杂化氮化硼-纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于聚合物基固体自润滑复合材料技术领域，具体涉及一种杂化氮化硼

【技术实现步骤摘要】
杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于聚合物基固体自润滑复合材料
，具体涉及一种杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]树脂基复合材料是目前最常用的工程材料之一，占有相当大的市场份额。它们结合了各种优势，例如易于制造、性能优异和成本较低，这是金属、陶瓷或聚合物无法单独实现的。近年来，科学界和工业界对树脂基复合材料在滑动部件中的应用产生了极大的兴趣，可以利用其自润滑性能来避免对油或润滑脂润滑的需求以及污染问题。
[0003]在耐磨树脂基复合材料的设计中，选择合适的基体是非常重要的。要求该摩擦基体具有较高的使用温度、良好的耐化学性和优异的粘结强度，通用塑料和普通工程塑料难以满足使用温度的需求，只有高性能工程塑料才能满足耐磨性和耐热性的需求。杂萘联苯聚芳醚类系列树脂，是目前国际上耐温等级最高的热塑性树脂，作为耐磨自润滑树脂基复合材料的树脂基体具有非常广阔的应用前景。
[0004]大量研究希望通过添加耐磨自润滑填料来改善树脂基复合材料的摩擦学性能。氮化硼(BN)具有层状结构和较大的层间间距，容易形成转移膜，能够有效提高聚合物的摩擦学性能。纳米SiO2具有较高的比表面积、强度和模量，且其价格低廉，是一种优异的耐磨填料。但是两者单独用来改善复合材料的摩擦性能时，难以在树脂基体中分散均匀，容易引起团聚，导致复合材料的力学性能难以改善。因此，开发一种新的耐磨自润滑填料并利用其制备树脂基复合材料，使复合材料同时具有优异的摩擦性能和力学性能，具有重要的意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供了一种杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料及其制备方法，本专利技术通过以杂萘联苯聚芳醚树脂作为基体，在保持耐高温特性的基础上，将通过原位生长法制备的氮化硼
‑
纳米二氧化硅杂化材料作为填料改善复合材料的摩擦性能，所得到的杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料同时具有优异的摩擦性能(摩擦系数低和磨损率低)和力学性能(洛氏硬度高)，实现了摩擦性能和力学性能兼顾，为开发新型耐磨自润滑填料及其复合材料提供借鉴。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料，所述复合材料的原料按重量份包括以下组分：
[0008]杂萘联苯聚芳醚树脂60
‑
95份(例如，60份、65份、70份、75份、80份、85份、90份、95份)，杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅(BN@SiO2)5
‑
40份(例如，5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份)；
[0009]其中，所述杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅通过硅源在氮化硼表面反应生长为纳米二
氧化硅制成。
[0010]本专利技术通过以杂萘联苯聚芳醚树脂作为基体，在保持耐高温特性的基础上，将通过原位生长法制备的氮化硼
‑
纳米二氧化硅杂化材料作为填料改善复合材料的摩擦性能，所得到的杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料同时具有优异的摩擦性能(摩擦系数低和磨损率低)和力学性能(洛氏硬度高)，实现了摩擦性能和力学性能兼顾，为开发新型耐磨自润滑填料及其复合材料提供借鉴。
