CN111350081A - 一种低摩擦自润滑织物衬垫及其制备方法、一种摩擦部件的制备方法 - Google Patents

一种低摩擦自润滑织物衬垫及其制备方法、一种摩擦部件的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低摩擦自润滑织物衬垫及其制备方法、一种摩擦部件的制备方法，属于复合材料技术领域。本发明将3,4‑二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷溶解于水中，得到预处理液；将纤维织物在所述预处理液中浸渍后，经第一干燥，得到预处理纤维织物；将聚四氟乙烯颗粒和纳米金刚石分散于有机溶剂中，然后经球磨，得到填料分散液；将酚醛树脂、六次甲基四胺和有机溶剂混合，得到酚醛树脂胶液；将填料分散液和酚醛树脂胶液混合，得到涂覆液；将涂覆液涂覆于预处理纤维织物上，经第二干燥，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体，再经热压成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。本发明提供的方法所得低摩擦自润滑织物衬垫具有优异的摩擦性能。

Description

一种低摩擦自润滑织物衬垫及其制备方法、一种摩擦部件的 制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种低摩擦自润滑织物衬垫及其制备方法、一种摩擦部件的制备方法。
背景技术
润滑材料在航空航天等关键零部件中往往体现出举足轻重的作用，而自润滑关节轴承以其自身结构和性能的优异性而得到广泛应用。特别是在航空航天装备中，自润滑关节轴承因相比于传统的滚动轴承具有结构简单、免维护、无需添加润滑剂等优点，而备受青睐。
自润滑织物衬垫决定着自润滑关节轴承的运动状态和服役寿命，是自润滑关节轴承的重要部件。自润滑织物衬垫通常由纤维织物改性制备而成，由于纤维织物的承载能力较小，因此需要通过改性来提高其承载能力。通常的改性方法为在纤维织物中浸渍承载相，以提高其承载能力。但是承载相的加入，往往会降低纤维织物的摩擦性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低摩擦自润滑织物衬垫及其制备方法、一种摩擦部件的制备方法，本发明提供的低摩擦自润滑织物衬垫具有优异的摩擦性能，与纤维织物的摩擦性能相当甚至更优。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种低摩擦自润滑织物衬垫的制备方法，包括如下步骤：
将3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷溶解于水中，得到预处理液；将纤维织物在所述预处理液中浸渍后，经第一干燥，得到预处理纤维织物；
将聚四氟乙烯颗粒和纳米金刚石分散于有机溶剂中，然后经球磨，得到填料分散液；将酚醛树脂、六次甲基四胺和有机溶剂混合，得到酚醛树脂胶液；将所述填料分散液和酚醛树脂胶液混合，得到涂覆液；所述聚四氟乙烯颗粒包括微米级聚四氟乙烯颗粒和纳米级聚四氟乙烯颗粒；
将所述涂覆液涂覆于所述预处理纤维织物上，然后经第二干燥，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体进行热压成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
优选地，所述微米级聚四氟乙烯颗粒和纳米级聚四氟乙烯颗粒的质量比为1～4:1；所述微米级聚四氟乙烯颗粒的粒径为5～45μm，所述纳米级聚四氟乙烯颗粒的粒径为10～30nm；所述纳米金刚石的粒径≤20nm。
优选地，所述纤维织物为聚四氟乙烯纤维和聚对苯二甲酰间苯二胺纤维按等重量比混纺的混纺布。
优选地，所述聚四氟乙烯颗粒的质量占酚醛树脂的质量的10～65％，所述纳米金刚石的质量占酚醛树脂的质量的0.5～1.5％，所述六次甲基四胺的质量占酚醛树脂的质量的10～15％；所述涂覆液的固含量为15～40％。
优选地，所述涂覆的量以所述预处理纤维织物的增重量计为20～85％。
优选地，所述3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的质量比为4～8:3，所述预处理液中3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的总的质量与水的质量之比为1:8～12。
