的压力是巨大的，但在垂直于运动表面方向上，液晶分子排列的长程取向使之呈现固体的抗压性能，阻止摩擦表面间的直接接触从而能支撑摩擦副，阻止其相互靠近；在滑动剪切方向，液晶在高载荷下在高剪切速率下，它又呈现出低粘度的液体流动性，而能获得低的剪切阻力。液晶聚合物被当作一种新型润滑介质并在越来越多的领域中得到了广泛的使用。

本发明专利基于液晶聚合物在高温下可以吸收摩擦产生的热量而发生相变，转移了摩擦热从而降低了高分子材料粘结相在高温状态下热老化带来的负面影响，另外，由于液晶聚合物吸收了摩擦热而产生熔融由固态变成液晶态，从而降低了固体润滑涂层在高温状态下的摩擦系数，从而实现了固体润滑涂层低温和高温状态下优良的耐磨特性，延长了使用寿命。同时，由于液晶聚合物具有较高的阻尼系数，也降低了固体润滑涂层在工况下的噪声。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚酰胺-酰亚胺/液晶聚合物合金固体自润滑耐磨涂料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种聚酰胺-酰亚胺/液晶聚合物合金固体自润滑耐磨涂料，所述耐磨涂料由以下按重量份计材料组成：聚四氟乙烯1～13％、二硫化钼5～8％、碳化硅陶瓷5～ 10％、氮化硼5～10％、石墨5～10％、余量为有机溶剂。