一种自润滑纤维织物复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种自润滑纤维织物复合材料及其制备方法和应用，属于功能材料技术领域。本发明专利技术提供的自润滑纤维织物复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物浸没于共沉积液中，进行聚合反应，得到改性纤维织物；所述共沉积液的组成包括邻苯二酚单体、多胺单体、三羟甲基氨基甲烷和水；将所述改性纤维织物浸没于浸渍液中，进行浸渍处理，干燥后得到自润滑纤维织物复合材料；所述浸渍液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二硫化钼和有机溶剂。采用本发明专利技术方法制备的自润滑纤维织物复合材料在低温及重载条件下具有优异的减摩耐磨性能。优异的减摩耐磨性能。优异的减摩耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种自润滑纤维织物复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及功能材料
，尤其涉及一种自润滑纤维织物复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]风洞是航空航天飞行器研发过程中必不可少的设备，风洞的实验能力更是衡量一个国家飞行器研发水平的重要标志。为了满足实验要求，风洞中内部段、设备及零部件需长期运行在高低温交变以及重载等极端工况下，尤其是风洞内部核心部段中关键运动执行机构运动副的摩擦和磨损会大幅度降低机构运动精度和稳定性，影响风洞试验测量精度和关键零部件使用寿命及安全性，这要求关节轴承衬垫在高低温交变以及重载等极端工况下具有较低的摩擦系数、较高的耐磨性以及良好的承载能力。
[0003]目前纤维织物衬垫材料大多采用芳纶/聚四氟乙烯混纺纤维织物与酚醛树脂形成的复合材料，其在低温下的承载能力以及减摩耐磨性能有待提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种自润滑纤维织物复合材料及其制备方法和应用，采用本专利技术方法制备的自润滑纤维织物复合材料在低温及重载条件下具有优异的减摩耐磨性能。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种自润滑纤维织物复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物浸没于共沉积液中，进行聚合反应，得到改性纤维织物；所述共沉积液的组成包括邻苯二酚单体、多胺单体、三羟甲基氨基甲烷和水；
[0008]将所述改性纤维织物浸没于浸渍液中，进行浸渍处理，干燥后得到自润滑纤维织物复合材料；所述浸渍液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二硫化钼和有机溶剂。
[0009]优选地，所述邻苯二酚单体包括邻苯二酚或4
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(2
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氨基乙基)
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1,2
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苯二酚盐酸盐，所述多胺单体包括二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺和聚乙烯亚胺中的至少三种。
[0010]优选地，所述邻苯二酚单体与多胺单体的质量比为(0.5～3)：1。
[0011]优选地，所述共沉积液中邻苯二酚单体的浓度为1～2g/L，三羟甲基氨基甲烷的浓度为0.8～2g/L。
[0012]优选地，所述聚合反应的温度为25～60℃，时间为10～18h。
[0013]优选地，所述自润滑纤维织物复合材料中聚醚酰亚胺与纳米二硫化钼的总质量含量为16～21％，所述纳米二硫化钼的质量为聚醚酰亚胺质量的1～6％。
[0014]优选地，所述浸渍液中聚醚酰亚胺的质量含量为10～30％。
[0015]优选地，所述纳米二硫化钼的尺寸为50～70nm。
[0016]本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的自润滑纤维织物复合材料。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述自润滑纤维织物复合材料作为关节轴承衬垫材料的应用。
[0018]本专利技术提供了一种自润滑纤维织物复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物(PEEK/PTFE混纺纤维织物)浸没于共沉积液中，进行聚合反应，得到改性纤维织物；所述共沉积液的组成包括邻苯二酚单体、多胺单体、三羟甲基氨基甲烷和水；将所述改性纤维织物浸没于浸渍液中，进行浸渍处理，干燥后得到自润滑纤维织物复合材料；所述浸渍液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二硫化钼和有机溶剂。本专利技术以PEEK/PTFE混纺纤维织物为基体，结合了PEEK纤维高耐磨、高承载能力、高模量、耐高低温和PTFE纤维低摩擦的优点；邻苯二酚单体与多胺单体经聚合反应生成聚(邻苯二酚/多胺)，采用聚(邻苯二酚/多胺)对PEEK/PTFE混纺纤维织物中纤维表面进行修饰，能够在不破坏纤维本身结构的前提下增加表面粗糙度和活性基团，有利于提高纤维与聚醚酰亚胺的界面相互作用力；纳米二硫化钼在低温环境中具有较好的润滑效果，同时其可以促进PTFE转移到摩擦对偶表面形成高质量的转移膜，从而进一步提高低温环境下的润滑效果；聚醚酰亚胺作为胶粘剂，其在