优选地，所述热压成型的压力为0.1～0.6MPa，温度为100～180℃，保温保压时间为2～8h。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的低摩擦自润滑织物衬垫，包括纤维织物、聚四氟乙烯颗粒、纳米金刚石和固化的酚醛树脂，固化的酚醛树脂粘附在纤维织物表面，所述聚四氟乙烯颗粒和纳米金刚石分散于固化的酚醛树脂中，所述聚四氟乙烯颗粒包括微米级聚四氟乙烯颗粒和纳米级聚四氟乙烯颗粒。
本发明还提供了一种摩擦部件的制备方法，将上述技术方案所述的低摩擦自润滑织物衬垫制备在摩擦基体上，具体包括如下步骤：
制备低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附在摩擦部件基体上，进行热压成型，得到摩擦部件。
优选地，所述摩擦部件基体具有微织构化表面。
本发明通过在3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的水溶液中浸渍纤维织物，3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷在纤维表面生成聚多巴胺，从而使纤维表面存在大量羟基，使纤维表面具有一定的粘结性，能够将聚四氟乙烯颗粒和纳米金刚石粘附于纤维织物表面，以提高纤维织物的润滑性，同时对纤维织物的改性，还能避免涂覆液的渗透，避免自润滑织物衬垫与基体的粘结性下降，延长自润滑织物衬垫的使用寿命；纳米金刚石作为承载相，能够提高耐磨性，同时还具有自润滑性，且由于聚四氟乙烯颗粒具有层状结构，纳米金刚石和聚四氟乙烯颗粒结合，能够在摩擦副之间很好的构筑“滚珠效应”，从而减小摩擦副间的摩擦力；此外，纳米金刚石的抛光作用可有效避免纤维织物中聚四氟乙烯颗粒的剥离；另外，微米级颗粒和纳米级颗粒结合，能够使更多的聚四氟乙烯颗粒负载在纤维织物表面，有利于进一步提高摩擦性能。实验结果表明，本发明所提供的制备方法所得低摩擦自润滑织物衬垫的摩擦系数与纤维织物相当，摩擦系数为0.18～0.23。
附图说明
图1实施例3所用混纺布和所得低摩擦自润滑织物衬垫的表面形貌图；
图2为实施例4～6的基体的表面形貌图。
具体实施方式
本发明提供了一种低摩擦自润滑织物衬垫的制备方法，包括如下步骤：
将3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷溶解于水中，得到预处理液；将纤维织物在所述预处理液中浸渍后，经第一干燥，得到预处理纤维织物；
将聚四氟乙烯(PTFE)颗粒和纳米金刚石分散于有机溶剂中，然后经球磨，得到填料分散液；将酚醛树脂、六次甲基四胺和有机溶剂混合，得到酚醛树脂胶液；将所述填料分散液和酚醛树脂胶液混合，得到涂覆液；所述聚四氟乙烯颗粒包括微米级聚四氟乙烯颗粒和纳米级聚四氟乙烯颗粒；
将所述涂覆液涂覆于所述预处理纤维织物上，然后经第二干燥，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体进行热压成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
本发明将3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷溶解于水中，得到预处理液。
在本发明中，所述3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的质量比优选为4～8:3，所述预处理液中3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的总的质量与水的质量之比优选为1:8～12，更优选为1:10。在本发明中，上述比例能够得到合适的pH值，有利于聚多巴胺的生成。
得到预处理液后，本发明将纤维织物在所述预处理液中浸渍后，经第一干燥，得到预处理纤维织物。
在本发明中，所述纤维织物优选为聚四氟乙烯纤维和聚对苯二甲酰间苯二胺纤维按等重量比混纺的混纺布，厚度优选为0.05～1.00mm。
在本发明中，所述浸渍优选在室温(即不需要额外的加热或冷却)进行，所述浸渍的时间优选为15～60min，更优选为30～60min，最优选为60min；所述浸渍优选为将所述纤维织物完全浸没于所述预处理液中，以达到充分渗透。在本发明中，所述浸渍过程中，3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷在纤维织物的纤维表面生成聚多巴胺，使得纤维表面分布有大量羟基，提高了纤维的粘结性，同时还能阻止后续涂覆液渗透，避免自润滑织物衬垫与基体的粘结性下降。
本发明对所述第一干燥的方式和条件没有特殊限定，能够得到恒重的产品即可。在本发明实施例中，所述第一干燥优选在鼓风烘箱中进行，所述第一干燥的温度优选为80～100℃，时间优选为0.5～10h。
