CN107057242B - α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备方法 - Google Patents

α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种α‑二氧化锰‑氧化石墨‑聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备方法，首先制备聚偏氟乙烯微滤分离膜并对其进行碱化和粉碎处理，然后制备氧化石墨和偏氟乙烯微滤复合物，之后在氧化石墨和聚偏氟乙烯复合物上沉积α‑二氧化锰微粒，最后再经冷压成型和热处理工序处理，制得了摩擦学性能优良的α‑二氧化锰‑氧化石墨‑聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料。本发明使减摩耐磨增效组元α‑二氧化锰、氧化石墨微粒在聚偏氟乙烯中分布更为均匀，避免了α‑二氧化锰和氧化石墨微粒在聚偏氟乙烯中的聚结成团，极大改善了聚偏氟乙烯的耐磨和减摩的摩擦学特性。

Description

α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备 方法
技术领域
本发明涉及一种耐磨减摩材料的制备方法。
背景技术
近年来，大型机械和航空航天设备润滑和摩擦方面的需求日益增多，若其零部件和轴承因磨损而失效、滑动和滚动界面因摩擦磨损而抱死，会致使设备事故频发甚至令其报废，继而导致严重的生产事故和飞行事故发生，极大影响大规模工业的生产正常开展和航空航天器的稳定运行。故而，提高机械零部件、轴承等部件的摩擦磨损性能，改善滑动和滚动接触界面的润滑特性，已成为迫切需要解决的摩擦学课题。与液态润滑剂和无机耐磨减摩增效材料相比，聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚砜、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等聚合物具有质量轻、机械强度高、物理化学性能稳定的突出优点，并且还具有优良的润滑和减摩特性。上述聚合物及其复合物在摩擦学领域的潜在应用，备受关注。
在自润滑聚合物中，聚醚醚酮、聚酰亚胺的磨损率低，但摩擦系数高；聚四氟乙烯摩擦系数低，但其磨损率却较高；此外，聚偏氟乙烯和聚醚砜摩擦和磨损的综合摩擦学性能欠佳。与上述其他聚合物相比，聚偏氟乙烯的耐湿、防霉、防粘、电绝缘性优异，其强度高、介电常数大，耐候性和化学稳定性能优良，其可广泛应用于电子、航空航天、汽车、化工、能源、建筑涂料等领域。聚偏氟乙烯的优良压电特性使其可胜任超声电机系统的润滑和减摩，并且其抗紫外照射和其他高能射线辐射的性能优于聚四氟乙烯。但聚偏氟乙烯承载能力差，其硬度低、易被磨损，故而其在摩擦学领域的应用较少。因此可见，提高聚偏氟乙烯的硬度、增强其耐磨特性，提升其综合摩擦性能是拓展其在摩擦学领域应用的关键。为有效改善自润滑特性聚合物摩擦学性能，可向低摩擦系数而高磨损的聚合物中添加高强轻质且相容性好的聚合物、硬质颗粒和纤维来增强其耐磨性能；同时，可考虑向摩擦系数较高并且易于磨损的聚合物中添加低摩擦系数和高硬度的摩擦增效材料来提升其磨损和摩擦性能。
为有效提升聚偏氟乙烯的耐磨和减摩特性，可将纳米无机氧化物、碳化物、硫化物、石墨烯类以及纤维等作为磨损增强组元填充到聚偏氟乙烯中。在此研究方面，国内外学者尝试将纳米三氧化二铁、二氧化钛、三氧化二铝、碳化硅等超细微粒，晶须状硫酸钙和钛酸钾、氧化石墨微粒，石墨烯微粒以及短切碳纤维等作为增强材料填充到聚偏氟乙烯中，结果表明上述增强材料的添加有效改善了聚偏氟乙烯的耐高温性能，提高了其结晶度，降低了其磨损率，继而实现了聚偏氟乙烯摩擦学综合应用性能的有效提升，为拓展聚偏氟乙烯在摩擦学领域的工程应用提供了有力的技术保障。但采用物理混合过程，简单将增强功能材料混加到聚偏氟乙烯中，添加材料与聚偏氟乙烯的共混相容性差，且随其添加量增加，其在聚偏氟乙烯中分布更不均匀、易于聚集，致使聚偏氟乙烯的耐磨性能下降。公开号为CN102634147A的专利公开了一种波形旋转超声电机用聚偏氟乙烯基复合摩擦材料的制备方法，其主要过程是将聚偏氟乙烯、增强纤维、增强填料以及摩擦和导热调节剂球磨混合，然后将添加后的混合物在乙醇中混匀，之后干燥，最后经液压成型和烧结处理，得到了超声电机减摩用的聚偏氟乙烯基复合摩擦材料，采用该专利技术制备的复合材料能有效缓解超声电机的运行过程的摩擦和磨损，延长电机的使用寿命，但增强纤维、增强填料等材料在聚偏氟乙烯中分散不够均匀，致使该聚偏氟乙烯基复合摩擦材料长时间应用性能不佳。公开号为CN104017313A的专利提及了一种类石墨型氮化碳/聚偏氟乙烯复合摩擦材料的制备方法，其将γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性处理后的石墨型氮化碳和聚偏氟乙烯在无水乙醇中混合、混匀，之后对其烘干处理，最后热压成型或注塑挤出成型制得摩擦件，应用本专利技术所制备的聚偏氟乙烯复合材料摩擦件具有优良摩擦学性能和良好的机械性能，石墨型氮化碳的添加有效提高了聚偏氟乙烯的热稳定性和化学稳定性，该复合摩擦材料在微电子、电气、汽车和航天航空等行业有较好的应用前景；但应用该专利技术制备的复合材料因石墨型氮化碳在聚偏氟乙烯中依然存在分布不均匀的缺陷，故而其在高载荷条件下的抗磨损性能欠佳。此外，公开号为CN 105542372A的专利提及一种α-二氧化锰-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨减摩复合材料制备方法，其首先对石墨烯进行胺化处理，然后在胺化石墨烯表面经水热反应沉积α-二氧化锰，之后再将其与胺化处理的聚四氟乙烯粉末共混，最后经冷压成型和热处理，制备了α-二氧化锰-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨减摩复合材料，该复合材料具有优良的减摩和耐磨性能，但该专利技术提及的石墨烯胺化处理效率较低，致使α-二氧化锰与胺化石墨烯的结合强度小；同时α-二氧化锰与石墨烯复合物在聚四氟乙烯中依旧存在分布不均匀的缺陷。
发明内容 为克服现有技术的不足，本发明提供了一种耐磨和减摩性能优良的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备方法。本发明主要是首先制备聚偏氟乙烯微滤分离膜，然后对聚偏氟乙烯微滤分离膜进行碱化和粉碎处理，然后制备氧化石墨-聚偏氟乙烯微滤分离膜复合物，之后应用水热合成技术在氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物上沉积α-二氧化锰微粒，并对所制复合物微粒进行还原处理以减少氧化石墨所载带的含氧官能基团数目，最后再经冷压成型和热处理工序处理，制得了摩擦学性能优良的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料。
本发明的制备方法如下：
(1)聚偏氟乙烯的预处理：
①聚偏氟乙烯微滤分离膜的制备：
a、按N,N-二甲基乙酰胺溶剂：聚乙烯吡咯烷酮：聚偏氟乙烯的质量比为100：3～5：18～20的比例，首先将聚乙烯吡咯烷酮加入到盛有N,N-二甲基乙酰胺溶剂的容器中，并将容器置于磁力搅拌器上，开启搅拌器加热开关，使容器中N,N-二甲基乙酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃，同时开启磁力搅拌开关，搅拌溶液使聚乙烯吡咯烷酮溶解后，再加入平均粒径为0.1mm的聚偏氟乙烯粉末，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯粉末全部溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h，即制备了聚偏氟乙烯微滤分离膜制备所用的铸液；
