一种聚芳醚酮基耐磨复合材料及其制备方法

专利名称：一种聚芳醚酮基耐磨复合材料及其制备方法
技术领域：
本发明属于抗摩擦技术领域，具体涉及一种聚芳醚酮基耐磨复合材料及其制备方法，该复合材料适用于汽车、军用、航空等技术领域。
背景技术：
聚醚醚酮是由4，4’ 一二氟二苯酮和对苯二酚为单体，以二苯砜为溶剂，利用亲核取代路线制备出的一种新型半晶态芳香族热塑性工程塑料。聚醚醚酮作为一种半结晶性高分子材料，具有耐热等级高、耐辐射、耐化学药品、耐疲劳、耐冲击、抗蠕变、耐磨、耐热水性好、阻燃性好、电性能优良等综合性能，在航空、航天、核能、信息、通讯、电子电信、石油化工、机械制造、交通运输等高技术领域得到了成功的应用。其分子链中存在着大量的芳环、杂环，形成“螺形”、“片状”和“梯形”结构，化学键能高，链段的刚性大，具有很高的玻璃化温度，较高的热分解温度和低的可燃性；存在于其分子主链上的共轭双键，使分子的规整性好，具有高的模量，力学性能好；同时，刚性分子较强的分子链间作用力及结晶性等结构特点，使得分子链紧密堆砌 ，溶剂分子渗入困难，因而又具有良好的耐溶剂性和耐药品性。此夕卜，它还具有耐辐射、电性能好等优点，成为近代高分子材料发展的一个新领域。聚四氟乙烯(PTFE)为四氟乙烯单体经自由基聚合而生成的高结晶聚合物，享有“塑料王”之美誉。该树脂无色、无毒、且具有优异的化学稳定性，极强的耐高低温性能，较好的非粘附性、自润滑性和低温延展性，耐老化性和高度绝缘性等性能，但因机械性能较差、线膨胀系数较大，尺寸稳定性差，热导率低，耐蠕变性差，易冷流，耐磨损性差、硬度低，成型和二次加工困难等缺陷，使其实用化和功能化应用受到限制。碳纤维(CF)是一种高性能的增强剂，也经常作为耐磨材料应用于各种摩擦环境中，其提高摩擦的机理通常是认为在摩擦过程中，伴随着基体的磨损，碳纤维逐渐暴露于磨损表面，并在接下来的摩擦过程中承担大部分的载荷，从而极大地提高材料的耐磨性能。而主要磨损形式表现为碳纤维的减薄、破损和剥落。因而碳纤维在摩擦过程中具有极为重要的作用。在主基体中添加石墨可以有效的降低材料的摩擦系数，但由于普通石墨容易发生团聚，往往达不到预期的效果。专利201010124760.5采用碳纤维、聚四氟乙烯、石墨和聚醚醚酮制作轴承保持架；专利200910264351.2采用聚芳醚、纳米膨胀石墨和碳纤维制备了高强导电复合材料；专利01125010.0采用纤维、聚四氟乙烯、石墨、聚醚醚酮、铜粉和钢板制备了塑料钢背自润滑耐磨复合材料；专利200810043742.7研究了玻纤和石墨填充聚醚醚酮复合材料的制备方法。

发明内容
本发明的目的在于提供一种力学性能优异、加工性能好、耐磨性能优良可用于汽车、军用、航天等技术领域的一种聚芳醚酮基耐磨复合材料及其制备方法。
本发明所述的一种聚芳醚酮基耐磨复合材料，其特征在于:由主基体聚芳醚酮、增强体碳纤维、润滑剂聚四氟乙烯和纳米石墨微片所组成；各组分重量和按100%计算，聚芳醚酮的重量百分数为59% 99%、纳米石墨微片或聚醚砜分散的纳米石墨微片的重量百分数为1% 20%、聚四氟乙烯的重量百分数为O 20%、碳纤维的重量百分数为O 20% ;聚醚砜分散的纳米石墨微片中，纳米石墨微片和聚醚砜的质量比为4 20:1。聚四氟乙烯作为增强体添加到聚芳醚酮主基体中来增强复合材料的综合性能同时，又可以有效的克服聚四氟乙烯本身的缺陷。碳纤维的加入提高了聚芳醚酮基体的抗压强度和抗蠕变性，且能有效提高材料的耐磨性能。纳米石墨微片则能有效的克服石墨容易发生团聚这一缺陷，为了能优化其分散性，我们再进一步采用聚醚砜对纳米石墨微片进行分散处理。聚醚砜分散处理后的纳米石墨微片保持了石墨的晶体结构，因而其自润滑性得以保持，同普通纳米石墨微片相比其具有能在复合材料中均匀分散的优点。同背景技术中所述的专利内容相比，本发明所采用的纳米石墨微片以及聚醚砜分散的纳米石墨微片较普通石墨在聚合物中有更好的分散性。优选地，本发明所述的聚芳醚酮为聚醚醚酮、聚醚砜酮、聚醚酮或聚醚酮酮。优选地，本发明所述的纳米石墨微片的直径为IOum 40um，由购买所得。优选地，本发明所述的聚醚砜的粘度为0.31Pa.s 0.35Pa.s,由长春吉大特塑工程研究有限公司提供。优选地，本发明所述的聚四氟乙烯的密度为2.13g/cm3 2.19g/cm3。优选地，本发明所述的碳纤维的长径比为70 500:1。优选地，本发明优选的复合材料的重量百分含量为聚芳醚酮70% 80%、纳米石墨微片5% 15%、聚四氟乙烯5% 15%、碳纤维5% 15%。