本发明将聚四氟乙烯颗粒和纳米金刚石分散于有机溶剂中，然后经球磨，得到填料分散液；将酚醛树脂、六次甲基四胺和有机溶剂混合，得到酚醛树脂胶液；将所述填料分散液和酚醛树脂胶液混合，得到涂覆液。
在本发明中，所述聚四氟乙烯颗粒包括微米级聚四氟乙烯颗粒和纳米级聚四氟乙烯颗粒；所述微米级聚四氟乙烯颗粒的粒径优选为5～45μm，所述纳米级聚四氟乙烯颗粒的粒径优选为10～30nm；所述微米级聚四氟乙烯颗粒和纳米级聚四氟乙烯颗粒的质量比优选为1～4:1，更优选为3～4:1，最优选为4:1。聚四氟乙烯颗粒通常很难与纤维织物结合，但是经过上述浸渍过程后，纤维织物中的纤维表面具有一定的粘结性，可将聚四氟乙烯颗粒粘附于纤维织物表面，使得聚四氟乙烯颗粒可作为纤维织物的润滑相，提高织物纤维的润滑性。
在本发明中，所述纳米金刚石的粒径优选≤20nm。在本发明中，纳米金刚石颗粒的尺寸小，相应就有较大的比表面积，更易于吸附在摩擦副表面的凹痕处，可及时填补微坑，起到修复的作用；此外，纳米金刚石是一种磨光材料，可以通过对表面原子产生原子级弹性破坏，起到抛光效果的纳米金刚石颗粒使得摩擦表面变得光洁，从而可减小摩擦副的摩擦系数。
在本发明中，所述酚醛树脂优选为甲阶酚醛树脂，所述甲阶酚醛树脂的分子量优选为700～1000g/mol。在本发明中，上述分子量的甲阶酚醛树脂具有良好的粘结性，且可减小酚醛树脂自身对自润滑织物衬垫的摩擦性能的不利影响。
在本发明中，所述聚四氟乙烯颗粒的质量优选占酚醛树脂的质量的10～65％，更优选为50～65％，最优选为65％；所述纳米金刚石的质量优选占酚醛树脂的质量的0.5～1.5％，更优选为1～1.5％，最优选为1.5％；所述六次甲基四胺的质量优选占酚醛树脂的质量的10～15％，更优选为12～15％，最优选为12％；所述涂覆液的固含量优选为15～40％，更优选为30～40％，最优选为35～40％。
在本发明中，所述有机溶剂优选为乙醇、丙酮、四氢呋喃、氯仿和乙酸乙酯中的一种或几种，更优选为乙酸乙酯或四氢呋喃。
在本发明中，所述有机溶剂的总用量能够保证所得涂覆液的固含量在上述范围内即可，当所述填料分散液和酚醛树脂胶液混合后，固含量不在上述范围内时，优选添加有机溶剂调节所得混合液的固含量至上述范围内；在本发明实施例中，优选配制固含量为20％的填料分散液和固含量为75％的酚醛树脂胶液，将两者混合后，再使用有机溶剂调节混合液的固含量至所需范围内。
在本发明中，所述球磨的转速优选为200～600rpm，具体可优选为200、300、400或600rpm，时间优选为8～20h，更优选为12～20h。在本发明中，所述球磨能够使料液混合更均匀，得到分散均匀的填料分散液。
在本发明中，所述酚醛树脂、六次甲基四胺和有机溶剂混合的顺序优选为将酚醛树脂溶解于所述有机溶剂中，然后加入六次甲基四胺；所述混合的方式优选为搅拌混合；本发明对所述搅拌混合的参数没有特殊限定，能够得到混合均匀的酚醛树脂胶液即可。
本发明对所述填料分散液和酚醛树脂胶液混合的方式没有特殊限定，能够混合均匀即可，在本发明实施例中优选为搅拌混合。
本发明对所述预处理纤维织物和涂覆液的制备方法的先后顺序没有特殊限定，可以为任意顺序。
得到预处理纤维织物和涂覆液后，本发明将所述涂覆液涂覆于所述预处理纤维织物上，然后经第二干燥，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体。
在本发明中，所述涂覆的量以所述预处理纤维织物的增重量计优选为20～85％，更优选为45～65％，最优选为55～65％。
本发明对所述第二干燥的方式和条件没有特殊限定，能够得到恒重的产品即可。
得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体后，本发明将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体进行热压成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
在本发明中，所述热压成型的压力优选为0.1～0.6MPa，更优选为0.1～0.3MPa，最优选为0.1～0.2MPa；所述热压成型的温度优选为100～180℃，更优选为120～180℃，最优选为150～180℃；所述热压成型的保温保压时间优选为2～8h，更优选为2～6h，最优选为2～3h。