b、将制得的铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动铸液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板完全浸没在冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液是体积分数为5‰的N,N-二甲基乙酰胺去离子水溶液，冷凝浴溶液温度为40～50℃，待玻璃板上液态薄层凝胶化成膜并自动从玻璃板上脱离后，将薄膜用去离子水浸泡24h，之后将其从去离子水中取出并用去离子水洗净；
②聚偏氟乙烯分离膜的碱化处理：
将步骤①的聚偏氟乙烯微滤分离膜置于质量浓度为24％的氢氧化钠溶液中，室温浸泡15min，之后将分离膜从氢氧化钠溶液中取出，用去离子水反复冲洗，直至冲洗水的pH值为中性；
③聚偏氟乙烯分离膜的粉碎处理：
用剪刀将烘干后且经碱化处理的聚偏氟乙烯分离膜裁剪成平均尺寸为5mm的碎屑；
(2)制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用复合物微粒的制备
①氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物的制备：
a、按N,N-二甲基甲酰胺：氧化石墨粉末：聚偏氟乙烯分离膜碎屑的质量比为100：3～4.2：18～20的比例，将平均粒径为20μm的氧化石墨粉末加入到盛有N,N-二甲基甲酰胺的容器中，用保鲜膜密封容器口并将容器置于超声波处理器中进行超声波处理2h，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为20～30℃；然后将容器从超声波处理器中取出，置于磁力搅拌器上，相继开启搅拌器加热和磁力搅拌开关，搅拌溶液保证氧化石墨在N,N-二甲基甲酰胺中均匀分散，同时使容器中N,N-二甲基甲酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃；之后将步骤(1)的聚偏氟乙烯分离膜碎屑加入到容器中，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯分离膜碎屑全部溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h得到悬浮溶液；
b、将悬浮溶液平稳地倒在干净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动悬浮溶液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板置于烘箱中进行烘干处理，烘干温度为80℃；待液态薄层近干时，将玻璃板从烘箱中取出并将其瞬时浸没到温度为40～50℃自来水中，20～30min后将薄膜从玻璃板上揭下来并用去离子水冲洗干净，之后将其置于烘箱中于80℃温度下烘干；
c、将烘干后的薄膜从烘箱中取出，并用粉碎机将其粉碎成平均尺寸为2mm的碎屑，即得氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
②α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物的制备
按去离子水：硫酸锰：氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物：高锰酸钾的质量比为10:0.5～1：1～1.5:0.5～1的比例，将硫酸锰固体粉末加入到盛有去离子水的容器中，室温下磁力搅拌使硫酸锰固体粉末溶解后，将氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硫酸锰水溶液中，并将此溶液超声处理20～30min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为20～30℃；然后向混合溶液中加入高锰酸钾固体粉末，室温下搅拌使高锰酸钾固体溶解后，将混合溶液转移到容积为25mL、内衬层为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，拧紧不锈钢反应釜的密封盖并将其置于电炉中，控制电炉炉堂内的温度为150℃，使不锈钢反应釜中的混合溶液在此温度下水热反应24h；混合溶液水热反应结束后，关闭电炉电源使其自然冷却至室温；待电炉自然冷却至室温后，从电炉中取出不锈钢反应釜，打开不锈钢反应釜的密封盖，将反应釜内混合溶液进行过滤并收集截留物，之后用去离子水多次洗涤得到过滤截留物，此截留物即为α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
③α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物的还原处理：
按去离子水：硼氢化钠：α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物的质量比为40:1:0.4～0.8的比例，首先将硼氢化钠溶于去离子水中配制硼氢化钠水溶液，然后将上述α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硼氢化钠水溶液中进行还原处理，以减少氧化石墨所载带的含氧官能基团数目；用水浴将硼氢化钠水溶液的温度控制为80℃并反应2h；2h后将α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物从硼氢化钠水溶液中过滤分离出来，并将其用去离子水洗净；之后将清洗干净的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物置于真空干燥箱中，并在60℃下干燥处理12h；待复合物干燥处理后，将其从真空干燥箱中取出并进一步粉碎处理，得到平均尺寸为0.5mm的细小碎末颗粒，即为制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用的复合物微粒；
(3)α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备：
①所用原料：
α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒、质量浓度为60％的聚四氟乙烯乳液、无水乙醇和去离子水；上述各原料用量有如下质量比例关系：α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒：聚四氟乙烯乳液：无水乙醇：去离子水＝8～9：1～1.5：5：15；
②α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料制备所用物料的混合处理：
a、首先将聚四氟乙烯乳液加入到无水乙醇和去离子水的混合溶液中，并超声振荡15～20min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为25～35℃，使聚四氟乙烯乳液在无水乙醇中均匀分散；
b、然后将步骤(2)的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒加入到上述聚四氟乙烯乳液的乙醇水溶液中，室温下磁力搅拌60～90min，然后水浴加热将溶液温度由室温升至80℃，用玻璃棒缓慢搅拌溶液，待α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒完全粘连时停止加热，并将粘连在一起的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒从溶液中分离出来；
