一种润滑部位可设计调控的聚酰亚胺润滑复合材料的制备方法技术

本发明专利技术属于智能润滑器件制造技术领域，提供了一种润滑部位可设计调控的聚酰亚胺润滑复合材料的制备方法。本发明专利技术以光敏聚酰亚胺树脂墨水进行所述聚酰亚胺润滑复合材料的主体部分的3D打印，以润滑树脂墨水进行所述聚酰亚胺润滑复合材料的润滑部位的3D打印，利用3D打印进行润滑部位的按需打印，实现了基于增材制造的聚酰亚胺自润滑复杂结构部件的结构功能一体化制造；能够广泛应用于航天、航空、空间装备、微电子、精密机械和医疗器械领域中相关器件的打印。件的打印。件的打印。

【技术实现步骤摘要】
一种润滑部位可设计调控的聚酰亚胺润滑复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及智能润滑器件制造
，尤其涉及一种聚酰亚胺润滑复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在固体润滑领域，聚合物及其复合材料因自润滑性好、质轻及绝缘、吸振等优点成为许多机械上理想的摩擦副材料。在当前各领域精密零部件轻量化、集成化设计的背景下，包括聚酰亚胺、聚醚醚酮、环氧树脂、聚苯硫醚、聚氨酯、硅橡胶等在内的许多聚合物润滑材料在解决高低温、复杂环境和介质等苛刻工况下的密封、润滑、抗磨等问题方面的应用持续扩大，许多已被欧美等发达国家大量应用于空间和高端机械装备上。但是，现今快速发展的空间探索和世界各国重振制造业对智能润滑与制造提出了极迫切的需求，发展新技术、新方案以突破聚合物润滑材料摩擦学性能调控、复杂结构成形和功能润滑器件整体方案等瓶颈已是聚合物润滑及其润滑部件制造领域亟待解决的关键科学技术问题之一。
[0003]聚酰亚胺(PI)是主链上含酰亚胺环状结构的一类高性能聚合物，作为特种高性能高分子材料的一种，其特殊的高分子骨架结构，使其具有优异力学性能、热机械行为、耐溶剂性、突出的阻燃热性以及耐辐射性。在摩擦学性能方面，PI具有优良的摩擦学性能，其静摩擦系数与动摩擦系数很接近，防止爬行的能力好，并且具有自润滑作用、耐高温、耐辐射、机械性能好，在摩擦领域中有着广泛的应用和研究，成为发展最快也是利用较为广泛的工程塑料。然而，PI特殊的刚性结构链段致使其难溶解难熔融，在复杂结构部件的设计、制造及应用等方面凸显难题，如低摩擦耐磨零部件、抗蠕变零部件、自润滑零部件、液体密封零部件以及抗拉伸耐辐射零部件等。
[0004]目前制备聚酰亚胺润滑复合材料一般采用注塑法和模压法。但是，利用模压法和注塑法制备的聚酰亚胺润滑复合材料部件，一般整件均由聚酰亚胺润滑复合材料组成，而实际上对运动部件而言只在发生相对运动的摩擦界面上具有良好润滑即可满足需求，其余部位的润滑复合材料并非必须甚至某些情况下对部件整体产生负面影响，而且，近年来高速发展的航空航天和高技术装备等对具有润滑部位可设计可调控的聚酰亚胺复合材料部件的需求越来越明显，而传统的模压法和注塑法等工艺很难制备得到具有润滑部位可设计可调控的聚酰亚胺复合材料部件。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种润滑部位可设计调控的聚酰亚胺润滑复合材料的制备方法。本专利技术提供的制备方法能够根据需要进行聚酰亚胺润滑复合材料的打印，实现了润滑部位可设计调控聚酰亚胺固体润滑复杂结构部件的简单制备。
[0006]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：
[0007]本专利技术提供了一种润滑部位可设计调控的聚酰亚胺润滑复合材料的制备方法，所
述聚酰亚胺润滑复合材料包括主体部分和润滑部位，包括以下步骤：
[0008]以光敏聚酰亚胺树脂墨水进行所述聚酰亚胺润滑复合材料的主体部分的3D打印，以润滑树脂墨水进行所述聚酰亚胺润滑复合材料的润滑部位的3D打印，得到的3D打印件进行热处理，得到所述聚酰亚胺润滑复合材料；
[0009]所述润滑树脂墨水包括所述光敏聚酰亚胺树脂墨水和固体润滑剂。
[0010]优选地，当所述聚酰亚胺润滑复合材料包括多个润滑部位，且多个润滑部位的摩擦系数不同时，匹配满足多个润滑部位摩擦系数的润滑树脂墨水。
[0011]优选地，所述固体润滑剂包括二硫化钼、氮化硅、滑石粉、石墨、聚四氟乙烯纤维和碳纤维中的一种或多种。
[0012]优选地，所述润滑树脂墨水中固体润滑剂的质量为光敏聚酰亚胺树脂墨水的质量的1～15％。
[0013]优选地，所述光敏聚酰亚胺树脂墨水的粘度为0.2～60Pa
·
s。
[0014]优选地，所述光敏聚酰亚胺树脂墨水包括树脂基料和光引发剂；所述树脂基料包括以下质量百分含量的组分：光敏聚酰亚胺40～60％，活性稀释剂15～35％，交联剂10～20％，溶剂0～20％；所述光引发剂的质量为所述树脂基料的1～10％。
[0015]优选地，所述光敏聚酰亚胺的分子量为2000～10000。
[0016]优选地，所述交联剂包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚乙二醇400二丙烯酸酯和乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种。