本发明对所述热压成型的方式没有特殊限定，可以直接粘附在基体上进行热压成型，也可以不粘附在基体上进行热压成型；在本发明实施例中，优选将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附于基体上，进行热压成型。在本发明中，将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附于基体上，进行热压成型，可直接得到摩擦部件，如自润滑关节轴承。在本发明中，所述粘附所用的胶粘剂优选为酚醛树脂胶液，所述酚醛树脂胶液与前述制备涂覆液时所用酚醛树脂胶液相同，在此不再赘述。本发明对所述粘附所用的胶粘剂的用量没有特殊限定，能够将低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附在基体上即可。
本领域技术人员可以根据所制备的部件的需求选择基体，在本发明实施例中，所述基体优选为轴承基体，所述基体的材质优选为钛合金、304钢、轴承钢或铝。
本发明还提供了上述技术方案所述的制备方法得到的低摩擦自润滑织物衬垫，包括纤维织物、聚四氟乙烯颗粒、纳米金刚石和固化的酚醛树脂，固化的酚醛树脂粘附在纤维织物表面，所述聚四氟乙烯颗粒和纳米金刚石分散于固化的酚醛树脂中，所述聚四氟乙烯颗粒包括微米级聚四氟乙烯颗粒和纳米级聚四氟乙烯颗粒。
本发明还提供了一种摩擦部件的制备方法，将上述技术方案所述的低摩擦自润滑织物衬垫制备在摩擦基体上，具体包括如下步骤：
制备低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附在摩擦部件基体上，进行热压成型，得到摩擦部件。
在本发明中，所述摩擦部件基体优选具有微织构化表面；所述摩擦部件基体优选为关节轴承基体；所述摩擦部件基体的材质优选为钛合金、304钢、轴承钢或铝；所述微织构化表面的微织构化结构优选为条形，所述条形的加工密度(即间隔)优选为0.03～0.117mm，宽度优选为0.06mm，深度优选为0.03～0.1mm，深入基体的部分优选为倒三角形。
在本发明中，所述低摩擦自润滑织物的制备方法、热压成型的方法和粘附所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体的方法如前所述，在此不在赘述。
在本发明中，所述微织构化表面能够有效提高低摩擦自润滑织物衬垫和摩擦部件基体的粘结强度。
在本发明中，所述微织构化表面优选通过激光加工法得到。本发明对所述激光加工法的具体工艺参数没有特殊限定，采用常规的工艺参数，只要能够得到所需的微织构化表面即可。
下面结合实施例对本发明提供的一种低摩擦自润滑织物衬垫及其制备方法、一种摩擦部件的制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
将3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷按照质量比8:3溶解于去离子水中，得到预处理液，其中3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的总质量与去离子水的质量之比为1:10；将厚度为0.5～1.0mm的聚四氟乙烯纤维和聚对苯二甲酰间苯二胺纤维按等重量比混纺的混纺布浸渍于上述预处理液中15min进行预处理，然后取出混纺布放入80℃鼓风烘箱中干燥0.5h，得到预处理纤维织物；
将2.5gPTFE颗粒(其中粒径为5～45μm的PTFE颗粒1.25g，粒径为10～30nm的PTFE颗粒1.25g)和0.125g纳米金刚石(粒径≤20nm)超声分散于10g乙酸乙酯中，以200rpm的转速密封球磨混合8h，得到固含量为20％的填料分散液；将25g甲阶酚醛树脂(分子量为700～1000g/mol)溶解于9.16g乙酸乙酯中，加入2.5g的六次甲基四胺，得到固含量为75％的酚醛树脂胶液；将填料分散液和酚醛树脂胶液混合后，添加乙酸乙酯调节所得混合液的固含量至15％，得到涂覆液；
使用激光加工法在钛合金基体表面加工出微织构化表面，微织构化表面的微织构化结构为宽为0.06mm的条形结构，加工深度为0.03mm，深入基体部分为倒三角形，加工密度(即间距)为0.117mm；
将所述涂覆液涂覆于预处理纤维织物上，涂覆量以所述预处理纤维织物的增重量计为20％，然后烘干，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
用酚醛树脂胶液(与前述酚醛树脂胶液相同)将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附于具有微织构化表面的钛合金基体的表面，并施加0.6MPa的压力，升温至100℃，保温保压固化8h成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