c、将分离并粘连在一起α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒置干燥箱中，于100℃温度下干燥处理4h，即制得制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用的混合粉末；
③α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物耐磨减摩复合材料的成型处理：
a、首先将制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合材料所用的混合粉末倒入冷模压模具中进行压制成型，压制压力为20～25MPa，压制时间为10～15min；待混合粉末压制处理完毕后，将其从冷模压模具中取出，对其进行修整去除毛刺，使其光滑平整，制得直径约为43.5mm、厚度约为3mm的圆盘状α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片；
b、将修整后的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片置于温控电炉中进行热处理，首先将电炉温度自室温以3℃/min的升温速率升至180℃，并在180℃保温60min；然后将电炉温度以1℃/min的升温速率由180℃升高到220℃，并在220℃保温90min；之后关闭电炉电源，自然冷却至室温，待电炉温度自然冷却至室温后，将热处理后的薄片取出，即得到α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
使耐磨减摩增效组元α-二氧化锰、氧化石墨微粒在聚偏氟乙烯中分布更为均匀，避免了α-二氧化锰和氧化石墨微粒在聚偏氟乙烯中的聚结成团，极大改善了聚偏氟乙烯的耐磨和减摩的摩擦学特性。
具体实施方式
实施例1
(1)聚偏氟乙烯的预处理：
首先制备聚偏氟乙烯微滤分离膜，将3g聚乙烯吡咯烷酮加入到盛有100gN,N-二甲基乙酰胺溶剂的烧杯中，并将烧杯置于HJ-5型磁力搅拌器上，之后开启搅拌器加热开关使烧杯中N,N-二甲基乙酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃，同时开启磁力搅拌开关，搅拌溶液使聚乙烯吡咯烷酮完全溶解后，再将18g平均粒径为0.1mm的聚偏氟乙烯粉末加入到烧杯中，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯粉末全部溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h，即制备了聚偏氟乙烯微滤分离膜制备所用的铸液；将制得的铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动铸液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板完全浸没在冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液是体积分数为5‰的N,N-二甲基乙酰胺去离子水溶液，冷凝浴溶液温度为40℃，待玻璃板上液态薄层凝胶化成膜并自动从玻璃板上脱离后，将薄膜用去离子水浸泡24h，之后将其从去离子水中取出并用去离子水洗净；然后将洗净的聚偏氟乙烯微滤分离膜置于质量浓度为24％的氢氧化钠溶液中，室温浸泡15min，之后将分离膜从氢氧化钠溶液中取出，并用去离子水反复冲洗，直至冲洗水的pH值为中性；最后用剪刀将烘干后且经碱化处理的聚偏氟乙烯分离膜裁剪成平均尺寸为5mm的碎屑；
(2)制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用复合物微粒的制备：
首先，将3g平均粒径为20μm的氧化石墨粉末加入到盛有100g N,N-二甲基甲酰胺的烧杯中，用保鲜膜密封烧杯口并将烧杯置于超声波处理器中进行超声波处理2h，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为20℃；然后将烧杯从超声波处理器中取出并擦干烧杯外壁上的水滴，并将杯置于HJ-5型磁力搅拌器上，相继开启搅拌器加热和磁力搅拌开关，搅拌溶液保证氧化石墨在N,N-二甲基甲酰胺中均匀分散，同时使烧杯中N,N-二甲基甲酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃；之后再将18g碱化处理的聚偏氟乙烯分离膜碎屑加入到烧杯中，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯分离膜碎屑全部溶解；待聚偏氟乙烯分离膜碎屑溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h得到一悬浮溶液；然后将悬浮溶液平稳地倒在干净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动悬浮溶液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板置于烘箱中进行烘干处理，烘干温度为80℃；待液态薄层近干时，将玻璃板从烘箱中取出并将其瞬时浸没到温度为40℃自来水中，20min后将薄膜从玻璃板上揭下来并用去离子水冲洗干净，之后将其置于烘箱中于80℃温度下烘干；将烘干后的薄膜从烘箱中取出，并用粉碎机将其粉碎为成平均尺寸为2mm的碎屑，即得氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
其次，将1g硫酸锰固体粉末加入到盛有20mL去离子水的烧杯中，室温下磁力搅拌使硫酸锰固体粉末溶解后，将2g氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硫酸锰水溶液中，并将此溶液超声处理20min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为20℃；然后再向混合溶液中加入1g高锰酸钾固体粉末，室温下搅拌使高锰酸钾固体溶解，将混合溶液转移到容积为25mL、内衬层为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，拧紧不锈钢反应釜的密封盖并将其置于电炉中，控制电炉炉堂内的温度为150℃，使不锈钢反应釜中的混合溶液在此温度下水热反应24h；混合溶液水热反应结束后，关闭电炉电源使其自然冷却至室温，从电炉中取出不锈钢反应釜，打开不锈钢反应釜的密封盖，将反应釜内混合溶液进行过滤并收集截留物，之后用去离子水多次洗涤所得到的过滤截留物，此截留物即为α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
最后，将2.5g硼氢化钠溶于100mL去离子水中配制硼氢化钠水溶液，然后将1gα-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硼氢化钠水溶液中进行还原处理，以减少氧化石墨所载带的含氧官能基团数目；用水浴将硼氢化钠水溶液的温度控制为80℃并反应2h；2h后将α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物从硼氢化钠水溶液中过滤分离出来，并将其用去离子水洗净；之后将清洗干净的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物置于真空干燥箱中，并在60℃下干燥处理12h；待复合物干燥处理后，将其从真空干燥箱中取出并进一步粉碎处理，得到平均尺寸为0.5mm的细小碎末颗粒，制得α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用的复合物微粒；
