本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种耐磨聚醚酰亚胺复合材料及其制备方法。
技术背景
聚醚酰亚胺(pei)琥珀色透明固体，具有很强的高温稳定性，利用其优越的热稳定性可用来制作高温耐热器件。取代pi用于石油勘探钻井设备(耐高压、高强度)、高温隔热板、半导体支架、高速电机轴承等。但聚醚酰亚胺的玻璃转变温度较低，一般不超过220℃，耐热性和耐磨性较差。
而“塑料王”聚四氟乙烯(ptfe)是制作性能要求较高制品的极佳材料，其突出的自润滑性能和较宽温度的使用范围，使其在机械领域特别是摩擦学领域展现出良好的发展趋势，是国内外广泛使用的工程塑料，也成为各国学者研究的热点。
二硫化钼是由天然钼精矿粉经化学提纯后再改变分子结构而制成的固体粉剂。本品色黑稍带银灰色，有金属光泽，触之有滑腻感，不溶于水，是重要的固体润滑剂。该产品具有分散性好，不粘结的优点。另外，二硫化钼用于摩擦材料主要功能是低温时减摩，高温时增摩；并且其烧失量小，在摩擦材料中易挥发。
技术实现要素：
本发明拟在拓展pei的应用领域，提供一种适用于工业化批量生产的耐磨聚醚酰亚胺复合材料及其制备方法。
为了达到上述目的，本发明是通过下列技术方案来实现的：
一种耐磨聚醚酰亚胺复合材料，其由以下组分按重量份制备而成：聚醚酰亚胺79-89份、耐磨材料10-20份、抗氧剂0.1-0.3份、润滑剂0.1-0.5份；所述耐磨材料是由聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉混合后经偶联剂表面处理所得。
进一步方案，所述聚四氟乙烯微粉与纳米二硫化钼粉的质量比为2：1～4：1；所述偶联剂为kh550，其加入量为聚四氟乙烯微粉与纳米二硫化钼粉的总质量的2-4倍。
所述聚醚酰亚胺的密度为1.2-1.7、拉伸强度大于150mpa。
所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂168中的至少一种。
所述润滑剂为a-c540a、丽科蜡e、pets中的至少一种。
本发明的另一个发明目的是提供上述耐磨聚醚酰亚胺复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉按质量比为2：1～4：1放入高混机中，再加入偶联剂kh560，共混200-280s，得耐磨材料；
(2)按重量份，将聚醚酰亚胺、耐磨材料、抗氧剂与润滑剂一起加入高混机中混合均匀；再将混合物加入挤出机，最后经挤出机熔融挤出后造粒，得复合材料。
进一步方案，所述挤出机从下料口到模口的温度分别为320℃、340℃、350℃、350℃、350℃、355℃，挤出机的转速为180-400rpm、真空度为-0.07～-0.03mpa。
本发明通过将聚四氟乙烯微粉与纳米二硫化钼粉按质量比为2：1～4：1混合，由于聚四氟乙烯具有低摩擦系数和自润滑性，加入可大大降低复合材料的摩擦系数。而当复合材料长时间摩擦生热，温度升高后，二硫化钼可有效改善高温时摩擦性能；这主要是因为二硫化钼在高温条件下，是二硫化钼、三硫化钼和三氧化钼的共聚物，当摩擦材料因摩擦而温度急剧升高时，共聚物中的三氧化钼颗粒随着升温而膨胀，从而起到了增摩作用。
具体实施方式
下面给出实施例以对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的普通技术人员根据该实施例对本发明所做出的一些非本质的改进或调整仍属于本发明的保护范围。
本发明的耐磨聚醚酰亚胺复合材料涉及材料型号如下：
其中所用聚醚酰亚胺为ultem1010、ultem1010f、ultem1000r；
所用抗氧剂为1098、抗氧剂1010和抗氧剂168；
所用润滑剂为a-c540a、ebs、丽科蜡e、pets。
耐磨材料是通过以下方法制备而成：将聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉放入高混机中，再加入占四氟乙烯微粉、纳米二硫化钼粉总质量2-4倍的偶联剂kh560，共混200-280s即得耐磨材料。其中聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉的配比为2：1～4：1，其主要受使用条件的影响，频次越高，纳米二硫化钼的使用比例越大，材料的耐摩效果则越好。
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
按重量配比分别称79份干燥的ultem1010、20份耐磨材料、0.1份抗氧剂1098、0.1份抗氧剂168、0.2份润滑剂pets，混合后加入挤出机中，经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为320℃、340℃、350℃、350℃、350℃、355℃，主机转速为180rpm，真空度为-0.03mpa。