[0017]优选地，所述主体部分的3D打印和润滑部位的3D打印的参数独立地包括：打印层厚为25～150μm，曝光时间为5～25s。
[0018]优选地，所述热处理包括恒温热处理或梯度热处理；
[0019]所述恒温热处理的温度为70～400℃，保温时间为6～72h；
[0020]所述梯度热处理为：由室温以第一升温速率升温至第一温度进行第一保温；由第一温度以第二升温速率升温至第二温度进行第二保温；由第二温度以第三升温速率升温至第三温度进行第三保温；由第三温度以第四升温速率升温至第四温度进行第四保温；由第四温度以第五升温速率升温至第五温度进行第五保温；
[0021]所述第一温度为50～80℃，第一保温的时间为2～3h；所述第二温度为150～180℃，第二保温的时间为3～4h；所述第三温度为190～210℃，第三保温的时间为2～3h；所述第四温度为230～250℃，第四保温的时间为2～3h；所述第五温度为290～300℃，第五保温的时间为6～8h。
[0022]本专利技术提供了一种润滑部位可设计调控的聚酰亚胺润滑复合材料的制备方法，所述聚酰亚胺润滑复合材料包括主体部分和润滑部位，包括以下步骤：以光敏聚酰亚胺树脂墨水进行所述聚酰亚胺润滑复合材料的主体部分的3D打印，以润滑树脂墨水进行所述聚酰亚胺润滑复合材料的润滑部位的3D打印，得到的3D打印件进行热处理，得到所述聚酰亚胺润滑复合材料；所述润滑树脂墨水包括所述光敏聚酰亚胺树脂墨水和固体润滑剂。本专利技术以光敏聚酰亚胺树脂墨水进行所述聚酰亚胺润滑复合材料的主体部分的3D打印，以润滑树脂墨水进行所述聚酰亚胺润滑复合材料的润滑部位的3D打印，利用3D打印进行润滑部位的按需打印，实现了聚酰亚胺固体润滑复杂结构部件的简单制备；能够将润滑部位按需设计并构筑在聚酰亚胺部件的相关部位(或点位)，从而实现润滑部位可设计调控聚酰亚胺固体
润滑复杂结构部件的制备；能够广泛应用于航天、航空、空间装备、微电子、精密机械和医疗器械领域中相关器件的打印。
附图说明
[0023]图1为本专利技术进行3D打印使用的系统；
[0024]图2为实施例1所得3D打印聚酰亚胺润滑复合材料制件的实物图片；
[0025]图3为实施例2所得3D打印聚酰亚胺润滑复合材料制件的实物图片；
[0026]图4为实施例2所得3D打印聚酰亚胺润滑复合材料制件的摩擦系数随时间变化的函数关系图；
[0027]图5为实施例2所得3D打印聚酰亚胺润滑复合材料制件的磨损体积表征图；
[0028]图6为实施例5中的3D打印模型图；
[0029]图7为实施例6中的3D打印模型图。
具体实施方式...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种润滑部位可设计调控的聚酰亚胺润滑复合材料的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺润滑复合材料包括主体部分和润滑部位，包括以下步骤：以光敏聚酰亚胺树脂墨水进行所述聚酰亚胺润滑复合材料的主体部分的3D打印，以润滑树脂墨水进行所述聚酰亚胺润滑复合材料的润滑部位的3D打印，得到的3D打印件进行热处理，得到所述聚酰亚胺润滑复合材料；所述润滑树脂墨水包括所述光敏聚酰亚胺树脂墨水和固体润滑剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，当所述聚酰亚胺润滑复合材料包括多个润滑部位，且多个润滑部位的摩擦系数不同时，匹配满足多个润滑部位摩擦系数的润滑树脂墨水。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固体润滑剂包括二硫化钼、氮化硅、滑石粉、石墨、聚四氟乙烯纤维和碳纤维中的一种或多种。4.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，所述润滑树脂墨水中固体润滑剂的质量为光敏聚酰亚胺树脂墨水的质量的1～15％。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述光敏聚酰亚胺树脂墨水的粘度为0.2～60Pa
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s。6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述光敏聚酰亚胺树脂墨水包括树脂基料和光引发剂；所述树脂基料包括以下质量百分含量的组分：光敏聚酰亚胺40～60％，活性稀释剂15～35％，交联剂10～20％，溶剂0～20％；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓龙，郭玉雄，姚昕乐，周峰，郭蕊，汪祎贤，
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：