(3)α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备：
首先将1.0g质量浓度为60％的聚四氟乙烯乳液加入到5g无水乙醇和15mL去离子水的混合溶液中，并超声振荡15min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为25℃，使聚四氟乙烯乳液在乙醇水溶液中均匀分散；然后将8gα-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒加入到上述聚四氟乙烯乳液的乙醇水溶液中，室温下磁力搅拌60min，然后水浴加热将溶液温度由室温升至80℃，用玻璃棒缓慢搅拌溶液，待α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒完全粘连时停止加热，并将粘连在一起的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒从溶液中分离出来；之后将分离并粘连在一起α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒置干燥箱中，于100℃温度下干燥处理4h，制得α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯减摩耐磨复合材料所用的混合粉末；
再将制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合材料所用的混合粉末倒入型号为Y04-50的冷模压模具中进行压制成型，压制压力为20MPa，压制时间为10min；待混合粉末压制处理完毕后，将其从冷模压模具中取出，对其进行修整去除毛刺，使其光滑平整，制得直径约为43.5mm、厚度约为3mm的圆盘状α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片；然后将修整后的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片置于温控电炉中进行热处理，首先将电炉温度自室温以3℃/min的升温速率升至180℃，并在180℃保温60min；然后将电炉温度以1℃/min的升温速率由180℃升高到220℃，并在220℃保温90min；之后关闭电炉电源，使其温度由220℃自然冷却至室温，待电炉温度自然冷却至室温后，将热处理后的薄片取出，即得到α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料。
实施例2
(1)聚偏氟乙烯的预处理：
首先制备聚偏氟乙烯微滤分离膜，将3.8g聚乙烯吡咯烷酮加入到盛有100gN,N-二甲基乙酰胺溶剂的烧杯中，并将烧杯置于HJ-5型磁力搅拌器上，之后开启搅拌器加热开关使烧杯中N,N-二甲基乙酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃，同时开启磁力搅拌开关，搅拌溶液使聚乙烯吡咯烷酮溶解后，再将18.6g平均粒径为0.1mm的聚偏氟乙烯粉末加入到烧杯中，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯粉末全部溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h，即制备了聚偏氟乙烯微滤分离膜制备所用的铸液；将制得的铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动铸液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板完全浸没在冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液是体积分数为5‰的N,N-二甲基乙酰胺去离子水溶液，冷凝浴溶液温度为44℃，待玻璃板上液态薄层凝胶化成膜并自动从玻璃板上脱离后，将薄膜用去离子水浸泡24h，之后将其从去离子水中取出并用去离子水洗净；然后将洗净的聚偏氟乙烯微滤分离膜置于质量浓度为24％的氢氧化钠溶液中，室温浸泡15min，之后将分离膜从氢氧化钠溶液中取出，并用去离子水反复冲洗，直至冲洗水的pH值为中性；最后用剪刀将烘干后且经碱化处理的聚偏氟乙烯分离膜裁剪成平均尺寸为5mm的碎屑；
(2)制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用复合物微粒的制备：
首先，将3.8g平均粒径为20μm的氧化石墨粉末加入到盛有100g N,N-二甲基甲酰胺的烧杯中，用保鲜膜密封烧杯口并将烧杯置于超声波处理器中进行超声波处理2h，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为24℃；然后将烧杯从超声波处理器中取出并擦干烧杯外壁上的水滴，并将杯置于HJ-5型磁力搅拌器上，相继开启搅拌器加热和磁力搅拌开关，搅拌溶液保证氧化石墨在N,N-二甲基甲酰胺中均匀分散，同时使烧杯中N,N-二甲基甲酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃；之后再将18.6g碱化处理的聚偏氟乙烯分离膜碎屑加入到烧杯中，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯分离膜碎屑全部溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h得到一悬浮溶液；然后将悬浮溶液平稳地倒在干净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动悬浮溶液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板置于烘箱中进行烘干处理，烘干温度为80℃；待液态薄层近干时，将玻璃板从烘箱中取出并将其瞬时浸没到温度为44℃自来水中，24min后将薄膜从玻璃板上揭下来并用去离子水冲洗干净，之后将其置于烘箱中于80℃温度下烘干；将烘干后的薄膜从烘箱中取出，并用粉碎机将其粉碎为成平均尺寸为2mm的碎屑，即得氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
其次，将1.4g硫酸锰固体粉末加入到盛有20g去离子水的烧杯中，室温下磁力搅拌使硫酸锰固体粉末溶解，待硫酸锰固体粉末完全溶解后，将2.4g氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硫酸锰水溶液中，并将此溶液超声处理24min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为23℃；然后再向混合溶液中加入1.4g高锰酸钾固体粉末，室温下搅拌使高锰酸钾固体溶解后，将混合溶液转移到容积为25mL、内衬层为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，拧紧不锈钢反应釜的密封盖并将其置于电炉中，控制电炉炉堂内的温度为150℃，使不锈钢反应釜中的混合溶液在此温度下水热反应24h；混合溶液水热反应结束后，关闭电炉电源使其自然冷却至室温，从电炉中取出不锈钢反应釜，打开不锈钢反应釜的密封盖，将反应釜内混合溶液进行过滤并收集截留物，之后用去离子水多次洗涤得到过滤截留物，此截留物即为α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
