[发明专利]一种低摩擦磨损聚碳酸酯自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有低摩擦磨损的聚碳酸酯（PC）自润滑复合轴承材料及其制备方法。聚碳酸酯复合材料由如下质量百分比的有效组分制备而得：聚碳酸酯75%~90%、滑石粉5%~10%、二硫化钼纳米球1%~5%，滑石粉‑MoS₂新型纳米复合物1%~5%。根据化学共沉淀法合成了滑石粉‑MoS₂新型纳米复合物，复合物中滑石粉与MoS₂质量比为1:1。本发明还公开了所述低摩擦磨损PC复合轴承的制备方法。本发明制备出的PC复合轴承具有良好的耐磨性、自润滑性性能以及良好的表观硬度，在轴承领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于固体润滑技术领域，具体涉及一种PC自润滑复合物的制备，同时还涉及采用该自润滑复合材料制备的PC工程塑料-铜-钢三层自润滑复合轴承及其制备方法。

技术背景

固体润滑是指摩擦表面被固体润滑剂隔开的润滑。随着科技的不断革新，传统的润滑技术已经不能满足高温、真空、腐蚀等环境下的使用要求，而固体润滑剂能很好的解决此类问题。

聚合物基复合材料被用作干摩擦、水基润滑、真空极端环境或者腐蚀性气氛中的滑动部件，具有延展性与机械性质的多样性、出色的自润滑性，近年来有取代传统金属材料的发展趋势。高分子材料作为滑动部件具有诸多优点：复合材料性能的可设计性、力学性能好、防腐蚀性佳等。许多高分子复合材料(尤其是自润滑材料)已经广泛应用于摩擦学系统中,如机床的导轨及其他滑动支承部件([1]Evans D C,Senior G S.Self-lubricatingmaterials for plain bearings[J].Tribology International,1982,15(5):243-248.)。目前常见的高分子固体自润滑材料主要被用为轴承、密封环、金属切屑机床的滑动导轨、阀、齿轮、人造关节等材料。

磨损是日常生活和国民经济的各个领域中普遍存在的现象，磨损是由摩擦引起的。冶金、建筑、电力、机械、农业、国防、航空航天等领域中处处存在摩擦，处处都有磨损。磨损是造成机械零件失效的主要原因之一，对机械零件的寿命、可靠性有极大的影响([2]何奖爱,王玉玮.材料磨损与耐磨材料[M],沈阳:东北大学出版社，2001,1-9.)。

MoS₂直接作为固体润滑剂时，其摩擦学性能优良，尤其在高真空、高载荷及高温等无法使用液体润滑时，MoS₂仍表现出优良的润滑性能，因而MoS₂固体润滑剂在航天航空领域存在广泛的应用。MoS₂还可作为塑料基自润滑材料的填充剂([3]Rapoport L,Nepomnyashchy O,Verdyan A,et al.Polymer nanocomposites with fullerene-likesolid lubricant[J],Adv Eng Mater,2004,6(1-2):44-48.)。将MoS₂加入到塑料基自润滑材料中可以提高塑料的减摩与耐磨损性能。由于MoS₂成本高，胡坤宏等人使用一些价格较低的矿物来制备MoS₂的复合物，以降低其成本，又不降低MoS₂润滑效果，促进了其工程应用。

目前公开的技术有：CN200610018800.1公开了一种新型高分子自润滑复合材料及其制备方法，主要包含的成分为碳酸钙晶须、聚四氟乙烯、聚醚醚酮；该发明目的是以碳酸钙晶须增强聚醚醚酮，以聚四氟乙烯作为减摩剂，发挥聚醚醚酮基体、碳酸钙晶须、减摩剂之间的协同耦合作用，实现自润滑减摩耐磨，从而获得具有摩擦系数小、磨损率低、承载能力强、成本低等优点的新型高强度自润滑复合材料。但是该发明中的高分子材料加工难度大，制备工艺较为复杂，成本高，自润滑性能一般。