[0011]上述杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料中，作为一种优选实施方式，所述杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅由硅烷偶联剂进行表面改性。本专利技术实施例通过利用硅烷偶联剂对杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅进行表面改性，使BN@SiO2官能化，从而进一步提升树脂与填料的相容性与界面结合强度。
[0012]上述杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料中，作为一种优选实施方式，所述杂萘联苯聚芳醚树脂包括杂萘联苯共聚芳醚砜(PPBES)、杂萘联苯聚醚酮(PPEK)、杂萘联苯聚醚砜(PPES)、杂萘联苯聚醚腈(PPEN)、杂萘联苯聚醚酮酮(PPEKK)、杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)、杂萘联苯聚醚腈砜(PPENS)、杂萘联苯聚醚腈酮酮(PPENKK)、杂萘联苯聚醚砜酮酮(PPESKK)、杂萘联苯聚醚腈砜酮(PPENSK)、杂萘联苯聚醚腈砜酮酮(PPENSKK)、双二氮杂萘酮聚芳醚砜(PDPES)、双二氮杂萘酮聚醚腈(PDPEN)、双二氮杂萘酮聚醚酮酮(PDPEKK)、双二氮杂萘酮聚醚砜酮(PDPESK)、双二氮杂萘酮聚醚腈砜(PDPENS)、双二氮杂萘酮聚醚腈酮酮(PDPENKK)、双二氮杂萘酮聚醚砜酮酮(PDPESKK)、双二氮杂萘酮聚醚腈砜酮(PDPENSK)、双二氮杂萘酮聚醚腈砜酮酮(PDPENSKK)中的至少一种。
[0013]上述杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料中，作为一种优选实施方式，A)所述杂萘联苯共聚芳醚砜(PPBES)的结构式为：
[0014][0015]其中，R1、R2、R3、R4各自独立的代表氢、卤素取代基、苯基、苯氧基、烷基或烷氧基，烷基或烷氧基都含有至少1个碳原子，R1、R2、R3和R4的结构相同或不同，m≥2，n≥2；
[0016]B)所述杂萘联苯聚醚酮(PPEK)、所述杂萘联苯聚醚砜(PPES)、所述杂萘联苯聚醚腈(PPEN)、所述杂萘联苯聚醚酮酮(PPEKK)、所述杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)、所述杂萘联苯聚醚腈砜(PPENS)、所述杂萘联苯聚醚腈酮酮(PPENKK)、所述杂萘联苯聚醚砜酮酮(PPESKK)、所述杂萘联苯聚醚腈砜酮(PPENSK)、所述杂萘联苯聚醚腈砜酮酮(PPENSKK)的结构通式为：
[0017][0018]其中，Ar为：R1、R2、R3、R4各自独立的代表氢、卤素取代基、苯基、苯氧基、烷基或烷氧基，所述烷基或所述烷氧基都含有至少1个碳原子，R1、R2、R3和R4的结构相同或不同；
[0019]所述杂萘联苯聚醚酮(PPEK)的结构通式中，a＝0，b≥3，c＝0，d＝0；
[0020]所述杂萘联苯聚醚砜(PPES)的结构通式中，a≥3，b＝0，c＝0，d＝0；
[0021]所述杂萘联苯聚醚腈(PPEN)的结构通式中，a＝0，b＝0，c≥3，d＝0；
[0022]所述杂萘联苯聚醚酮酮(PPEKK)的结构通式中，a＝0，b＝0，c＝0，d≥3；
[0023]所述杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)的结构通式中，a≥3，b≥3，c＝0，d＝0；
[0024]所述杂萘联苯聚醚腈砜(PPENS)的结构通式中，a≥3，b＝0，c≥3，d＝0；
[0025]所述杂萘联苯聚醚腈酮酮(PPENKK)的结构通式中，a＝0，b＝0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料，其特征在于，所述复合材料的原料按重量份包括以下组分：杂萘联苯聚芳醚树脂60
‑
95份，杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅5
