[发明专利]一种自润滑复合材料及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种自润滑复合材料及其用途。

背景技术

近年来，随着机械行业的快速发展，含有氟素的自润滑材料已经成为滑动材应用领域的关注焦点，尤其是在无法加油或很难加油的场所，自润滑材料具有免维护或减少维护频率的特点。随着技术的发展，科研人员开发出了一种采用纯聚四氟乙烯树脂作为压制面，应用于无油润滑轴承中。然而，在实际使用过程中，由于聚四氟乙烯树脂在高负载下容易出现冷流现象，长时间受外力后出现不可回复的变形，导致滑动轴承在使用过程中出现严重磨损，甚至出现破裂的现象，大大缩短了轴承的使用寿命，甚至会威胁到作业人员的生命安全。此外，也有采用氟素粉末压制在轴承内表面，从而实现无油润滑。但是由于氟素粉末的耐磨耗性差，使用过程中容易对轴承造成磨损，导致轴承的使用寿命缩短。此外，也有采用氟素纤维和其他纤维纺织而成的纤维交织物并浸渍耐磨性树脂。

如中国公开专利CN1259599A中公开了一种自润滑织物薄层复合材料及其制备方法，该自润滑织物薄层复合材料是由一种PTFE纤维和其他纤维纺织而成的纤维交织物以及耐磨性浸渍材料组成，虽然可以起到减低摩擦和磨损的作用，但是该发明采用耐磨性浸渍材料配置成浸渍液，然后喷涂到交织物表面，浸渍液中的PTFE粉末、酚醛环氧树脂起到了润滑作用，这种方法不仅增加了工艺难度、成本上升，而且PTFE树脂层作为衬垫织物应用于自润滑轴承中，其耐磨性能不具有持久性和稳定性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有滑动摩擦系数低、耐磨性好、工艺简单的自润滑复合材料及其用途。

本发明的技术解决方案如下：本发明提供的自润滑复合材料为由氟素薄膜和织物构成的层积体，上述织物是由天然纤维或化学纤维加工形成的机织物、针织物或无纺布。上述氟素薄膜为可溶性聚四氟乙烯（PFA）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚全氟乙丙烯（FEP）、聚四氟乙烯（PTFE）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）中的任意一种形成的薄膜，其厚度为10～1000μm；构成所述织物的纤维为棉纤维、麻纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚苯硫醚纤维、聚酰亚胺纤维、超高分子量聚乙烯纤维中的任意一种或几种，其厚度为0.10～3.00mm、克重为120～600g/m²。上述氟素薄膜的纵、横向抗拉强度均为20～100MPa，其纵、横向伸度均为200～500%。该复合材料的滑动摩擦系数低于0.06。

该自润滑复合材料具有滑动摩擦系数低、耐磨性好的优点，可应用于滑动轴承机械运动部件中。

具体实施方式

本发明的自润滑复合材料为由氟素薄膜和织物构成的层积体，上述织物是由天然纤维或化学纤维加工形成的机织物、针织物或无纺布。采用氟素薄膜和织物构成的层积体与直接将氟素纤维形成的织物相比，在磨耗过程中，可以避免氟素纤维受外力摩擦而导致磨损的现象，而本发明在织物上直接赋予氟素薄膜，制得的层积体具有极低的摩擦系数，快速自润滑的效果。采用棉纤维等天然纤维形成的织物作为支撑层的话，这样就可以降低层积体的生产成本；采用化学纤维形成的织物作为支撑层的话，这样就可以提高层积体的耐磨耗性能以及耐高温性能。采用天然纤维或化学纤维纤维通过机织、针织或非制造方法制得机织物或针织物或无纺布，与氟素薄膜具有较好的贴合性能，并在外力作用时，具有较好的力学支撑性能和抗形变能力。该氟素薄膜和织物构成的层积体，可以通过以下方法得到：例如对氟素薄膜的贴合面进行粗糙化处理后，再通过使用化学粘合剂将氟素薄膜与织物结合成层积体；或者通过在氟素薄膜表面施加外力，将一部分氟素薄膜压入织物空隙内，并使氟素薄膜整体覆盖在织物表面；或者通过将氟素薄膜加热熔融后再与织物贴合，使一部分熔融后的氟素薄膜渗入织物内部，从而使氟素薄膜与织物形成一个整体。通过以上贴合方法得到的层积体具有极低的动摩擦系数和优异的耐磨耗性能，维持机械部件的无油润滑运动。

本发明氟素薄膜的厚度为10～1000μm。如果氟素薄膜的厚度低于10μm的话，作为滑动摩擦层，受较大的外力作用时，容易瞬间发生破损，导致层积体整体失效；如果氟素薄膜的厚度高于1000μm的话，受外力作用时，作为支撑层的织物层受力较小，氟素薄膜层磨损严重，导致滑动部件出现破裂而引起机械故障，甚至会影响到作业人员的生命安全。