[发明专利]聚苯硫醚发汗式润滑耐磨复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的快速发展，航空航天、机械制造、交通运输等工业部门对高性能塑料的耐磨性，高温性等提出了越来越苛刻的要求。聚苯硫醚（PPS）是一种结晶性热塑性特种工程塑料，具有优良的高温稳定性（熔点280℃）、耐化学腐蚀性、阻燃性及良好的机械性能等特性。然而，传统PPS及其复合材料不适合作为摩擦件，因为PPS存在摩擦系数偏高的缺陷。较高的摩擦系数导致摩擦过程中生热很快，导热困难，聚热严重，温度甚至超过PPS复合材料的使用上限而使材料快速失效。因此，国内外研究者利用固体润滑剂、纤维、微米颗粒、纳米粉体等对其进行改性处理，一定程度上降低了材料的摩擦系数，增加了材料的耐磨性能。然而到目前为止，研究开发的各种PPS复合材料仍难以满足高载荷、低摩擦、高耐磨的摩擦学需求。

PPS具有较高的力学强度，适合作为骨架材料。以PPS为骨架的多孔含脂材料，在常态下能够吸入并存储润滑油，而在工作中因温度和压力的作用又能够连续稳定地提供润滑油，可以长时间不换油而起到良好的自润滑作用，显著降低了摩擦系数，提高材料的耐磨性及使用寿命。 日本专利（公开号JP241364）提及到一种利用碳酸钠、苯甲酸钠制备多孔聚苯硫醚材料。但是提供的造孔方式简单，孔隙率大，孔结构单一，材料强度低，无法满足较高载荷、速度等恶劣条件下的摩擦学应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种以聚苯硫醚为骨架的多孔含油脂材料，该材料在保证聚苯硫醚力学强度的基础上，具有自润滑性能优越，磨损率低，摩擦系数小的特点。

本发明的另一目的是提供本发明产品的制备方法。

 为实现上述发明目的，本申请采用的技术方案是：一种聚苯硫醚发汗式润滑耐磨复合材料，是在聚苯硫醚内添加造孔剂组成骨架基材，然后经烧结成型工艺获得孔隙率为5%～45%的骨架，最后向骨架内的孔中充填润滑油或脂制成；上述组成骨架基材的造孔剂有两种，其中之一是微米造孔剂，所述微米造孔剂包括氯化钠、碳酸铵、尿素、聚乙二醇或甲基纤维素中的一种或几种的混合物；其中之二是纳米造孔剂，所述纳米造孔剂包括介孔TiO₂晶须、分子筛或碳纳米管中的一种或几种的混合物；上述混合物的混合比例任意。

 优选聚苯硫醚发汗式润滑耐磨复合材料，其骨架基材内还含有聚四氟乙烯。

  优选聚苯硫醚发汗式润滑耐磨复合材料，其骨架基材按重量百分比由以下组分原料制成：聚苯硫醚40～80%，聚四氟乙烯0～20%，微米造孔剂10～40%，纳米造孔剂0.1～15%。

上述分子筛作为纳米造孔剂，优选其型号分别为MCM-41、SBA-15或β沸石。

所述聚苯硫醚发汗式润滑耐磨复合材料的制备方法如下：

A、按照配方量，将组成骨架基材的各组分在常温下采用干法或湿法混合并干燥；

B、将步骤A的物料采用热压或冷压烧结成型，形成骨架； 

C、清洗骨架内孔道；

D、向骨架中充填润滑油或脂。

上述制备方法中步骤B采用热压烧结成型时，其工艺是：280～330℃、5～20MPa下保温30～120min，自然降温后脱模得到样品；采用冷压烧结成型时，其工艺是：冷压压力大小为20～70MPa，烧结温度为280～330℃下保温2～6小时，自然降温；上述升降温的速率为2～5℃/min。

上述制备方法中步骤D充填润滑油或脂，采用的是高温真空浸渍或压铸工艺，其中采用高温浸渍工艺时真空度为0.01～0.2bar，采用压铸工艺时渗透时间1～24小时。

上述制备方法中步骤D充填的润滑油或脂为锂基润滑脂、膨润土润滑脂、HP高温润滑脂、羟基硅油、二甲基硅油、聚α烯烃润滑油中的一种或者几种的混合物，混合物的混合比例任意，其中润滑油分解温度大于120℃，润滑脂的滴点范围为120～350℃。