[发明专利]一种适用于苛刻油润滑工况的高韧性聚苯硫醚基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于苛刻油润滑工况的高韧性聚苯硫醚基复合材料及其制备方法。该复合材料是指用熔点和热变形温度相近的聚芳醚腈树脂来增韧聚苯硫醚树脂，改善纯聚苯硫醚树脂韧性差、性脆的不足；再通过合理的配方设计，添加相应的增强纤维，固体润滑剂以及功能性纳米填料，通过模压工艺或挤出注射工艺制备而得。制备的改性聚苯硫醚基复合材料在苛刻油润滑条件下表现出较低的摩擦系数和磨损率以及较高的冲击强度。本发明对于聚苯硫醚树脂在油润滑工况的传动部件中应用提供了新思路。

技术领域

本发明涉及工程材料领域，尤其涉及一种适用于苛刻油润滑工况的高韧性聚苯硫醚基复合材料及其制备方法。

背景技术

随着工业技术不断发展，传动部件服役寿命不断延长，对于机械耐磨零部件的力学和摩擦学性能提出更高要求，设计开发具有优异自润滑性能、耐磨可靠的材料逐渐成为各国研究热点。聚合物复合材料由于其质量轻、化学稳定性高、可设计性强等优势，广泛应用于各种诸如汽车、风电、军事等领域。

聚苯硫醚(PPS)是由苯环和硫构成的具有简单化学结构的结晶性耐热高分子材料。该树脂具有约280℃的熔点，长期使用温度高达220℃～240℃，作为特种工程塑料之一，广泛地应用在电子、电器、汽车、航空航天等领域。此外，相较于聚醚醚酮(PEEK)，聚酰亚胺(PI)等特种塑料，其低的成本优势吸引广泛关注。然而，纯PPS制品的脆性高、韧性差、刚性和强度不足，本身的耐磨性能较差，这限制了其在高端装备润滑材料中的应用。有研究表明，PPS可以用来增韧增塑聚芳醚腈(PEN)，PPS作为填料，质量分数达15％时，PEN/PPS表现出良好加工流动性以及耐热性能[工程塑料应用，2009，37(12):4-7]。不过，鲜有关于PEN增韧PPS的公开报道(PPS作为基体材料，PEN作为填料)，来探究复合材料的力学性能和在苛刻油润滑工况下的摩擦学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于苛刻油润滑工况的高韧性聚苯硫醚基复合材料及其制备方法。

本发明所述的一种适用于苛刻油润滑工况的高韧性聚苯硫醚基复合材料，其特征在于：该复合材料按照质量份数包括：聚苯硫醚树脂和聚芳醚腈树脂为基体材料100份(两者质量比1.5～9)，增强纤维12-55份，固体润滑剂6-18份以及功能性纳米填料1-9份等。

所述聚苯硫醚树脂为粉体或粒料，粉体用于模压成型，粒料用于挤出注塑成型。

所述聚芳醚腈树脂为粉体或粒料，粉体用于模压成型，粒料用于挤出注塑成型。

所述增强纤维为碳纤维，芳纶纤维，玻璃纤维，钛酸晶须纤维中的任意一种，模压工艺用研磨粉体，挤出注塑工艺用短切纤维。

所述固体润滑剂为聚四氟乙烯，平均粒径在50μm～200μm。

所述功能性纳米填料为纳米氧化铝，纳米二氧化钛，纳米二氧化锆中的任意一种，平均粒径在10nm～100nm。

所述一种适用于苛刻油润滑工况的高韧性聚苯硫醚基复合材料的制备方法，其特征在于：

(1)模压工艺，按照不同配比称取原料，用鼓风干燥箱充分烘干；将充分干燥的聚苯硫醚粉体，聚芳醚腈粉体，增强纤维研磨粉体，固体润滑剂，功能性纳米填料采用高速搅拌机进行混合，保证材料混合均匀；放入模具中，转移至平板硫化机，温度设置300℃，保温1h，压力设置15MPa。

(2)挤出注塑工艺，按照不同配比称取原料，用鼓风干燥箱充分烘干；将充分干燥的聚苯硫醚粒料和聚芳醚腈粒料通过主喂料口，增强纤维通过侧喂料口，固体润滑剂和功能性功能纳米填料通过粉体喂料口。采用双螺杆挤出机/注塑机1～4区温度为290～300～320～330℃，挤出机螺杆转速350rpm，注塑机注射压力90MPa，背压3MPa，模具温度150℃。

本发明具有的优点在于：