[发明专利]纳米微粒填充耐磨材料及制备方法

说明书

本发明是关于一种耐高温耐磨自润滑纳米微粒填充高分子材料及其制备工艺。

自润滑材料是摩擦学领域近年来为解决特定工况条件下材料的摩擦磨损问题而发展起来的一类具有特殊用途的新材料。普通高分子自润滑复合材料和其它常规整体固体润滑材料在干摩擦条件下的极限PV值一般不超过3～5MPa.m/s，如何解决干摩擦更高PV值工况条件下材料的摩擦磨损问题，是当今尖端科技的发展所迫切需要解决的重大技术难题。

各种填料填充增强高分子复合材料作为一大类材料在许多领域获得了广泛的应用，解决了许多其它材料所不能解决的重大技术难题。纳米材料体系自本世纪八十年代诞生以来，它所具有的独特性质和新的规律，以使人们认识到这一领域是跨世纪材料科学研究的热点，它的发展为常规复合材料的研究和发展增添了新的内容。目前，纳米材料在金属和陶瓷材料领域已有了较大的发展，而在高分子材料领域的研究和应用刚刚起步，国内外尚未见到有关纳米氮化硅、碳化硅和二氧化硅在高分子聚合物中的研究和应用报道。尤其是该类填充材料作为耐高温耐磨自润滑材料，从组成和结构上考虑其摩擦学特性，更尚未见到文献和专利报道。

本发明的目的是提供一种耐高温、低密度、耐磨自润滑的纳米微粒填充高分子复合材料，解决高速重载大PV值干摩擦工况条件和特殊环境下材料的适应性问题和有关的摩擦学问题。

本发明的另一个目的是提供上述耐高温耐磨自润滑纳米微粒填充高分子复合材料的制备工艺。

本发明的目的通过如下措施来实现。

本发明的纳米微粒填充增强高分子复合材料的组成(wt％)：

        聚醚醚酮                              35～90

        聚芳醚砜                              0～50

        聚    砜                              0～30

        聚酰亚胺                              0～50

        纳米氮化硅                            2.5～20

        纳米碳化硅                            0～20

        纳米二氧化硅                          0～20

本发明优先选用的组成(wt％)：

        聚醚醚酮                              55～80

        聚芳醚砜                              10～25

        聚    砜                              5～20

        纳米氮化硅                            2.5～10

        纳米碳化硅                            2.5～10

        纳米二氧化硅                          2.5～10

上述纳米微粒填充增强耐高温耐磨自润滑高分子复合材料最好选用微粒直径小于80nm的纳米碳化硅、纳米氮化硅和纳米二氧化硅。

聚醚醚酮的粘度为η＝0.6～1.1。优先选用粉末直径小于100μm的聚醚醚酮PEEK原粉，其结构式如下：

聚芳醚砜的粘度为η＝0.16～0.90。优先选用在其主链上附有圈型侧基的改性聚芳醚砜PES-C，其结构式如下：

所用聚砜的粘度最好为η＝0.16～0.60。

聚酰亚胺为可溶性聚酰亚胺。

本发明的制备工艺如下：

1.对市售的聚醚醚酮原粉用150目筛子进行筛分，所得聚醚醚酮粉的直径小于100μm。

2.按如下比例(wt％)  称取各组分：

        聚醚醚酮                              35～90

        聚芳醚砜                              0～50

        聚    砜                              0～30

        聚酰亚胺                              0～50