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150℃～室温下都没有相转变温度，具有较好的耐低温性能，适用于低温环境的摩擦工况，而且其能够增加自润滑纤维织物复合材料中纤维的集束性和耐磨性，使自润滑纤维织物复合材料在低温下具有较好的摩擦学性能。本专利技术提供的自润滑纤维织物复合材料在
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150～25℃的宽温域范围以及重载下可提高摩擦学性能，并实现持续的低摩擦系数和低磨损率，极大地拓宽了其在低温、重载下的应用前景。
附图说明
[0019]图1为PEEK纤维修饰前后的表面形貌图；
[0020]图2为PTFE纤维修饰前后的表面形貌图。
具体实施方式
[0021]本专利技术提供了一种自润滑纤维织物复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0022]将聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物浸没于共沉积液中，进行聚合反应，得到改性纤维织物；所述共沉积液的组成包括邻苯二酚单体、多胺单体、三羟甲基氨基甲烷和水；
[0023]将所述改性纤维织物浸没于浸渍液中，进行浸渍处理，干燥后得到自润滑纤维织物复合材料；所述浸渍液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二硫化钼和有机溶剂。
[0024]本专利技术将聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物浸没于共沉积液中，进行聚合反应，得到改性纤维织物；所述共沉积液的组成包括邻苯二酚单体、多胺单体、三羟甲基氨基甲烷和水。在本专利技术中，所述聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物(PEEK/PTFE混纺纤维织物)的面密度优选为410～430g/m2，更优选为420g/m2；所述PEEK/PTFE混纺纤维织物优选由PEEK纤维与PTFE纤维混编而成，所述PEEK/PTFE混纺纤维织物中PEEK纤维与PTFE纤维的质量比优选为1：(0.5～2)，更优选为1：1.5；所述PEEK纤维的直径优选为30～35μm，所述PTFE纤维的直径优选为20～25μm。在本专利技术的实施例中，具体采用陕西元丰纺织技术有限公司所编织的PEEK/PTFE混纺纤维织物。
[0025]在本专利技术中，聚醚醚酮(Polyetheretherketone，PEEK)树脂是一种半结晶热塑性的聚合物，主链是由聚芳醚酮的重复单元组成，是一种具有超高性能的特种工程塑料，具有
良好的断裂韧性和热稳定性，可在250℃条件下长期使用。纯PEEK树脂还具有优异的抗化学腐蚀性、耐水解性、阻燃性能以及高强度、高模量等优点，尤其具有突出的摩擦学性能，使其可以代替金属材料作为摩擦副部件运用在高低温、重载、潮湿及腐蚀等极端工况下。PEEK纤维是由PEEK树脂经高温熔融纺丝而制得的，兼具PEEK树脂优点的同时还具有较高的拉伸强度和模量。聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)具有优异的润滑性和化学稳定性。本专利技术以PEEK/PTFE混纺纤维织物为基体，结合了PEEK纤维高耐磨、高承载能力、高模量、耐高低温和PTFE纤维低摩擦的优点。
[0026]在本专利技术中，所述PEEK/PTFE混纺本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自润滑纤维织物复合材料的制备方法，包括以下步骤：将聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物浸没于共沉积液中，进行聚合反应，得到改性纤维织物；所述共沉积液的组成包括邻苯二酚单体、多胺单体、三羟甲基氨基甲烷和水；将所述改性纤维织物浸没于浸渍液中，进行浸渍处理，干燥后得到自润滑纤维织物复合材料；所述浸渍液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二硫化钼和有机溶剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述邻苯二酚单体包括邻苯二酚或4
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(2
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氨基乙基)
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1,2
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苯二酚盐酸盐，所述多胺单体包括二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、五乙烯六胺和聚乙烯亚胺中的至少三种。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述邻苯二酚单体与多胺单体的质量比为(0.5～3)：1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶立明，徐明坤，李宋，李彦辉，王齐华，王廷梅，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：