本发明涉及一种聚酰亚胺复合润滑材料，尤其涉及一种片状银包铜填充的聚酰亚胺复合润滑材料，属于复合材料领域和耐磨损材料技术领域。
背景技术：
聚酰亚胺树脂是综合性能最佳的高分子材料之一，具有优异的机械强度、抗蠕变、耐腐蚀及电性能等，其巨大的应用前景已经得到充分的认识，被称为是“解决问题的能手”。
聚酰亚胺属于芳香族高分子材料，其耐温性好，非常适合作为宽温域聚合物自润滑复合材料的树脂基体。但纯的聚酰亚胺摩擦系数偏高，摩擦生热严重，难以满足低摩擦使用要求。在实际应用中采用聚酰亚胺作为树脂基体，通过纤维、润滑剂、纳米粒子等多种功能填料的填充，从而降低摩擦系数，延长使用寿命。
通过选择兼具高导热和减摩功能的填料，将摩擦过程中产生的热量有效传递出去。银包铜粉是采用先进的化学镀技术，经过特定的成型及表面处理工艺，在超细铜粉表面形成不同厚度的银镀层。它既克服了铜粉易氧化的特性，又有导电性好，化学稳定性高，不易氧化，价格低等特点，是很有发展前途的一种高导电填料，已被广泛应用于电学、光学等领域，但其作为摩擦学改性剂的应用，目前还没有相关专利和文献公开报道。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种片状银包铜填充的聚酰亚胺复合润滑材料，以克服纯的聚酰亚胺摩擦系数偏高，摩擦生热严重，难以满足低摩擦使用要求的问题。
一、片状银包铜填充的聚酰亚胺复合润滑材料的制备
本发明的片状银包铜填充的聚酰亚胺复合润滑材料，是由以下原料组份和工艺制备而成：
原料组分：以质量百分数计：聚酰亚胺97.5~99.5%，片状银包铜粉0.5~2.5%。其中，原料聚酰亚胺的粒径为75~150μm；片状银包铜粉的平均粒径为1~3μm，含银量为10~20%，纯度＞99.9%。
制备工艺：包括以下步骤下：
（1）混料：将聚酰亚胺和片状银包铜装入w型双锥混料机，在转速50~100rpm下搅拌300~500min，使二者混合均匀；
（2）预成型：将混合均匀的原料放入金属模具，水平放置在液压机上，在5~10mpa的压力下压制3~5分钟，制得预成型毛坯；
（3）冷等静压成型：将预成型毛坯放入柔性硅橡胶套中，置于冷等静压机中，以水为介质，在25~50mpa压力下保持时间10~15分钟，得到冷等静压毛坯；
（4）热等静压成型：将冷等静压毛坯装入包套，抽真空至1×10-2pa~1×10-3pa并密封，然后置于热等静压机中压制：以介质为氩气，初始压力为10mpa~20mpa，升温速率为5℃/min~15℃/min，平衡温度为360℃~390℃，平衡压力为20mpa~40mpa，平衡时间为1h~5h；然后自然降温至100℃以下，去除包套，即得聚酰亚胺复合材料。
二、片状银包铜填充的聚酰亚胺复合润滑材料的性能
1、摩擦学性能
图1为添加不同量片状银包铜制备的聚酰亚胺润滑材料摩擦系数曲线图。通过图1可见，添加片状银包铜，可显著降低聚酰亚胺的摩擦系数。随着片状银包铜添加量的增加，聚酰亚胺复合材料的摩擦系数明显下降；当片状银包铜填充量达1wt.%，聚酰亚胺润滑材料摩擦系数达到最低（摩擦系数较纯的聚酰亚胺降低了28.5%）；当片状银包铜的填充量继续增加时，聚酰亚胺润滑材料摩擦系数又增大。因此，片状银包铜的填充量应控制在0.5~2.5wt.%为宜。摩擦学性能指标显示，片状银包铜的填充量在0.5~2.5wt.%时，聚酰亚胺复合材料的摩擦系数≤0.30（gb/t3960，300n，200rpm，120min）。
图2为纯聚酰亚胺（1）和1wt%片状银包铜填充聚酰亚胺（2）摩擦系数随摩擦时间变化的关系曲线。可以看出，起始阶段，摩擦系数随时间增加逐渐增大。纯的聚酰亚胺摩擦系数达到最大值后趋于稳定。片状银包铜填充的聚酰亚胺复合材料的摩擦系数起始阶段比较高，但随时间增大摩擦系数逐渐降低并达到稳定值。这主要是随着摩擦过程的进行，在对偶钢环上会形成一层含有片状银包铜磨屑的转移膜，高质量的转移膜形成后，摩擦也就发生在转移膜与聚酰亚胺复合材料之间，避免了聚酰亚胺复合材料与钢环的直接接触，摩擦系数明显减小。