测试结果表明，聚芳醚酮基体中固体润滑剂纳米石墨微片的加入使得本发明制得的复合材料的摩擦性能得到明显提高。相对于纳米石墨微片，分散性得到进一步优化的聚醚砜分散的纳米石墨微片则能使复合材料的摩擦性能进一步提高。碳纤维的加入则提高了聚芳醚酮基体的抗压强度和抗蠕变性，复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度、耐磨性等相对于未添加碳纤维前都有明显增强。聚四氟乙烯的加入有效的减少复合的摩擦系数，四元共混复合材料中，聚四氟乙烯可以和纳米石墨微片在配合端面形成一个均匀转移膜(如图1)，可以有效地减小碳纤维与聚芳醚酮基体界面的应力集中，有效抑制了摩擦过程中碳纤维的破损，使复合材料具有优良的摩擦性能。因此聚芳醚酮基耐磨复合材料有望可以在汽车、军用、航天等技术领域得到广泛应用。优选地，上面所述的聚芳醚酮基耐磨复合材料的制备方法，其步骤如下:I)将纳米石墨微片均匀分散到二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中(5g 20g/200mL 300mL)，然后缓慢加入分散均匀的聚醚砜PES的DMAc溶液(80g 95g/800mL IOOOmL),加热搅拌处理，过滤，洗涤，烘干，得到聚醚砜分散的纳米石墨微片(纳米石墨微片和聚醚砜的质量比为4 20:1)；

2)将纳米石墨微片或聚醚砜分散的纳米石墨微片、聚四氟乙烯、聚芳醚酮按照比例混合后加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥；
3)将干燥好的混合物和碳纤维按照比例混合后一起加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚芳醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为180 220°C，第二段温度为260 300°C，第三段温度为340 380°C，第四段温度为340 380°C，第五段温度为340 380°C，第六段温度为340 380°C，第七段温度为340 380°C，第八段温度为340 380 0C ；4)将烘干后的料粒通过注塑机注塑成型，从而得到聚芳醚酮基耐磨复合材料，该制备方法简单易行。


图1:实施例3摩擦面的扫描电镜照片。从图中可以看出聚四氟乙烯和纳米石墨微片能在配合端面形成一个均匀转移膜，可以有效地减小碳纤维与聚芳醚酮基体界面的应力集中，有效抑制了摩擦过程中碳纤维的破损，使复合材料具有优良的摩擦性能。
具体实施例方式下面通过实施例对本发 明进行具体描述，所述的实施例只是对本发明的具体描述，本发明不限于所述的实施内容。下面实施利中，主基体聚芳醚酮都以聚醚醚酮为例，聚醚醚酮(PEEK)由长春吉大特塑工程研究有限公司提供，其熔融指数为25g/10min，由XRZ-400熔融指数仪测定。实施例1:以生产本发明IOOOg复合材料为例所用的原料及其制备过程:(I)将950gPEEK、50g纳米石墨微片加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥处理；(2)将干燥好的混合物加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚醚醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为220°C，第二段温度为300°C，第三段温度为340°C，第四段温度为350°C，第五段温度为350°C，第六段温度为350°C，第七段温度为345°C，第八段温度为340°C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、挤出、切料后制得纳米石墨微片质量百分数为5%、PEEK质量分数为95%的聚醚醚酮基高性能复合材料；(3)最后将粒料烘干后通过注塑机注塑成所需的哑铃型、圆销状测试样品。(4)利用万能试验机测试样品，在25 0C下拉伸强度为85.84MPa，断裂伸长率为17.16%，弯曲强度为150.34MPa。利用摩擦试验机对测试样品进行摩擦测试，在4MP、600Rev/min的测试条件下样品的摩擦系数为0.402，而其摩擦损耗为9.34X l(T7mmVNm。