[发明专利]一种聚酰亚胺自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及聚酰亚胺薄膜技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺自润滑复合材料及其制备方法。本发明以均苯四甲酸二酐为主要单体的聚酰亚胺模塑粉，结合已商品化的聚酰亚胺制备聚酰亚胺自润滑复合材料。此外，引入传统的石墨固体润滑剂，保证了聚酰亚胺复合材料具备良好的自润滑性能。而且，二氧化硅和二氧化锆纳米颗粒的添加，一方面满足了聚合物自润滑复合材料的高承载以及强冲击韧性要求；另一方面与石墨固体润滑剂结合，构筑了独特的“滚珠效应”，赋予了聚酰亚胺复合材料优异的润滑性能。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺薄膜技术领域，尤其涉及一种聚酰亚胺自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

聚合物基复合材料因质量轻、机械性能优良、结构设计可调整、易于加工等诸多有点而被广泛应用于航空、航天、电子、海洋、高端装备等高新技术领域，特别是聚合物自润滑复合材料在润滑、密封以及轴承等应用方向已经日益广泛地被用来代替传统材料。聚酰亚胺以优异的机械性能、突出的耐温性能以及极好的热稳定性能而被广泛用于聚合物自润滑复合材料的设计与制备。然而，已商品化的聚酰亚胺成型工艺较单一，无法满足广泛的应用需求。特别是针对以均苯四甲酸二酐为合成单体的聚酰亚胺，极强的刚性赋予了聚酰亚胺优异的机械性能以及耐热性能。然而，由于其难以熔融，对加工成型工艺提出了新的挑战。虽然每年关于聚合物自润滑复合材料的报道层出不穷，重点强调降聚合物复合材料自身的摩擦磨损性能，而对于同样重要的摩擦对偶的损伤鲜有报道。延长聚合物摩擦副的使用和服务寿命，实现节能、减排，是科研工作者一直追求的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚酰亚胺模塑粉的制备方法、聚酰亚胺自润滑复合材料及其制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种聚酰亚胺自润滑复合材料，按重量份数计，包括聚酰亚胺共混模塑粉65～85份，增强纤维10～20份，石墨固体润滑剂4.9～14.9份和纳米氧化物0.1～1.2份；

所述聚酰亚胺共混模塑粉包括自制聚酰亚胺模塑粉和商品化的聚酰亚胺模塑粉；

所述商品化的聚酰亚胺模塑粉的型号为YS-20、SP-1或SF-1；

所述纳米氧化物为SiO₂纳米颗粒与ZrO₂纳米颗粒；

所述自制聚酰亚胺模塑粉的制备方法，包括以下步骤：

将3,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯醚和有机溶剂混合，得到混合液；

将均苯四甲酸二酐与3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐分别分5～10次加入到所述混合液中，发生聚合反应，得到聚酰胺酸溶液；

将甲苯与所述聚酰胺酸溶液混合，加热回流后，析出沉淀，得到所述自制聚酰亚胺模塑粉。

优选的，所述自制聚酰亚胺模塑粉和商品化的聚酰亚胺模塑粉的质量比为(1～4)：1。

优选的，所述3,4'-二氨基二苯醚和4,4'-二氨基二苯醚的摩尔比为(1～9)：1；

所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺或N,N-二甲基乙酰胺。

优选的，所述均苯四甲酸二酐与3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐的摩尔比为(4～7)：1；

所述均苯四甲酸二酐和3,3'，4,4'-联苯四甲酸二酐的总摩尔量与所述3,4'-二氨基二苯醚和4,4'-二氨基二苯醚的总摩尔量之比为1:1。

优选的，所述聚合反应在氮气气氛下进行；

所述聚合反应的温度为室温，所述聚合反应的时间为12～36h；

所述聚酰胺酸溶液的固含量为10～25％。