[发明专利]一种自润滑聚酰亚胺弹性耐磨复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合高分子材料领域，尤其涉及自润滑聚酰亚胺弹性耐磨复合材料。

背景技术

随着汽车轮船、机械工业及航空航天的飞速发展，在干摩擦及液压和润滑油介质作用下使用的高密封、高承载密封和滑动部件越来越多。由于这些部件常在高负荷、高速、干摩擦或含油介质中使用，摩擦过程中由于温度升高，部件表面发生烧结拉伤，以至于零件发生失效，从而大大缩短了设备使用寿命，增加经济成本。采用复合的有机弹性耐磨自润滑涂部件是提高汽缸活塞和一些滑动部件承载能力，降低摩擦系数，防烧结的非常有效途径。而且，这种有机耐磨材料的制备方法简单，施工方便，无毒、无污染，且成本低。CN101440252A所述的高承载抗磨纳米材料具有良好的抗磨减摩能力和高承载能力，但其基体树脂为聚氨酯粘结树脂，其耐温性能较差，不能在150℃以上长期工作。CN1123602C所述的一种耐高温耐磨耗聚酰亚胺密封材料及其制备方法和用途，使用PMR热固性聚酰亚胺树脂耐温性能提高，但产品变脆缺乏韧性，密封性能较差。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有高温密封技术不足而提供的一种具有密封性好、自润滑、耐高载、耐磨和耐高温的性能，且制备方法简单，易操作，成本低的一种自润滑聚酰亚胺弹性耐磨复合材料及其制备方法，耐磨材料的组分简单、易于加工、利于推广。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

一种自润滑聚酰亚胺弹性耐磨复合材料，该材料由100重量份含氟聚酰亚胺树脂粉，20～40重量份硫化氟橡胶超微胶粉和5～10重量份短切纤维固化交联而成。

作为选择，所述含氟聚酰亚胺树脂粉是由含氟芳香族二胺和二酐在二甲基甲酰胺中缩聚配制而成。

上述方案中，树脂粉为黄色粉体，可在350℃长期使用的耐热树脂，为优异的耐高温热塑性含氟聚酰亚胺树脂，其具有成型耐磨、附着力强、自润滑，低摩擦特性。

作为进一步选择，所述二酐为4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐，二胺为2,2'-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷。

作为进一步选择，4,4'-(六氟异丙烯)二酞酸酐，2,2'-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷的摩尔比为1:1。

上述方案中，聚酰亚胺上引入氟原子，降低了吸湿性，改善了产品的可加工成型性能，成型后树脂具有优异的自润滑性、耐热性能和热氧化稳定性。

作为选择，所述硫化氟橡胶超微胶粉是全氟烷基三嗪橡胶添加硫化剂后经超微粉碎得到的超微粉体。所述超微粉体通常指的是粒径在50～100μm范围内的粉体。可选用市售牌号为F-TA2产品。

上述方案中，超微胶粉为白色粉末，化学稳定性好，在聚酰亚胺中具有优异的分散交联性。

作为选择，所述短切纤维为碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维中的一种或几种混合。

上述方案中，短切纤维通常指的是纤维长度在2～3cm范围内的纤维。

一种前述自润滑聚酰亚胺弹性耐磨复合材料的制备方法，依次包括以下步骤：

(1)按重量份计，称取100份含氟聚酰亚胺树脂粉、20～40份硫化氟橡胶超微胶粉和5～10份短切纤维混合，经微波活化、超声分散以及搅拌，使上述原料形成均匀的活化氟橡胶/聚酰亚胺树脂粉体；

(2)将上述混合均匀的树脂粉体在20MPa压力，温度为150～250℃氮气保护下进行分段固化交联得到所述自润滑聚酰亚胺弹性耐磨复合材料。

作为选择，所述分段固化依次为：150℃，2h；200℃,2h；250℃,1h；各段间升温阶段的升温速率为5～10℃/分钟。

作为选择，所述分段固化交联在高温平板硫化机中进行：将树脂粉体原料倒入模具中，放入平板硫化压机，进行分段固化交联，固化交联后随硫化压机冷却至室温，经减压脱模得到所述自润滑聚酰亚胺弹性耐磨复合材料。

作为进一步选择，所述平板硫化机为型号HB-400X400X2D柱式高温平板硫化机。

前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本发明可采用并要求保护的方案：如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护的技术方案，在此不做穷举。