一种具有梯度润滑结构的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具有梯度润滑结构的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。本发明专利技术将聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物浸没于第一改性液中，进行浸渍处理，干燥后得到第一改性纤维织物；所述聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物包括润滑面与粘结面，所述第一改性液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二氧化硅和N,N

【技术实现步骤摘要】
一种具有梯度润滑结构的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
，具体涉及一种具有梯度润滑结构的纤维织物复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]大型低温风洞可以获取飞行雷诺数下的气动数据，以真实再现飞行器飞行状态的流动特性，突破大型飞机气动设计和性能预测关键技术瓶颈，是一个研发大型飞机、大型运载火箭、先进战斗机、大型运输机等先进飞行器必不可少的战略设施。为满足试验雷诺数要求，大型低温风洞内部段、设备及零部件需要长期运行在低温、大温度交变(110～323K)、氮气气氛和常温空气气氛以及重载等极端工况下，这要求风洞内部核心部段的关键运动执行机构中的关节轴承衬垫在低温、重载等极端工况下具有稳定且较低的摩擦系数，以保持传动的精确快速控制。
[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、重载工况下长期服役中的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具有梯度润滑结构的纤维织物复合材料及其制备方法和应用，本专利技术提供的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具有梯度润滑结构的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第一改性液中，进行浸渍处理，干燥后得到第一改性纤维织物；所述聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物包括润滑面与粘结面，所述第一改性液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二氧化硅和N,N
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二甲基甲酰胺；
[0008]在所述第一改性纤维织物靠近聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物润滑面的表面涂覆第二改性液，干燥后进行热处理，得到具有梯度润滑结构的纤维织物复合材料；所述第二改性液的组成包括聚四氟乙烯、二硫化钨和水。
[0009]优选地，所述第一改性纤维织物中聚醚酰亚胺与纳米二氧化硅的总质量含量为16～21％，所述纳米二氧化硅的质量为聚醚酰亚胺质量的0.5～2.5％。
[0010]优选地，所述第一改性液中聚醚酰亚胺的质量含量为10～20％。
[0011]优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为20～30nm。
[0012]优选地，所述第二改性液中聚四氟乙烯的质量含量为55～65％，所述纳米二硫化钨的质量为聚四氟乙烯质量的0.5～2％。
[0013]优选地，所述第二改性液的涂覆量为0.03～0.10g/mm2。
[0014]优选地，所述纳米二硫化钨的尺寸为50～70nm。
[0015]优选地，所述热处理在5～20MPa条件下进行，所述热处理包括依次进行的第一阶段热处理和第二阶段热处理；所述第一阶段热处理的温度为140～160℃，保温时间为35～45min；所述第二阶段热处理的温度为355～365℃，保温时间为25～35min。
[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具有梯度润滑结构的纤维织物复合材料。
[0017]本专利技术提供了上述技术方案所述具有梯度润滑结构的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具有梯度润滑结构的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第一改性液中，进行浸渍处理，干燥后得到第一改性纤维织物；所述聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物包括润滑面与粘结面，所述第一改性液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二氧化硅和N,N
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二甲基甲酰胺；在所述第一改性纤维织物靠近聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物润滑面的表面涂覆第二改性液，干燥后进行热处理，得到具有梯度润滑结构的纤维织物复合材料；所述第二改性液的组成包括聚四氟乙烯、二硫化钨和水。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、耐高温和PTFE纤维低摩擦的优点；以聚醚酰亚胺作为胶粘剂同时添加纳米二氧化硅，能够增加耐磨性降低表层PTFE的磨损程度，起到长久润滑的作用从而延长纤维织物复合材料的服役寿命，同时还可以堵住织物中纤维之间的孔隙，防止PTFE在烧结的过程中渗透到粘接面，影响纤维织物复合材料的粘接性能；基于聚四氟乙烯以及二硫化钨构建PTFE基润滑层，可在摩擦的过程中快速转移到摩擦对偶表面形成高质量的PTFE基转移膜，从而起到降低摩擦系数的效果并降低摩擦过程的磨合期从而快速达到润滑平衡。本专利技术提供的具有梯度润滑结构的纤维织物复合材料在低温、重载工况下具有较低的摩擦系数和磨损率，有助于提升低温、重载工况下关节轴承的稳定性和安全性。
具体实施方式
[0019]本专利技术提供了一种具有梯度润滑结构的纤维织物复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0020]将聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物浸没于第一改性液中，进行浸渍处理，干燥后得到第一改性纤维织物；所述聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物包括润滑面与粘结面，所述第一改性液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二氧化硅和N,N
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二甲基甲酰胺；
[0021]在所述第一改性纤维织物靠近聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物润滑面的表面涂覆第二改性液，干燥后进行热处理，得到具有梯度润滑结构的纤维织物复合材料；所述第二改性液的组成包括聚四氟乙烯、二硫化钨和水。
[0022]本专利技术将聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物浸没于第一改性液中，进行浸渍处理，干燥后得到第一改性纤维织物；所述聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物包括润滑面与粘结面，所述第一改性液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二氧化硅和N,N
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二甲基甲酰胺。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。在本专利技术中，所述所述聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物包括润滑面与粘结面，暴露在所述润滑面的主要是PTFE纤维，具有持续的润滑作用，暴露在所述粘接面的主要是PEEK纤维，起到应力传递和承载的作用。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的PEEK/PTFE混纺纤维织物。
[0023]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，使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有梯度润滑结构的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第一改性液中，进行浸渍处理，干燥后得到第一改性纤维织物；所述聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物包括润滑面与粘结面，所述第一改性液的组成包括聚醚酰亚胺、纳米二氧化硅和N,N
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二甲基甲酰胺；在所述第一改性纤维织物靠近聚醚醚酮/聚四氟乙烯混纺纤维织物润滑面的表面涂覆第二改性液，干燥后进行热处理，得到具有梯度润滑结构的纤维织物复合材料；所述第二改性液的组成包括聚四氟乙烯、二硫化钨和水。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一改性纤维织物中聚醚酰亚胺与纳米二氧化硅的总质量含量为16～21％，所述纳米二氧化硅的质量为聚醚酰亚胺质量的0.5～2.5％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述第一改性液中聚醚酰亚胺的质量含量为10～20％。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，...

【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：