实施例2:以生产本发明IOOOg复合材料为例所用的原料及其制备过程:(I)将900gPEEK、100g纳米石墨微片加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥处理；(2)将干燥好的混合物加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚醚醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为220°C，第二段温度为300°C，第三段温度为340°C，第四段温度为350°C，第五段温度为350°C，第六段温度为350°C，第七段温度为345°C，第八段温度为340°C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、挤出、切料后制得纳米石墨微片质量百分数为10%、PEEK质量分数为90%的聚醚醚酮基高性能复合材料；(3)最后将粒料烘干后通过注塑机注塑成所需的哑铃型、圆销状测试样品。(4)利用万能试验机测试样品，在25°C下拉伸强度为90.82MPa，断裂伸长率为
8.62%，弯曲强度为152.2MPa。利用摩擦试验机对测试样品进行摩擦测试，在4MP、600Rev/min的测试条件下样品的摩擦系数为0.316，而其摩擦损耗为4.45 X 10_7mm3/Nm。实施例3:以生产本发明IOOOg复合材料为例所用的原料及其制备过程:(1)将700gPEEK、100g纳米石墨微片、IOOg聚四氟乙烯加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥处理；(2)将干燥好的混合物和IOOg碳纤维一起加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚醚醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为220°C，第二段温度为300°C，第三段温度为340°C，第四段温度为350°C，第五段温度为350°C，第六段温度为350°C，第七段温度为345°C，第八段温度为340°C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、挤出、切料后制得纳米石墨微片质量百分数为10%、聚四氟乙烯质量分数为10%、碳纤维质量分数为10%、PEEK质量分数为70%的聚醚醚酮基高性能复合材料；

(3)最后将粒料烘干后通过注塑机注塑成所需的哑铃型、圆销状测试样品。(4)利用万能试验机测试样品，在25°C下拉伸强度为157.9MPa，断裂伸长率为10.9%，弯曲强度为186.3MPa。利用摩擦试验机对测试样品进行摩擦测试，在4MP、600Rev/min的测试条件下样品的摩擦系数仅为0.2233，而其摩擦损耗也仅为1.055 X 10_7mm3/Nm。实施例4:以生产本发明IOOOg复合材料为例所用的原料及其制备过程:(1)将800gPEEK、100g纳米石墨微片加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥处理；(2)将干燥好的混合物和IOOg碳纤维一起加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚醚醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为220°C，第二段温度为300°C，第三段温度为340°C，第四段温度为350°C，第五段温度为350°C，第六段温度为350°C，第七段温度为345 0C，第八段温度为340 0C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、挤出、切料后制得纳米石墨微片质量百分数为10%、碳纤维质量分数为10%、PEEK质量分数为80%的聚醚醚酮基高性能复合材料；(3)最后将粒料烘干后通过注塑机注塑成所需的哑铃型、圆销状测试样品。(4)利用万能试验机测试样品，在25°C下拉伸强度为172.7MPa，断裂伸长率为
9.89%，弯曲强度为244.3MPa。利用摩擦试验机对测试样品进行摩擦测试，在4MP、600Rev/min的测试条件下样品的摩擦系数仅为0.3366，而其摩擦损耗也仅为1.691 X l(T7mmVNm。