最后，将2.5g硼氢化钠溶于100g去离子水中配制硼氢化钠水溶液，然后将1.14gα-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硼氢化钠水溶液中进行还原处理，以减少氧化石墨所载带的含氧官能基团数目；用水浴将硼氢化钠水溶液的温度控制为80℃并反应2h；2h后将α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物从硼氢化钠水溶液中过滤分离出来，并将其用去离子水洗净；之后将清洗干净的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物置于真空干燥箱中，并在60℃下干燥处理12h；待复合物干燥处理后，将其从真空干燥箱中取出并进一步粉碎处理，得到平均尺寸为0.5mm的细小碎末颗粒，即为制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用的复合物微粒；
(3)α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备：
首先将1.2g质量浓度为60％的聚四氟乙烯乳液加入到5g无水乙醇和15g去离子水的混合溶液中，并超声振荡16min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为28℃，使聚四氟乙烯乳液在乙醇水溶液中均匀分散；然后将8.4gα-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒加入到上述聚四氟乙烯乳液的乙醇水溶液中，室温下磁力搅拌70min，然后水浴加热将溶液温度由室温升至80℃，用玻璃棒缓慢搅拌溶液，待α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒完全粘连时停止加热，并将粘连在一起的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒从溶液中分离出来；之后将分离并粘连在一起α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒置干燥箱中，于100℃温度下干燥处理4h，制得α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯减摩耐磨复合材料所用的混合粉末；
再将制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合材料所用的混合粉末倒入型号为Y04-50的冷模压模具中进行压制成型，压制压力为22MPa，压制时间为12min；待混合粉末压制处理完毕后，将其从冷模压模具中取出，对其进行修整去除毛刺，使其光滑平整，制得直径约为43.5mm、厚度约为3mm的圆盘状α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片；然后将修整后的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片置于温控电炉中进行热处理，首先将电炉温度自室温以3℃/min的升温速率升至180℃，并在180℃保温60min；然后将电炉温度以1℃/min的升温速率由180℃升高到220℃，并在220℃保温90min；之后关闭电炉电源，使其温度由220℃自然冷却至室温，将热处理后的薄片取出，即得到α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料。
实施例3
(1)聚偏氟乙烯的预处理：
首先制备聚偏氟乙烯微滤分离膜，将4.4g聚乙烯吡咯烷酮加入到盛有100gN,N-二甲基乙酰胺溶剂的烧杯中，并将烧杯置于HJ-5型磁力搅拌器上，之后开启搅拌器加热开关使烧杯中N,N-二甲基乙酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃，同时开启磁力搅拌开关，搅拌溶液使聚乙烯吡咯烷酮溶解后，再将19.5g平均粒径为0.1mm的聚偏氟乙烯粉末加入到烧杯中，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯粉末全部溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h，即制备了聚偏氟乙烯微滤分离膜制备所用的铸液；将制得的铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动铸液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板完全浸没在冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液是体积分数为5‰的N,N-二甲基乙酰胺去离子水溶液，冷凝浴溶液温度为47℃，待玻璃板上液态薄层凝胶化成膜并自动从玻璃板上脱离后，将薄膜用去离子水浸泡24h，之后将其从去离子水中取出并用去离子水洗净；然后将洗净的聚偏氟乙烯微滤分离膜置于质量浓度为24％的氢氧化钠溶液中，室温浸泡15min，之后将分离膜从氢氧化钠溶液中取出，并用去离子水反复冲洗，直至冲洗水的pH值为中性；最后用剪刀将烘干后且经碱化处理的聚偏氟乙烯分离膜裁剪成平均尺寸为5mm的碎屑；
(2)制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用复合物微粒的制备：
首先，将4.0g平均粒径为20μm的氧化石墨粉末加入到盛有100g N,N-二甲基甲酰胺的烧杯中，用保鲜膜密封烧杯口并将烧杯置于超声波处理器中进行超声波处理2h，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为27℃；然后将烧杯从超声波处理器中取出并擦干烧杯外壁上的水滴，并将杯置于HJ-5型磁力搅拌器上，相继开启搅拌器加热和磁力搅拌开关，搅拌溶液保证氧化石墨在N,N-二甲基甲酰胺中均匀分散，同时使烧杯中N,N-二甲基甲酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃；之后再将19.5g碱化处理的聚偏氟乙烯分离膜碎屑加入到烧杯中，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯分离膜碎屑全部溶解，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h得到一悬浮溶液；然后将悬浮溶液平稳地倒在干净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动悬浮溶液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板置于烘箱中进行烘干处理，烘干温度为80℃；待液态薄层近干时，将玻璃板从烘箱中取出并将其瞬时浸没到温度为47℃自来水中，27min后将薄膜从玻璃板上揭下来并用去离子水冲洗干净，之后将其置于烘箱中于80℃温度下烘干；将烘干后的薄膜从烘箱中取出，并用粉碎机将其粉碎为成平均尺寸为2mm的碎屑，即得氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