综上所述，本发明通过选择兼具高导热和减摩功能的填料，将摩擦过程中产生的热量有效传递出去。并且随着摩擦进程的不断推进，片状银包铜容易转移到金属对偶表面，可以在金属对偶表面形成一层具有低摩擦特性的转移膜，从而降低了摩擦，减小磨损，实现了材料低摩擦与高耐磨特性兼具，拓展了片状银包铜作为减摩填料的应用。
附图说明
图1为添加不同量片状银包铜制备的聚酰亚胺润滑材料摩擦系数曲线图。
图2为纯聚酰亚胺（1）和1wt%片状银包铜填充聚酰亚胺（2）摩擦系数随摩擦时间变化的关系曲线。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明聚酰亚胺复合材料的制备及摩擦性能作进一步说明。
实施例1
原料配比：聚酰亚胺99.5g，片状银包铜0.5g；
制备工艺：
（1）混料：将聚醚醚酮和片状银包铜装入w型双锥混料机，搅拌300min，使二者混合均匀；
（2）预成型：将混合均匀后的原料放入金属模具，水平放置在液压机上，在10mpa的压力下压制5分钟，脱模，得到预成型毛坯；
（3）冷等静压成型：将预成型毛坯放入柔性硅橡胶套中，置于冷等静压机中压制，得到冷等静压毛坯；冷等静压成型条件：介质：水；压强：25mpa；保持时间：10分钟；
（4）热等静压成型：将冷等静压毛坯装入包套，然后将带有抽气管的包套（包套采用纯铝材质制造，其外形为一端封闭一端开口的空心薄壁圆筒；）盖焊接在包套的开口端，并通过抽气管抽真空度1×10-2pa~1×10-3pa，然后用液压封口钳将抽气管密封，最后经热等静压机压制后自然降温至100℃以下，去除包套，即得聚酰亚胺摩擦材料。热等静压成型条件：介质：氩气，初始压力为10mpa，升温速率为5℃/min，平衡温度为360℃，平衡压力为20mpa，平衡时间为5h；然后自然降温至100℃以下，去除包套，即得聚酰亚胺复合材料；
聚酰亚胺润滑材料摩擦性能（gb3960）：在300n、200rpm下摩擦系数为0.30，较纯的聚酰亚胺摩擦系数（0.35）下降14.2%。
实施例2
原料配比：聚酰亚胺99g，片状银包铜1g；
制备工艺：
（1）混料：将聚醚醚酮和片状银包铜装入w型双锥混料机，搅拌400min，使二者混合均匀；
（2）预成型：按混合均匀的原料放入金属模具，水平放置在液压机上，在10mpa的压力下压制4分钟，脱模后得到预成型毛坯；
（3）冷等静压成型：将预成型毛坯放入柔性硅橡胶套中，置于冷等静压机中压制，得到冷等静压毛坯；冷等静压成型条件：介质：水；压强：30mpa；保持时间：15分钟；
（4）热等静压成型：将冷等静压毛坯装入包套，然后将带有抽气管的包套（包套采用纯铝材质制造，其外形为一端封闭一端开口的空心薄壁圆筒；）盖焊接在包套的开口端，并通过抽气管抽真空度1×10-2pa~1×10-3pa，然后用液压封口钳将抽气管密封，最后经热等静压机压制后自然降温至100℃以下，去除包套，即得聚酰亚胺摩擦材料。热等静压成型条件：介质：氩气，初始压力为15mpa，升温速率为10℃/min，平衡温度为370℃，平衡压力为30mpa，平衡时间为4h；然后自然降温至100℃以下，去除包套，即得聚酰亚胺复合材料；
聚酰亚胺润滑材料摩擦性能（gb3960）：在300n、200rpm下摩擦系数为0.25，较纯的聚酰亚胺摩擦系数（0.35）下降28.5%。
实施例3
原料配比：聚酰亚胺98.5g，片状银包铜1.5g；
制备工艺：
（1）混料：将聚醚醚酮和片状银包铜装入w型双锥混料机，搅拌500min，使二者混合均匀；
（2）预成型：按混合原料放入金属模具，水平放置在液压机上，在10mpa的压力下，压制3分钟，脱模后得到预成型毛坯；
（3）冷等静压成型：将预成型毛坯放入柔性硅橡胶套中，置于冷等静压机中压制，得到冷等静压毛坯；冷等静压成型条件：介质：水；压强：35mpa；保持时间：10分钟；