实施例5:以生产本发明IOOOg复合材料为例所用的原料及其制备过程:(I)将700gPEEK、100g纳米石墨微片加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥处理；(2)将干燥好的混合物和200g碳纤维一起加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚醚醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为220°C，第二段温度为300°C，第三段温度为340°C，第四段温度为350°C，第五段温度为350°C，第六段温度为350°C，第七段温度为345°C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、挤出、切料后制得纳米石墨微片质量百分数为10%、碳纤维质量分数为20%、PEEK质量分数为70%的聚醚醚酮基高性能复合材料；(3)最后将粒料烘干后通过注塑机注塑成所需的哑铃型、圆销状测试样品。(4)利用万能试验机测试样品，在25°C下拉伸强度为178.98MPa，断裂伸长率为9.3%，弯曲强度为244.03MPa。利用摩擦试验机对测试样品进行摩擦测试，在4MP、600Rev/min的测试条件下样品的摩擦系数仅为0.3123，而其摩擦损耗也仅为1.683 X 10_7mm3/Nm。实施例6:以生产本发明IOOOg复合材料为例所用的原料及其制备过程:(I)将5g聚醚砜PES溶于200mL 二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中；将958纳米石墨微片分散到50°C的800mL DMAc溶液中，一边搅拌一边缓慢加入聚醚砜的DMAc溶液，在50°C温度条件下继续搅拌30分钟，过滤，用蒸馏水洗涤4遍，然后烘干，得到IOOg经过聚醚砜分散的纳米石墨微片，其中 ，聚醚砜的质量为反应体系总质量的5%。(2)将900gPEEK、100g聚醚砜分散的纳米石墨微片加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥处理；(3)将干燥好的混合物加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚醚醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为220°C，第二段温度为300°C，第三段温度为340°C，第四段温度为350°C，第五段温度为350°C，第六段温度为350°C，第七段温度为345°C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、挤出、切料后制得聚醚砜分散的纳米石墨微片质量百分数为10%、PEEK质量分数为90%的聚醚醚酮基耐磨复合材料；(3)最后将粒料烘干后通过注塑机注塑成所需的哑铃型、圆销状测试样品。(4)利用万能试验机测试样品，在25 0C下拉伸强度为89.97MPa，断裂伸长率为12.68%,弯曲强度为151.05MPa。利用摩擦试验机对测试样品进行摩擦测试，在4MP、600Rev/min的测试条件下样品的摩擦系数仅为0.2957，而其摩擦损耗也仅为
3.5654 X 10 7mm3/Nm。实施例7:以生产本发明IOOOg复合材料为例所用的原料及其制备过程:(I)将20g聚醚砜PES溶于200mL 二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中；将80g纳米石墨微片分散到50°C的800mL DMAc溶液中，一边搅拌一边缓慢加入聚醚砜的DMAc溶液，在50°C温度条件下继续搅拌30分钟，过滤，用蒸馏水洗涤4遍，然后烘干，得到IOOg经过聚醚砜分散的纳米石墨微片，其中，聚醚砜的质量为反应体系总质量的20%。
(2)将900gPEEK、100g聚醚砜分散的纳米石墨微片加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥处理；(3)将干燥好的混合物加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚醚醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为220°C，第二段温度为300°C，第三段温度为340°C，第四段温度为350°C，第五段温度为350°C，第六段温度为350°C，第七段温度为345°C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、挤出、切料后制得聚醚砜分散的纳米石墨微片质量百分数为10%、PEEK质量分数为90%的聚醚醚酮基耐磨复合材料；(4)最后将粒料烘干后通过注塑机注塑成所需的哑铃型、圆销状测试样品。