其次，将1.7g硫酸锰固体粉末加入到盛有20g去离子水的烧杯中，室温下磁力搅拌使硫酸锰固体粉末溶解，待硫酸锰固体粉末完全溶解后，将2.6g氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硫酸锰水溶液中，并将此溶液超声处理27min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为27℃；然后再向混合溶液中加入1.7g高锰酸钾固体粉末，室温下搅拌使高锰酸钾固体溶解后，将混合溶液转移到容积为25mL、内衬层为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，拧紧不锈钢反应釜的密封盖并将其置于电炉中，控制电炉炉堂内的温度为150℃，使不锈钢反应釜中的混合溶液在此温度下水热反应24h；混合溶液水热反应结束后，关闭电炉电源使其自然冷却至室温，从电炉中取出不锈钢反应釜，打开不锈钢反应釜的密封盖，将反应釜内混合溶液进行过滤并收集截留物，之后用去离子水多次洗涤所得到的过滤截留物，此截留物即为α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
最后，将2.5g硼氢化钠溶于100g去离子水中配制硼氢化钠水溶液，然后将1.18gα-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硼氢化钠水溶液中进行还原处理，以减少氧化石墨所载带的含氧官能基团数目；用水浴将硼氢化钠水溶液的温度控制为80℃并反应2h；2h后将α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物从硼氢化钠水溶液中过滤分离出来，并将其用去离子水洗净；之后将清洗干净的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物置于真空干燥箱中，并在60℃下干燥处理12h；待复合物干燥处理后，将其从真空干燥箱中取出并进一步粉碎处理，得到平均尺寸为0.5mm的细小碎末颗粒，即为制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用的复合物微粒；
(3)α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备：
首先，将1.4g质量浓度为60％的聚四氟乙烯乳液加入到5g无水乙醇和15g去离子水的混合溶液中，并超声振荡18min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为32℃，使聚四氟乙烯乳液在乙醇水溶液中均匀分散；然后将8.7gα-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒加入到上述聚四氟乙烯乳液的乙醇水溶液中，室温下磁力搅拌80min，然后水浴加热将溶液温度由室温升至80℃，用玻璃棒缓慢搅拌溶液，待α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒完全粘连时停止加热，并将粘连在一起的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒从溶液中分离出来；之后将分离并粘连在一起α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒置干燥箱中，于100℃温度下干燥处理4h，制得α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯减摩耐磨复合材料所用的混合粉末；
再将制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合材料所用的混合粉末倒入型号为Y04-50的冷模压模具中进行压制成型，压制压力为24MPa，压制时间为14min；待混合粉末压制处理完毕后，将其从冷模压模具中取出，对其进行修整去除毛刺，使其光滑平整，制得直径约为43.5mm、厚度约为3mm的圆盘状α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片；然后将修整后的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片置于温控电炉中进行热处理，首先将电炉温度自室温以3℃/min的升温速率升至180℃，并在180℃保温60min；然后将电炉温度以1℃/min的升温速率由180℃升高到220℃，并在220℃保温90min；之后关闭电炉电源，使其温度由220℃自然冷却至室温，将热处理后的薄片取出，即得到α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料。
实施例4
(1)聚偏氟乙烯的预处理：
首先制备聚偏氟乙烯微滤分离膜，将5g聚乙烯吡咯烷酮加入到盛有100gN,N-二甲基乙酰胺溶剂的烧杯中，并将烧杯置于HJ-5型磁力搅拌器上，之后开启搅拌器加热开关使烧杯中N,N-二甲基乙酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃，同时开启磁力搅拌开关，搅拌溶液使聚乙烯吡咯烷酮溶解后，再将20g平均粒径为0.1mm的聚偏氟乙烯粉末加入到烧杯中，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯粉末全部溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h，即制备了聚偏氟乙烯微滤分离膜制备所用的铸液；将制得的铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动铸液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板完全浸没在冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液是体积分数为5‰的N,N-二甲基乙酰胺去离子水溶液，冷凝浴溶液温度为50℃，待玻璃板上液态薄层凝胶化成膜并自动从玻璃板上脱离后，将薄膜用去离子水浸泡24h，之后将其从去离子水中取出并用去离子水洗净；然后将洗净的聚偏氟乙烯微滤分离膜置于质量浓度为24％的氢氧化钠溶液中，室温浸泡15min，之后将分离膜从氢氧化钠溶液中取出，并用去离子水反复冲洗，直至冲洗水的pH值为中性；最后用剪刀将烘干后且经碱化处理的聚偏氟乙烯分离膜裁剪成平均尺寸为5mm的碎屑；
(2)制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用复合物微粒的制备：
首先，将4.2g平均粒径为20μm的氧化石墨粉末加入到盛有100g N,N-二甲基甲酰胺的烧杯中，用保鲜膜密封烧杯口并将烧杯置于超声波处理器中进行超声波处理2h，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为30℃；然后将烧杯从超声波处理器中取出并擦干烧杯外壁上的水滴，并将杯置于HJ-5型磁力搅拌器上，相继开启搅拌器加热和磁力搅拌开关，搅拌溶液保证氧化石墨在N,N-二甲基甲酰胺中均匀分散，同时使烧杯中N,N-二甲基甲酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃；之后再将20g碱化处理的聚偏氟乙烯分离膜碎屑加入到烧杯中，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯分离膜碎屑全部溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h得到一悬浮溶液；然后将悬浮溶液平稳地倒在干净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动悬浮溶液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板置于烘箱中进行烘干处理，烘干温度为80℃；待液态薄层近干时，将玻璃板从烘箱中取出并将其瞬时浸没到温度为50℃自来水中，30min后将薄膜从玻璃板上揭下来并用去离子水冲洗干净，之后将其置于烘箱中于80℃温度下烘干；将烘干后的薄膜从烘箱中取出，并用粉碎机将其粉碎为成平均尺寸为2mm的碎屑，即得氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
