[发明专利]一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及润滑密封材料技术领域，尤其涉及一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的聚四氟乙烯复合材料，按照质量份数计，包括以下制备原料：聚四氟乙烯树脂60～70份；锡青铜粉20～30份；聚酰亚胺5～10份；玻璃纤维1～5份；石墨1～5份；无机纳米填料0.5～2份；偶联剂0.05～0.2份；所述聚四氟乙烯树脂、锡青铜粉、聚酰亚胺、玻璃纤维和石墨的粒径为微米级。所述聚四氟乙烯复合材料能够兼具较高的强度和韧性。

技术领域

本发明涉及润滑密封材料技术领域，尤其涉及一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

中国工程院在“摩擦学科学与工程应用现状与发展战略研究”报告指出，全球约1/3的一次能源被摩擦消耗，60％的机器零部件失效由磨损导致。摩擦磨损不仅造成大量的材料和部件浪费，而且可能直接导致灾难性的事故。随着新型装备服役条件愈发苛刻，宽温域、重载、高速、强冲击及不良润滑等苛刻工况对材料的润滑抗磨性能提出了极高的要求。

聚四氟乙烯耐磨复合材料以其优异的可设计性，作为抗磨损部件在高端装备气液压伺服系统中有着广泛的应用。但传统聚四氟乙烯耐磨复合材料存在承载能力弱、耐磨性差等问题，无法满足使用要求，必须进行填充改性才能满足苛刻工况的使用要求。为了提高其承载能力和耐磨性，现有技术一般通过添加纤维、固体润滑剂及其他特种纳米功能填料来实现，但是其在填充上述填料后，其拉伸强度和韧性都下降，很难实现高承载能力与高的断裂伸长率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚四氟乙烯复合材料及其制备方法和应用，所述聚四氟乙烯复合材料能够兼具较高的强度和韧性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚四氟乙烯复合材料，按照质量份数计，包括以下制备原料：

所述聚四氟乙烯树脂、锡青铜粉、聚酰亚胺、玻璃纤维和石墨的粒径为微米级。

优选的，所述偶联剂包括三甲氧基硅烷N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺和/或3-氨丙基三乙氧基硅烷。

优选的，所述无机纳米填料包括纳米碳化硅、纳米氮化硅和纳米二氧化硅中的一种或几种；

所述无机纳米填料的粒径为15～40nm。

优选的，所述聚四氟乙烯树脂的粒径为50～100μm；

所述锡青铜粉的粒径为1～2μm；

所述聚酰亚胺的粒径为38～45μm；

所述玻璃纤维的直径为8～14μm，长径比为(8～10)：1；

所述石墨的粒径为1～10μm。

优选的，所述锡青铜粉的牌号为663。

本发明还提供了上述技术方案所述聚四氟乙烯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将偶联剂、无机纳米填料、玻璃纤维、聚四氟乙烯树脂、聚酰亚胺、石墨、锡青铜粉和无水乙醇混合，得到混合料；

将所述混合料压制成型，得到毛坯料；

将所述毛坯料进行烧结，得到所述聚四氟乙烯复合材料；

所述聚四氟乙烯树脂、锡青铜粉、聚酰亚胺、玻璃纤维和石墨的粒径为微米级。

优选的，所述偶联剂与无水乙醇的质量比为1：(2000～4000)。

优选的，所述压制成型包括依次进行的正向压制和倒立压制；

所述正向压制的压力为15～25MPa，保压时间为1～6min；