(5)利用万能试验机测试样品，在25°C下拉伸强度为88.37MPa，断裂伸长率为14.46%o利用摩擦试验机对测试样品进行摩擦测试，在4MP、600Rev/min的测试条件下样品的摩擦系数仅为0.3023，而其摩擦损耗也仅为3.6524X 10-7mm3/Nm。实施例8:以生产本发明IOOOg复合材料为例所用的原料及其制备过程:(I)将5g聚醚砜PES溶于200mL 二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中；将95§纳米石墨微片分散到50°C的800mL DMAc溶液中，一边搅拌一边缓慢加入聚醚砜的DMAc溶液，在50°C温度条件下继续搅拌30分钟，过滤，用蒸馏水洗涤4遍，然后烘干，得到IOOg经过聚醚砜分散的纳米石墨微片，其中，聚醚砜的质量为反应体系总质量的5%。(2)将800gPEEK、100g聚醚砜分散的纳米石墨微片加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥处理；(3)将干燥好的·混合物和IOOg碳纤维一起加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚醚醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为220°C，第二段温度为300°C，第三段温度为340°C，第四段温度为350°C，第五段温度为350°C，第六段温度为350°C，第七段温度为345°C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、挤出、切料后制得聚醚砜分散的纳米石墨微片质量百分数为10%、碳纤维质量百分数为10%、PEEK质量分数为80%的聚醚醚酮基耐磨复合材料；(4)最后将粒料烘干后通过注塑机注塑成所需的哑铃型、圆销状测试样品。(5)利用万能试验机测试样品，在25°C下拉伸强度为147.39MPa，断裂伸长率为
12.36%，弯曲强度为161.4MPa。利用摩擦试验机对测试样品进行摩擦测试，在4MP、600Rev/min的测试条件下样品的摩擦系数仅为0.3122，而其摩擦损耗也仅为1.5434X 10_7mm3/Nm。实施例9:以生产本发明IOOOg复合材料为例所用的原料及其制备过程:(I)将5g聚醚砜PES溶于200mL 二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中；将95§纳米石墨微片分散到50°C的800mL DMAc溶液中，一边搅拌一边缓慢加入聚醚砜的DMAc溶液，在50°C温度条件下继续搅拌30分钟，过滤，用蒸馏水洗涤4遍，然后烘干，得到IOOg经过聚醚砜分散的纳米石墨微片，其中，聚醚砜的质量为反应体系总质量的20%。(2)将700gPEEK、IOOg聚醚砜分散的纳米石墨微片、IOOg聚四氟乙烯加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥处理；
(3)将干燥好的混合物和IOOg碳纤维一起加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚醚醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为220°C，第二段温度为300°C，第三段温度为340°C，第四段温度为350°C，第五段温度为350°C，第六段温度为350°C，第七段温度为345°C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、挤出、切料后制得聚醚砜分散的纳米石墨微片质量百分数为10%、碳纤维质量百分数为10%、聚四氟乙烯质量百分数为10%、PEEK质量分数为70%的聚醚醚酮基耐磨复合材料；(4)最后将粒料烘干后通过注塑机注塑成所需的哑铃型、圆销状测试样品。(5)利用万能试验机测试样品，在25 °C下拉伸强度为146.23MPa，断裂伸长率为10.79%,弯曲强度为229.67MPa。利用摩擦试验机对测试样品进行摩擦测试，在4MP、600Rev/min的测试条件下样品的摩擦系数仅为0.2188，而其摩擦损耗也仅为