其次，将2g硫酸锰固体粉末加入到盛有20g去离子水的烧杯中，室温下磁力搅拌使硫酸锰固体粉末溶解后，将3g氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硫酸锰水溶液中，并将此溶液超声处理30min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为30℃；然后再向混合溶液中加入2g高锰酸钾固体粉末，室温下搅拌使高锰酸钾固体溶解后，将混合溶液转移到容积为25mL、内衬层为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，拧紧不锈钢反应釜的密封盖并将其置于电炉中，控制电炉炉堂内的温度为150℃，使不锈钢反应釜中的混合溶液在此温度下水热反应24h；混合溶液水热反应结束后，关闭电炉电源使其自然冷却至室温，从电炉中取出不锈钢反应釜，打开不锈钢反应釜的密封盖，将反应釜内混合溶液进行过滤并收集截留物，之后用去离子水多次洗涤所得到的过滤截留物，此截留物即为α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
最后，将2.5g硼氢化钠溶于100g去离子水中配制硼氢化钠水溶液，然后将2gα-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硼氢化钠水溶液中进行还原处理，以减少氧化石墨所载带的含氧官能基团数目；用水浴将硼氢化钠水溶液的温度控制为80℃并反应2h；2h后将α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物从硼氢化钠水溶液中过滤分离出来，并将其用去离子水洗净；之后将清洗干净的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物置于真空干燥箱中，并在60℃下干燥处理12h；待复合物干燥处理后，将其从真空干燥箱中取出并进一步粉碎处理，得到平均尺寸为0.5mm的细小碎末颗粒，制得α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用的复合物微粒；
(3)α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备：
首先，将1.5g质量浓度为60％的聚四氟乙烯乳液加入到5g无水乙醇和15g去离子水的混合溶液中，并超声振荡20min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为35℃，使聚四氟乙烯乳液在乙醇水溶液中均匀分散；然后将9gα-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒加入到上述聚四氟乙烯乳液的乙醇水溶液中，室温下磁力搅拌90min，然后水浴加热将溶液温度由室温升至80℃，用玻璃棒缓慢搅拌溶液，待α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒完全粘连时停止加热，并将粘连在一起的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒从溶液中分离出来；之后将分离并粘连在一起α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒置干燥箱中，于100℃温度下干燥处理4h，即制得制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯减摩耐磨复合材料所用的混合粉末；
再将制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合材料所用的混合粉末倒入型号为Y04-50的冷模压模具中进行压制成型，压制压力为25MPa，压制时间为15min；待混合粉末压制处理完毕后，将其从冷模压模具中取出，对其进行修整去除毛刺，使其光滑平整，制得直径约为43.5mm、厚度约为3mm的圆盘状α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片；然后将修整后的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片置于温控电炉中进行热处理，首先将电炉温度自室温以3℃/min的升温速率升至180℃，并在180℃保温60min；然后将电炉温度以1℃/min的升温速率由180℃升高到220℃，并在220℃保温90min；之后关闭电炉电源，使其温度由220℃自然冷却至室温，将热处理后的薄片取出，即得到α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料。

Claims (1)

1.一种α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备方法，其特征在于：它包括如下步骤：
(1)聚偏氟乙烯的预处理：
①聚偏氟乙烯微滤分离膜的制备：
a、按N,N-二甲基乙酰胺溶剂：聚乙烯吡咯烷酮：聚偏氟乙烯的质量比为100：3～5：18～20的比例，首先将聚乙烯吡咯烷酮加入到盛有N,N-二甲基乙酰胺溶剂的容器中，并将容器置于磁力搅拌器上，开启搅拌器加热开关，使容器中N,N-二甲基乙酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃，同时开启磁力搅拌开关，搅拌溶液使聚乙烯吡咯烷酮溶解后，再加入平均粒径为0.1mm的聚偏氟乙烯粉末，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯粉末全部溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h，即制备了聚偏氟乙烯微滤分离膜制备所用的铸液；
b、将制得的铸液倒在光滑洁净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动铸液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板完全浸没在冷凝浴溶液中，冷凝浴溶液是体积分数为5‰的N,N-二甲基乙酰胺去离子水溶液，冷凝浴溶液温度为40～50℃，待玻璃板上液态薄层凝胶化成膜并自动从玻璃板上脱离后，将薄膜用去离子水浸泡24h，之后将其从去离子水中取出并用去离子水洗净；
②聚偏氟乙烯分离膜的碱化处理：
将步骤①的聚偏氟乙烯微滤分离膜置于质量浓度为24％的氢氧化钠溶液中，室温浸泡15min，之后将分离膜从氢氧化钠溶液中取出，用去离子水反复冲洗，直至冲洗水的pH值为中性；
③聚偏氟乙烯分离膜的粉碎处理：
用剪刀将烘干后且经碱化处理的聚偏氟乙烯分离膜裁剪成平均尺寸为5mm的碎屑；
(2)制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用复合物微粒的制备
①氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物的制备：