‑
40份；其中，所述杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅通过硅源在氮化硼表面反应生长为纳米二氧化硅制成。2.根据权利要求1所述的杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料，其特征在于，所述杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅由硅烷偶联剂进行表面改性；和/或，所述硅源包括正硅酸四乙酯、硅酸钠、正硅酸甲酯中的至少一种；和/或，所述氮化硼包括六方氮化硼；和/或，所述复合材料的玻璃化转变温度为255
‑
375℃，且可以通过杂萘联苯聚芳醚树脂基体的结构进行调控。3.根据权利要求1所述的杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料，其特征在于，所述杂萘联苯聚芳醚树脂包括杂萘联苯共聚芳醚砜、杂萘联苯聚醚酮、杂萘联苯聚醚砜、杂萘联苯聚醚腈、杂萘联苯聚醚酮酮、杂萘联苯聚醚砜酮、杂萘联苯聚醚腈砜、杂萘联苯聚醚腈酮酮、杂萘联苯聚醚砜酮酮、杂萘联苯聚醚腈砜酮、杂萘联苯聚醚腈砜酮酮、双二氮杂萘酮聚芳醚砜、双二氮杂萘酮聚醚腈、双二氮杂萘酮聚醚酮酮、双二氮杂萘酮聚醚砜酮、双二氮杂萘酮聚醚腈砜、双二氮杂萘酮聚醚腈酮酮、双二氮杂萘酮聚醚砜酮酮、双二氮杂萘酮聚醚腈砜酮、双二氮杂萘酮聚醚腈砜酮酮中的至少一种。4.根据权利要求3所述的杂化氮化硼
‑
纳米二氧化硅改性杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料，其特征在于，A)所述杂萘联苯共聚芳醚砜的结构式为：其中，R1、R2、R3、R4各自独立的代表氢、卤素取代基、苯基、苯氧基、烷基或烷氧基，烷基或烷氧基都含有至少1个碳原子，R1、R2、R3和R4的结构相同或不同，m≥2，n≥2；B)所述杂萘联苯聚醚酮、所述杂萘联苯聚醚砜、所述杂萘联苯聚醚腈、所述杂萘联苯聚醚酮酮、所述杂萘联苯聚醚砜酮、所述杂萘联苯聚醚腈砜、所述杂萘联苯聚醚腈酮酮、所述杂萘联苯聚醚砜酮酮、所述杂萘联苯聚醚腈砜酮、所述杂萘联苯聚醚腈砜酮酮的结构通式为：其中，Ar为：R1、R2、R3、R4各自独立的代表氢、卤素取代基、苯基、
苯氧基、烷基或烷氧基，所述烷基或所述烷氧基都含有至少1个碳原子，R1、R2、R3和R4的结构相同或不同；所述杂萘联苯聚醚酮的结构通式中，a＝0，b≥3，c＝0，d＝0；所述杂萘联苯聚醚砜的结构通式中，a≥3，b＝0，c＝0，d＝0；所述杂萘联苯聚醚腈的结构通式中，a＝0，b＝0，c≥3，d＝0；所述杂萘联苯聚醚酮酮的结构通式中，a＝0，b＝0，c＝0，d≥3；所述杂萘联苯聚醚砜酮的结构通式中，a≥3，b≥3，c＝0，d＝0；所述杂萘联苯聚醚腈砜的结构通式中，a≥3，b＝0，c≥3，d＝0；所述杂萘联苯聚醚腈酮酮的结构通式中，a＝0，b＝0，c≥3，d≥3；所述杂萘联苯聚醚砜酮酮的结构通式中，a≥3，b＝0，c＝0，d≥3；所述杂萘联苯聚醚腈砜酮的结构通式中，a≥3，b≥3，c≥3，d＝0；所述杂萘联苯聚醚腈砜酮酮的结构通式中，a≥3，b＝0，c≥3，d≥3；C)所述双二氮杂萘酮聚芳醚砜、所述双二氮杂萘酮聚醚腈、所述双二氮杂萘酮聚醚酮酮、所述双二氮杂萘酮聚醚砜酮、所述双二氮杂萘酮聚醚腈砜、所述双二氮杂萘酮聚醚腈酮酮、所述双二氮杂萘酮聚醚砜酮酮、所述双二氮杂萘酮聚醚腈砜酮、所述双二氮杂萘酮聚醚腈砜酮酮的结构通式为：其中，Ar为其中，Ar为中的一种或多种；所述双二氮杂萘酮聚芳醚砜的结构通式中，a≥3，b＝0，c＝0，d＝0；所述双二氮杂萘酮聚醚腈的结构通式中，a＝0，b＝0，c≥3，d＝0；所述双二氮杂萘酮聚醚酮酮的结构通式中，a＝0，b＝0，c＝0，d≥3；所述双二氮杂萘酮聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲍庆光，李楠，蹇锡高，胡方圆，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：