（4）热等静压成型：将冷等静压毛坯装入包套，然后将带有抽气管的包套（包套采用纯铝材质制造，其外形为一端封闭一端开口的空心薄壁圆筒；）盖焊接在包套的开口端，并通过抽气管抽真空度1×10-2pa~1×10-3pa，然后用液压封口钳将抽气管密封，最后经热等静压机压制后自然降温至100℃以下，去除包套，即得聚酰亚胺摩擦材料。热等静压成型条件：介质：氩气，初始压力为20mpa，升温速率为15℃/min，平衡温度为380℃，平衡压力为40mpa，平衡时间为3h；然后自然降温至100℃以下，去除包套，即得聚酰亚胺复合材料；
聚酰亚胺润滑材料摩擦性能（gb3960）：在300n、200rpm下摩擦系数为0.27，较纯的聚酰亚胺摩擦系数（0.35）下降22.8%。
实施例4
原料配比：聚酰亚胺97.5g，片状银包铜2.5g；
制备工艺：
（1）混料：将聚醚醚酮和片状银包铜装入w型双锥混料机，搅拌450min，使二者混合均匀；
（2）预成型：按混合原料放入金属模具，水平放置在液压机上，在8mpa的压力下，压制5分钟，脱模后得到预成型毛坯；
（3）冷等静压成型：将预成型毛坯放入柔性硅橡胶套中，置于冷等静压机中压制，得到冷等静压毛坯；冷等静压成型条件：介质：水；压强：30mpa；保持时间：15分钟；
（4）热等静压成型：将冷等静压毛坯装入包套，然后将带有抽气管的包套（包套采用纯铝材质制造，其外形为一端封闭一端开口的空心薄壁圆筒；）盖焊接在包套的开口端，并通过抽气管抽真空度1×10-2pa~1×10-3pa，然后用液压封口钳将抽气管密封，最后经热等静压机压制后自然降温至100℃以下，去除包套，即得聚酰亚胺摩擦材料。热等静压成型条件：介质：氩气，初始压力为15mpa，升温速率为10℃/min，平衡温度为375℃，平衡压力为35mpa，平衡时间为2h；然后自然降温至100℃以下，去除包套，即得聚酰亚胺复合材料。
聚酰亚胺润滑材料摩擦性能（gb3960）：在300n、200rpm下摩擦系数为0.29，较纯的聚酰亚胺摩擦系数（0.35）下降17.1%。
上述各实施例中，原料聚酰亚胺的粒径为75~150μm；片状银包铜粉的平均粒径为1~3μm，含银量为10~20%，纯度＞99.9%。制备工艺中，w型双锥混料机混合转速50rpm。
1.一种片状银包铜填充的聚酰亚胺复合润滑材料，是由以下原料组份和工艺制备而成：
原料组分：以质量百分数计：聚酰亚胺97.5~99.5%，片状银包铜粉0.5~2.5%；
制备工艺：包括以下步骤下：
（1）混料：将聚酰亚胺和片状银包铜装入w型双锥混料机，搅拌混合均匀；
（2）预成型：将混合均匀的原料放入金属模具，水平放置在液压机上，在5~10mpa的压力下压制3~5分钟，制得预成型毛坯；
（3）冷等静压成型：将预成型毛坯放入柔性硅橡胶套中，置于冷等静压机中，以水为介质，在25~50mpa压力下保持时间10~15分钟，得到冷等静压毛坯；
（4）热等静压成型：将冷等静压毛坯装入包套，抽真空至1×10-2pa~1×10-3pa并密封，然后置于热等静压机中压制：以介质为氩气，初始压力为10mpa~20mpa，升温速率为5℃/min~15℃/min，平衡温度为360℃~390℃，平衡压力为20mpa~40mpa，平衡时间为1h~5h；然后自然降温至100℃以下，去除包套，即得聚酰亚胺复合材料。
2.如权利提要求1所述一种片状银包铜填充的聚酰亚胺复合润滑材料，其特征在于：原料聚酰亚胺的粒径为75~150μm。
3.如权利提要求1所述一种片状银包铜填充的聚酰亚胺复合润滑材料，其特征在于：片状银包铜粉的平均粒径为1~3μm，含银量为10~20%，纯度＞99.9%。
4.如权利提要求1所述一种片状银包铜填充的聚酰亚胺复合润滑材料，其特征在于：制备工艺的步骤（1）中，搅拌转速为50~100rpm，搅拌时间为300~500min。
技术总结