[发明专利]含纳米二维黑磷的自润滑耐磨复合薄膜及其制备方法

权利要求书

1.一种含纳米二维黑磷的自润滑耐磨复合薄膜制备方法，包括如下步骤：

(1)制备纳米二维黑磷复合材料

①制备黑磷以及黑磷与石墨复合纳米粉，将红磷以及红磷:石墨质量比＝4:1～3:2的粉末进行球磨；

②制备黑磷复合材料溶液：

a、制备黑磷聚四氟乙烯混合液：在浓度为40～60％的聚四氟乙烯水分散液中加入步骤①制备的复合纳米粉，搅拌均匀，其中，所述复合纳米粉与聚四氟乙烯水分散液的质量比＝0.1～15:100；

b、制备黑磷聚四氟乙烯微粉混合液：使用聚四氟乙烯微粉制备20～50wt％N-甲基吡咯烷酮溶液，所述溶液含有0.1～1.0wt％十六氟庚烷，加入步骤①制备的复合纳米粉，搅拌均匀，其中，所述复合纳米粉与N-甲基吡咯烷酮溶液的质量比＝0.1～15:100；

(2)制备纳米二维黑磷复合薄膜

①试样的光洁度处理，使试样表面光洁度达到Ra3～5μm；

②利用匀胶机或静电喷涂方法制膜，将步骤(1)②中a或b制备的溶液均匀涂覆试样表面；升温、固化，烧结。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述红磷的纯度＞98.5％，厚度为5～20nm，宽度0.3～1.5μm，所述石墨的粒径＜30nm，厚度1～15nm，红磷:石墨质量比＝7:3～7:4。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述球磨采用星式球磨法，球磨罐中钢球直径10mm和5mm，数量比为3:7～5:8，钢球与粉末的质量比20:1～40:1，球磨机转速为300～1200rpm，球磨时间10～24h。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述钢球与粉末的质量比20:1～25:1，球磨机转速为300～900rpm，球磨时间15～22h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)②a中所述的聚四氟乙烯粒径5～500nm，所述复合纳米粉与聚四氟乙烯水分散液的质量比＝1～3:100。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)②b所述的聚四氟乙烯微粉的粒径为1～15μm，N-甲基吡咯烷酮分散液的浓度为20～35％，所述十六氟庚烷的质量分数为0.15～0.2％，所述复合纳米粉与N-甲基吡咯烷酮溶液的质量比＝1～3:100。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)①中所述试样表面粗糙度Ra3～4μm。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)②中以5～20℃/min升温到80～120℃，保温1～30min固化，以10～30℃/min升温到360～385℃保温10～60min烧结，最后以5～20℃/min冷速冷却至室温。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)②中以5～8℃/min升温到80～100℃，保温1～5min固化，以10～15℃/min升温到365～375℃保温15～30min烧结，最后以5～8℃/min冷速冷却至室温。

10.上述权利要求1-9任一方法制备的含纳米二维黑磷的自润滑耐磨复合薄膜。