一種納米Si₃N₄/聚醯亞胺複合材料的製備方法

2023-05-08 09:52:16

專利名稱：一種納米Si3N4/聚醯亞胺複合材料的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型複合材料的製備方法，具體涉及一種納米Si3N4/聚醯亞胺耐磨複合材料的製備方法。
技術背景聚醯亞胺具有突出的熱穩定性、良好的抗衝擊、抗輻射和耐溶劑性能，在高溫、高低壓 和高速等極端環境下具有優異的摩擦磨損性能，是一類很有潛力應用於摩擦學領域的基體材 料。但是，純聚醯亞胺材料因較低的抗拉、抗壓強度，不適宜單獨作為摩擦材料使用，尤其 是單純的聚醯亞胺成型過程中易於形成氣泡，影響其性能。需要加入增強相後才能得到力學性能和摩擦學性能優異的複合材料。納米Si3N4材料具有高強度、高硬度、抗氧化、耐磨、耐腐蝕等良好的室溫及高溫力學性能，資源豐富，綜合性能優異，是一種理想的結構材料，通 過粉末混合法作為第二相顆粒填充基體，能有效提高複合材料聚醯亞胺的強度和斷裂韌性。發明內容本發明公開一種納米Si3N4/聚醯亞胺耐磨複合材料的製備方法，其目的在於克服單純的聚醯亞胺材料因抗拉、抗壓強度低，尤其是聚醯亞胺成型過程中易於形成氣泡，影響性能等弊端，本發明採用納米Si3N4填充改性聚醯亞胺，不但有效提高了聚醯亞胺複合材料的強度，製備出具有更加優異摩擦學性能和力學性能的複合材料，而且製備方法簡單，成本低，工藝性 好。一種納米Si3N4/聚醯亞胺複合材料的製備方法，其特徵在於a) 將Si3N4按重量百分比4一 15%同75 — 95%的聚醯亞胺、1 一 10%的二硫化鉬進行機械 共混；b) 將混合粉料放入平板硫化機模具中成型，先將爐溫升至11(TC，保持60分鐘，對預成 型坯料進行預塑，壓力控制在10—15MPa，然後再以60。C/小時的速度升溫至190。C一22(TC， 保溫1小時，使模壓料成型；c) 然後採用隨爐降溫的方式降溫到8(TC後將壓力去掉，將模壓成型後的複合材料連同模具一起取出，冷卻至室溫，獲得複合材料。本發明適用於各種熱塑性聚醯亞胺複合材料的製備，如GCTP、 KH304等。本發明的優點和積極效果由於採用納米Si3N4填充改性聚醯亞胺，有效提高了聚醯亞胺 複合材料的強度和耐磨度，具有尺寸穩定性好，自潤滑性能好，摩擦係數低等優點；而且聚 醯亞胺複合材料製備方法簡單，成本低，工藝性好。可廣泛應用於航空工程軸承無油潤滑技 術領域。具有尺寸穩定性好，摩擦係數低，自潤滑性能好，耐磨等優點。
具體實施方式
下面通過具體實施例進一步說明本發明，但本實施例並不用於限制本發明，凡是採用本 發明的相似方法及其相似變化，均應列入本發明的保護範圍。實施例1:複合材料的組分重量百分比為聚四氟乙烯89%，聚醯亞胺10%， 二硫化鉬1%。 複合材料製備過程如下將納米Si3N4同聚醯亞胺、二硫化鉬進行機械共混，然後將混合粉料放入平板硫化機模具中成型，先將爐溫升至11(TC，保持60分鐘，對預成型坯料進行預塑，壓力控制在10MPa， 然後再以6(TC/小時的速度升溫至22(TC，保溫1小時，使模壓料成型，然後採用隨爐降溫的 方式降溫到8(TC後將壓力去掉，將模壓成型後的複合材料連同模具一起取出，冷卻至室溫， 獲得複合材料。對製備得到的滑動軸承進行摩擦學試驗，在加載3000N，滑動速度為3m/s條件下測得摩 擦係數為0.068。實施例2:複合材料的組分重量百分比為聚四氟乙烯79%，聚醯亞胺11%， 二硫化鉬10%。 複合材料製備過程如下將納米Si3N4同聚醯亞胺、二硫化鉬進行機械共混，然後將混合粉料放入平板硫化機模具中成型，先將爐溫升至11(TC，保持60分鐘，對預成型坯料進行預塑，壓力控制在15MPa， 然後再以60"C/小時的速度升溫至19(TC，保溫1小時，使模壓料成型，然後採用隨爐降溫的 方式降溫到8(TC後將壓力去掉，將模壓成型後的複合材料連同模具一起取出，冷卻至室溫， 獲得複合材料。按照上述製備方法製備的複合材料按照標準測得其拉伸強度為135MPa。 實施例3:複合材料的組分重量百分比為聚四氟乙烯80%，聚醯亞胺15%， 二硫化鉬5%。 複合材料製備過程如下將納米Si3N4同聚醯亞胺、二硫化鉬進行機械共混，然後將混合粉料放入平板硫化機模具中成型，先將爐溫升至110。C，保持60分鐘，對預成型坯料進行預塑，壓力控制在12MPa， 然後再以60'C/小時的速度升溫至20(TC，保溫1小時，使模壓料成型，然後採用隨爐降溫的 方式降溫到8(TC後將壓力去掉，將模壓成型後的複合材料連同模具一起取出，冷卻至室溫， 獲得複合材料。在MPV—20型摩擦磨損試驗機上考察製得的複合材料的摩擦學性能，滑動速度為lm/s， 滑動時間為2小時的磨損量為0.09g。
權利要求
1.一種納米Si3N4/聚醯亞胺複合材料的製備方法，其特徵在於a)將Si3N4按重量百分比4-15％同75-95％的聚醯亞胺、1-10％的二硫化鉬進行機械共混；b)將混合粉料放入平板硫化機模具中成型，先將爐溫升至110℃，保持60分鐘，對預成型坯料進行預塑，壓力控制在10-15MPa，然後再以60℃/小時的速度升溫至190℃-220℃，保溫1小時，使模壓料成型；c)然後採用隨爐降溫的方式降溫到80℃後將壓力去掉，將模壓成型後的複合材料連同模具一起取出，冷卻至室溫，獲得複合材料。
全文摘要
一種納米Si3N4/聚醯亞胺複合材料的製備方法，其特徵在於首先將Si3N4按重量百分比4-15％同75-95％的聚醯亞胺、1-10％的二硫化鉬進行機械共混；然後將混合粉料放入平板硫化機模具中成型，先將爐溫升至110℃，保持60分鐘，對預成型坯料進行預塑，壓力控制在10-15MPa，然後再以60℃/小時的速度升溫至190℃-220℃，保溫1小時，使模壓料成型；採用隨爐降溫的方式降溫到80℃後將壓力去掉，將模壓成型後的複合材料連同模具一起取出，冷卻至室溫，獲得複合材料。本發明有效提高了聚醯亞胺複合材料的強度和耐磨度，製備方法簡單，成本低，工藝性好，可廣泛應用於航空工程軸承無油潤滑技術領域。
文檔編號B29C70/40GK101407113SQ200810042469
公開日2009年4月15日 申請日期2008年9月4日 優先權日2008年9月4日
發明者健 李 申請人:上海第二工業大學