0.9186X10_7mm3/Nm。实施例10:以生产本发明IOOOg复合材料为例所用的原料及其制备过程:(I)将5g聚醚砜PES溶于200mL 二甲基乙酰胺(DMAc)溶液中；将958纳米石墨微片分散到50°C的800mL DMAc溶液中，一边搅拌一边缓慢加入聚醚砜的DMAc溶液，在50°C温度条件下继续搅拌30分钟，过滤，用蒸馏水洗涤4遍，然后烘干，得到IOOg经过聚醚砜分散的纳米石墨微片，其中，聚醚砜的质量为反应体系总质量的5%。(2)将800gPEEK、100g聚醚砜分散的纳米石墨微片加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥处理； (3)将干燥好的混合物和IOOg碳纤维一起加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温度在聚醚醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；具体地，双螺杆挤出机料筒采用八段式加温模式，第一段温度为220°C，第二段温度为300°C，第三段温度为340°C，第四段温度为350°C，第五段温度为350°C，第六段温度为350°C，第七段温度为345°C，经高温熔融、螺杆剪切挤压、挤出、切料后制得聚醚砜分散的纳米石墨微片质量百分数为10%、碳纤维质量百分数为10%、PEEK质量分数为80%的聚醚醚酮基耐磨复合材料；(4)最后将粒料烘干后通过注塑机注塑成所需的哑铃型、圆销状测试样品。(5)在25 °C下拉伸强度为148.43MPa，断裂伸长率为12.31%，弯曲强度为162.5MPa。利用摩擦试验机对测试样品进行摩擦测试,在4MP、600Rev/min的测试条件下样品的摩擦系数仅为0.3076，而其摩擦损耗也仅为1.4322X 10-7mm3/Nm。
权利要求
1.一种聚芳醚酮基耐磨复合材料，其特征在于:由主基体聚芳醚酮、增强体碳纤维、润滑剂聚四氟乙烯、纳米石墨微片或聚醚砜分散的纳米石墨微片组成；各组分重量和按100%计算，聚芳醚酮的重量百分数为59% 99%、纳米石墨微片或聚醚砜分散的纳米石墨微片的重量百分数为1% 20%、聚四氟乙烯的重量百分数为O 20%、碳纤维的重量百分数为O 20% ;聚醚砜分散的纳米石墨微片中，纳米石墨微片和聚醚砜的质量比为4 20:1。
2.如权利要求1所述的一种聚芳醚酮基耐磨复合材料，其特征在于:聚芳醚酮的重量百分数为70% 80%、纳米石墨微片或聚醚砜分散的纳米石墨微片的重量百分数为5% 15%、聚四氟乙烯的重量百分数为5% 15%、碳纤维的重量百分数为5% 15%。
3.如权利要求1或2所述的一种聚芳醚酮基耐磨复合材料，其特征在于:纳米石墨微片的直径为IOum 40um,聚四氟乙烯的密度为2.13g/cm3 2.19g/cm3,碳纤维的长径比为70 500:1，聚醚砜的粘度为0.31Pa.s 0.35Pa.S。
4.如权利要求1或2所述的一种聚芳醚酮基耐磨复合材料，其特征在于:聚芳醚酮为聚醚醚酮、聚醚砜酮、聚醚酮或聚醚酮酮。
5.权利要求1或2所述聚芳醚酮基耐磨复合材料的制备方法，其步骤如下: 1)将纳米石墨微片均匀分散到二甲基乙酰胺溶液中，然后缓慢加入分散均匀的聚醚砜PES的二甲基乙酰胺溶液，加热搅拌处理，过滤，洗涤，烘干，得到聚醚砜分散的纳米石墨微片; 2)将纳米石墨微片或聚醚砜分散的纳米石墨微片、聚四氟乙烯、聚芳醚酮按照比例混合后加入到高速搅拌机中，搅拌均匀后置于烘箱中干燥； 3)将干燥好的混合物和碳纤维按照比例混合后一起加入到双螺杆挤出机中，控制挤出加工温 度在聚芳醚酮基体熔点温度以上进行混炼，挤出造粒后将料粒置于烘箱中干燥；将烘干后的料粒通过注塑机注塑成型，从而得到聚芳醚酮基耐磨复合材料。
全文摘要
一种聚芳醚酮基耐磨复合材料及其制备方法，属于抗摩擦技术领域。该复合材料可广泛应用于汽车、军用、航空等技术领域。由主基体聚芳醚酮、增强体碳纤维、润滑剂聚四氟乙烯、纳米石墨微片或聚醚砜分散的纳米石墨微片组成。复合材料中碳纤维的加入提高了聚芳醚酮基体的抗压强度和抗蠕变性，复合材料的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度等相对于纯聚芳醚酮都有明显增强。固体润滑剂聚四氟乙烯和经过聚醚砜分散处理后的纳米石墨微片的加入则能有效的减少聚芳醚酮基体的摩擦系数。
文档编号C08K3/04GK103242641SQ201310210218
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月30日 优先权日2013年5月30日
发明者张云鹤, 姜文龙, 王琦桐, 姜振华, 张海博 申请人:吉林大学