实施例2
将3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷按照质量比4:3溶解于去离子水中，得到预处理液，其中3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的总质量与去离子水的质量之比为1:10；将厚度为0.5～1.00mm的聚四氟乙烯纤维和聚对苯二甲酰间苯二胺纤维按等重量比混纺的混纺布浸渍于上述预处理液中30min进行预处理，然后取出混纺布放入100℃鼓风烘箱中干燥10h，得到预处理纤维织物；
将7.5gPTFE颗粒(其中粒径为5～45μm的PTFE颗粒5.0g，粒径为10～30nm的PTFE颗粒2.5g)和0.25g纳米金刚石(粒径≤20nm)分超声分散于31g氯仿中，以600rpm的转速密封球磨混合8h，得到固含量为20％的填料分散液；将25g甲阶酚醛树脂(分子量为700～1000g/mol)溶解于9.3g氯仿中，加入3g的六次甲基四胺，得到固含量为75％的酚醛树脂胶液；将填料分散液和酚醛树脂胶液混合后，添加氯仿调节所得混合液的固含量至25％，得到涂覆液；
使用激光加工法在304钢基体表面加工出微织构化表面，微织构化表面的微织构化结构为宽为0.06mm的条形结构，加工深度为0.05mm，深入基体部分为倒三角形，加工密度(即间距)为0.117mm；
将所述涂覆液涂覆于预处理纤维织物上，涂覆量以所述预处理纤维织物的增重量计为35％，然后烘干，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
用酚醛树脂胶液(与前述酚醛树脂胶液相同)将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附于具有微织构化表面的304钢基体的表面，并施加0.3MPa的压力，升温至120℃，保温保压固化6h成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
实施例3
将3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷按照质量比4:3溶解于去离子水中，得到预处理液，其中3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的总质量与去离子水的质量之比为1:10；将厚度为0.5～1.0mm的聚四氟乙烯纤维和聚对苯二甲酰间苯二胺纤维按等重量比混纺的混纺布浸渍于上述预处理液中60min进行预处理，然后取出混纺布放入100℃鼓风烘箱中干燥10h，得到预处理纤维织物；
将12.5gPTFE颗粒(其中粒径为5～45μm的PTFE颗粒9.375g，粒径为10～30nm的PTFE颗粒3.125g)和0.375g纳米金刚石(粒径≤20nm)分超声分散于51.5g四氢呋喃中，以300rpm的转速密封球磨混合8h，得到固含量为20％的填料分散液)；将25g甲阶酚醛树脂(分子量为700～1000g/mol)溶解于9.6g四氢呋喃中，加入3.75g的六次甲基四胺，得到固含量为75％的酚醛树脂胶液；将填料分散液和酚醛树脂胶液混合后，添加四氢呋喃调节所得混合液的固含量至30％，得到涂覆液；
使用激光加工法在轴承钢基体表面加工出微织构化表面，微织构化表面的微织构化结构为宽为0.06mm的条形结构，加工深度为0.1mm，深入基体部分为倒三角形，加工密度(即间距)为0.117mm；
将所述涂覆液涂覆于预处理纤维织物上，涂覆量以所述预处理纤维织物的增重量计为45％，然后烘干，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
用酚醛树脂胶液(与前述酚醛树脂胶液相同)将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附于具有微织构化表面的轴承钢基体的表面，并施加0.1MPa的压力，升温至180℃，保温保压固化2h成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
实施例4
将3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷按照质量比4:3溶解于去离子水中，得到预处理液，其中3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的总质量与去离子水的质量之比为1:10；将厚度为0.5～1.0mm的聚四氟乙烯纤维和聚对苯二甲酰间苯二胺纤维按等重量比混纺的混纺布浸渍于上述预处理液中30min进行预处理，然后取出混纺布放入80℃鼓风烘箱中干燥5h，得到预处理纤维织物；
