[发明专利]一种耐高热高湿自润滑聚酮组合物及其应用

说明书

本发明公开了一种耐高热高湿自润滑聚酮组合物及其应用，按重量百分比计，该耐高热高湿自润滑聚酮组合物包括如下组分：聚酮65％～75％；聚四氟乙烯微粉10％～15％；短切玄武岩纤维10％～15％；偶联剂1％～3％；抗氧剂0.1％～0.5％。该耐高热高湿自润滑聚酮组合物可通过注塑成型或挤出成型工艺制备成耐高热高湿自润滑工件，特别是用来制作汽车部件。本发明制备的耐高热高湿自润滑工件具有较高的力学性能，弯曲模量可达3417MPa，弯曲强度可达94MPa，且摩擦系数可低至0.12，磨损量低至3.6mm³，且抗水解性好，水热老化实验后弯曲模量仍能保持93％以上，弯曲模量可达3363MPa，弯曲强度可达85MPa，可使产品具有自润滑特性和较长的使用寿命。

技术领域

本发明涉及自润滑材料领域，具体涉及一种耐高热高湿自润滑聚酮组合物及其应用。

背景技术

自润滑轴承技术完全突破了依靠油脂润滑的局限性而实现无油润滑，自润滑轴承技术是目前润滑技术的发展趋势，机械强度高和摩擦性能好的自润滑复合材料的开发成为摩擦学领域的重要热点，其中由于聚合物基自润滑轴承具有自润滑、耐磨、降噪、密度小、成型简单、免维护等优点而被广泛应用。

聚合物基自润滑轴承材料主要是以热塑性或热固性树脂为基体，通过共混改性满足零件的材料技术要求。目前，聚合物基耐磨材料树脂基体的改性研究大多数集中于聚酰胺、聚甲醛、聚醚醚酮等。

聚酮(POK)是近几年发展起来的一种新型绿色聚合物材料，具有优异的阻燃性能、耐冲击性能、耐介质、高阻隔性和吸水率低等优点。中国专利文献CN107075244A报道了具有优异耐磨性和耐冲击性的聚酮树脂组合物，通过将减磨剂与聚酮共聚物混合制造的聚酮树脂组合物，可用于、汽车门框内罩、汽车安全带连接器、汽车自动齿轮滑块、汽车门锁外壳、汽车用滑轨、汽车加热、通风和空调(HAVC)系统中的转换轴、汽车致动器齿轮、汽车装饰安装夹具、汽车用杯架、汽车车顶架、汽车外门把手、汽车进气口装饰物等。然而，聚酮作为耐磨零件如轴承、垫片等使用时，聚酮材料存在摩擦系数高、弯曲模量低的问题，因此必须要通过减摩、增强改性来实现其在该领域的应用。

中国专利文献CN 109910399 A公开了一种基于聚酮的抗冲耐磨自润滑材料、复合板及其制备方法，其中，抗冲耐磨自润滑材料由聚酮、酸酐接枝改性聚乙烯、玻璃纤维、无机填料、润滑剂以及抗氧化剂组成。其制备方法先需对聚乙烯进行酸酐接枝，然后再将玻璃纤维和无机填料真空烧结，最后再共混挤出造粒制备出改性耐磨自润滑聚酮复合粒子。该技术方案中聚乙烯具有较低的表面能，单独使用无法与聚酮基体很好地结合，故无法发挥其耐磨性能，利用酸酐接枝聚乙烯的嵌段结构来提高各种添加剂在聚酮基体中的混合分散性具有暂时的效果，但经过一段时间的放置会失效，效果不明显，也不稳定。

发明内容

现有技术通常采用玻璃纤维作为增强剂，玄武岩纤维相对于玻璃纤维虽然具有更高的断裂强度和模量，耐磨性也更优，能够有效改善材料的机械强度和耐磨性能，但长玄武岩纤维添加到聚酮中，表面会出现浮纤的现象，容易伤对偶件，限制了其在汽车密封垫片等零件上的使用。

本发明通过添加短切玄武岩纤维对聚酮基体进行减磨增强改性，并采用硅烷偶联剂KH550对短切玄武岩纤维进行修饰，利用硅烷偶联剂分子同时存在亲有机基和亲无机基两种功能团的特性，搭建连接无机材料(短切玄武岩纤维)和有机材料(聚酮)的分子桥，达到聚酮基体和短切玄武岩纤维的分散结合的目的，从而提高工件的弯曲强度和耐磨擦性能。另一方面，短切玄武岩纤维的使用，避免了工件表面出现浮纤的问题，降低了工件表面的摩擦系数。

本发明的目的是提供一种耐高热高湿自润滑聚酮组合物及其应用，通过该方法制备的耐高热高湿自润滑工件具有较高的力学性能、较低的摩擦系数和磨损量以及优秀的抗水解性，因而具有自润滑特性和较长的使用寿命。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种耐高热高湿自润滑聚酮组合物，按重量百分比计，包括如下组分：