a、按N,N-二甲基甲酰胺：氧化石墨粉末：聚偏氟乙烯分离膜碎屑的质量比为100：3～4.2：18～20的比例，将平均粒径为20μm的氧化石墨粉末加入到盛有N,N-二甲基甲酰胺的容器中，用保鲜膜密封容器口并将容器置于超声波处理器中进行超声波处理2h，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为20～30℃；然后将容器从超声波处理器中取出，置于磁力搅拌器上，相继开启搅拌器加热和磁力搅拌开关，搅拌溶液保证氧化石墨在N,N-二甲基甲酰胺中均匀分散，同时使容器中N,N-二甲基甲酰胺溶剂的温度由室温升高至80℃；之后将步骤(1)的聚偏氟乙烯分离膜碎屑加入到容器中，在80℃下继续磁力搅拌4h，确保加入的聚偏氟乙烯分离膜碎屑全部溶解后，将溶液温度降至50℃，并缓慢磁力搅拌2h得到悬浮溶液；
b、将悬浮溶液平稳地倒在干净的玻璃板上，用玻璃棒轻轻推动悬浮溶液使其在玻璃板上形成均一液态薄层，之后将载有液态薄层的玻璃板置于烘箱中进行烘干处理，烘干温度为80℃；待液态薄层近干时，将玻璃板从烘箱中取出并将其瞬时浸没到温度为40～50℃自来水中，20～30min后将薄膜从玻璃板上揭下来并用去离子水冲洗干净，之后将其置于烘箱中于80℃温度下烘干；
c、将烘干后的薄膜从烘箱中取出，并用粉碎机将其粉碎成平均尺寸为2mm的碎屑，即得氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
②α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物的制备
按去离子水：硫酸锰：氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物：高锰酸钾的质量比为10:0.5～1：1～1.5:0.5～1的比例，将硫酸锰固体粉末加入到盛有去离子水的容器中，室温下磁力搅拌使硫酸锰固体粉末溶解后，将氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硫酸锰水溶液中，并将此溶液超声处理20～30min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为20～30℃；然后向混合溶液中加入高锰酸钾固体粉末，室温下搅拌使高锰酸钾固体溶解后，将混合溶液转移到容积为25mL、内衬层为聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，拧紧不锈钢反应釜的密封盖并将其置于电炉中，控制电炉炉堂内的温度为150℃，使不锈钢反应釜中的混合溶液在此温度下水热反应24h；混合溶液水热反应结束后，关闭电炉电源使其自然冷却至室温；待电炉自然冷却至室温后，从电炉中取出不锈钢反应釜，打开不锈钢反应釜的密封盖，将反应釜内混合溶液进行过滤并收集截留物，之后用去离子水多次洗涤所得到的过滤截留物，此截留物即为α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物；
③α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物的还原处理：
按去离子水：硼氢化钠：α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物的质量比为40:1:0.4～0.8的比例，首先将硼氢化钠溶于去离子水中配制硼氢化钠水溶液，然后将上述α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物加入到硼氢化钠水溶液中进行还原处理，以减少氧化石墨所载带的含氧官能基团数目；用水浴将硼氢化钠水溶液的温度控制为80℃并反应2h；2h后将α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物从硼氢化钠水溶液中过滤分离出来，并将其用去离子水洗净；之后将清洗干净的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物置于真空干燥箱中，并在60℃下干燥处理12h；待复合物干燥处理后，将其从真空干燥箱中取出并进一步粉碎处理，得到平均尺寸为0.5mm的细小碎末颗粒，即为制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料所用的复合物微粒；
(3)α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料的制备：
①所用原料：
α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒、质量浓度为60％的聚四氟乙烯乳液、无水乙醇和去离子水；上述各原料用量有如下质量比例关系：α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒：聚四氟乙烯乳液：无水乙醇：去离子水＝8～9：1～1.5：5：15；
②α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料制备所用物料的混合处理：
a、首先将聚四氟乙烯乳液加入到无水乙醇和去离子水的混合溶液中，并超声振荡15～20min，超声波频率为40kHz，超声波水浴的温度为25～35℃，使聚四氟乙烯乳液在乙醇水溶液中均匀分散；
b、然后将步骤(2)的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒加入到上述聚四氟乙烯乳液的乙醇水溶液中，室温下磁力搅拌60～90min，然后水浴加热将溶液温度由室温升至80℃，用玻璃棒缓慢搅拌溶液，待α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒完全粘连时停止加热，并将粘连在一起的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒从溶液中分离出来；
c、将分离并粘连在一起α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物微粒置干燥箱中，于100℃温度下干燥处理4h，即制得制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯减摩耐磨复合材料所用的混合粉末；
③α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合物耐磨减摩复合材料的成型处理：
a、首先将制备α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯复合材料所用的混合粉末倒入冷模压模具中进行压制成型，压制压力为20～25MPa，压制时间为10～15min；待混合粉末压制处理完毕后，将其从冷模压模具中取出，对其进行修整去除毛刺，使其光滑平整，制得直径约为43.5mm、厚度约为3mm的圆盘状α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片；
b、将修整后的α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料薄片置于温控电炉中进行热处理，首先将电炉温度自室温以3℃/min的升温速率升至180℃，并在180℃保温60min；然后将电炉温度以1℃/min的升温速率由180℃升高到220℃，并在220℃保温90min；之后关闭电炉电源，自然冷却至室温，待电炉温度自然冷却至室温后，将热处理后的薄片取出，即得到α-二氧化锰-氧化石墨-聚偏氟乙烯耐磨减摩复合材料。
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