实施例2
按重量配比分别称取89份干燥的ultem1010f、10份耐磨材料、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.5份润滑剂丽科蜡e，混合后加入挤出机中，经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为320℃、340℃、350℃、350℃、350℃、355℃，主机转速为200rpm，真空度为-0.05mpa。
实施例3
按重量配比分别称取84份干燥的ultem1000r、15耐磨材料、0.1份抗氧剂1098、0.2份抗氧剂168、0.3份润滑剂a-c540a，混合后加入挤出机中，经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为320℃、340℃、350℃、350℃、350℃、355℃，主机转速为350rpm，真空度为-0.05mpa。
实施例4
按重量配比分别称取42份干燥的ultem1010f、42份干燥的ultem1000r、15份耐磨材料、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.3份润滑剂a-c540a，混合后加入挤出机中，经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为320℃、340℃、350℃、350℃、350℃、355℃，主机转速为400rpm，真空度为-0.06mpa。
对比例
按重量配比分别称取99份干燥的ultem1000r、0.1份抗氧剂1010、0.1份抗氧剂168、0.3份润滑剂a-c540a，混合后加入挤出机中，经挤出机挤出，水冷后切粒。其中，挤出机的加工温度由下料口到模口依次为320℃、340℃、350℃、350℃、350℃、355℃，主机转速为400rpm，真空度为-0.06mpa。
上述实施例1-4和对比例制备的复合材料的测试数据如下表所示1：
表1：
上表1中体积磨损率的计算公式为：
式中：k—体积磨损率；△m—磨损前后样品质量差；ρ—样品密度；n—载荷；l—滑动摩擦距离。
从上表1数据可以看出，使用不同的基料，加入本发明中复配的耐磨材料后，产品的体积磨损率明显降低，即复合材料的耐磨性提高。因此，本发明可根据客户需求，满足其不同性能的需要。可以满足客户不同导热需求，应用到更多导热材料中。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种耐磨聚醚酰亚胺复合材料，其特征在于：其由以下组分按重量份制备而成：聚醚酰亚胺79-89份、耐磨材料10-20份、抗氧剂0.1-0.3份、润滑剂0.1-0.5份；所述耐磨材料是由聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉混合后经偶联剂表面处理所得。
2.根据权利要求1所述的耐磨聚醚酰亚胺复合材料，其特征在于：所述聚四氟乙烯微粉与纳米二硫化钼粉的质量比为2：1~4：1；所述偶联剂为kh550，其加入量为聚四氟乙烯微粉与纳米二硫化钼粉的总质量的2-4倍。
3.根据权利要求1所述的耐磨聚醚酰亚胺复合材料，其特征在于：所述聚醚酰亚胺的密度为1.2-1.7、拉伸强度大于150mpa。
4.根据权利要求1所述的耐磨聚醚酰亚胺复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1076、抗氧剂1098、抗氧剂168中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的耐磨聚醚酰亚胺复合材料，其特征在于：所述润滑剂为a-c540a、丽科蜡e、pets中的至少一种。
6.一种制备如权利要求1-5任一项所述的耐磨聚醚酰亚胺复合材料的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将聚四氟乙烯微粉和纳米二硫化钼粉按质量比为2：1~4：1放入高混机中，再加入偶联剂kh560，共混200-280s，得耐磨材料；
（2）按重量份，将聚醚酰亚胺、耐磨材料、抗氧剂与润滑剂一起加入高混机中混合均匀；再将混合物加入挤出机，最后经挤出机熔融挤出后造粒，得复合材料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述挤出机从下料口到模口的温度分别为320℃、340℃、350℃、350℃、350℃、355℃，挤出机的转速为180-400rpm、真空度为-0.07～-0.03mpa。
技术总结