将16.25gPTFE颗粒(其中粒径为5～45μm的PTFE颗粒13g，粒径为10～30nm的PTFE颗粒3.25g)和0.25g纳米金刚石(粒径≤20nm)分超声分散于66g丙酮中，以400rpm的转速密封球磨混合8h，得到固含量为20％的填料分散液；将25g甲阶酚醛树脂(分子量为700～1000g/mol)溶解于9.3g丙酮中，加入3g的六次甲基四胺，得到固含量为75％的酚醛树脂胶液；将填料分散液和酚醛树脂胶液混合后，添加丙酮调节所得混合液的固含量至30％，得到涂覆液；
使用激光加工法在铝基体表面加工出微织构化表面，微织构化表面的微织构化结构为宽为0.06mm的条形结构，加工深度为0.03mm，深入基体部分为倒三角形，加工密度(即间距)为0.117mm；
将所述涂覆液涂覆于预处理纤维织物上，涂覆量以所述预处理纤维织物的增重量计为45％，然后烘干，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
用酚醛树脂胶液(与前述酚醛树脂胶液相同)将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附于具有微织构化表面的铝基体的表面，并施加0.3MPa的压力，升温至100℃，保温保压固化8h成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
实施例5
将3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷按照质量比4:3溶解于去离子水中，得到预处理液，其中3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的总质量与去离子水的质量之比为1:10；将厚度为0.5～1.0mm的聚四氟乙烯纤维和聚对苯二甲酰间苯二胺纤维按等重量比混纺的混纺布浸渍于上述预处理液中60min进行预处理，然后取出混纺布放入100℃鼓风烘箱中干燥6h，得到预处理纤维织物；
将16.25gPTFE颗粒(其中粒径为5～45μm的PTFE颗粒13g，粒径为10～30nm的PTFE颗粒3.25g)和0.375g纳米金刚石(粒径≤20nm)分超声分散于66.5g乙醇中，以300rpm的转速密封球磨混合12h，得到固含量为20％的填料分散液；将25g甲阶酚醛树脂(分子量为700～1000g/mol)溶解于9.3g乙醇中，加入3g的六次甲基四胺，得到固含量为75％的酚醛树脂胶液；将填料分散液和酚醛树脂胶液混合后，添加乙醇调节所得混合液的固含量至35％，得到涂覆液；
使用激光加工法在铝基体表面加工出微织构化表面，微织构化表面的微织构化结构为宽为0.06mm的条形结构，加工深度为0.05mm，深入基体部分为倒三角形，加工密度(即间距)为0.103mm；
将所述涂覆液涂覆于预处理纤维织物上，涂覆量以所述预处理纤维织物的增重量计为55％，然后烘干，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
用酚醛树脂胶液(与前述酚醛树脂胶液相同)将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附于具有微织构化表面的铝基体的表面，并施加0.2MPa的压力，升温至150℃，保温保压固化3h成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
实施例6
将3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷按照质量比4:3溶解于去离子水中，得到预处理液，其中3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的总质量与去离子水的质量之比为1:10；将厚度为0.5～1.0mm的聚四氟乙烯纤维和聚对苯二甲酰间苯二胺纤维按等重量比混纺的混纺布浸渍于上述预处理液中60min进行预处理，然后取出混纺布放入100℃鼓风烘箱中干燥6h，得到预处理纤维织物；
将16.25gPTFE颗粒(其中粒径为5～45μm的PTFE颗粒13g，粒径为10～30nm的PTFE颗粒3.25g)和0.375g纳米金刚石(粒径≤20nm)分超声分散于66.5g乙酸乙酯中，以300rpm的转速密封球磨混合20h，得到固含量为20％的填料分散液；将25g甲阶酚醛树脂(分子量为700～1000g/mol)溶解于9.3g乙酸乙酯中，加入3g的六次甲基四胺，得到固含量为75％的酚醛树脂胶液；将填料分散液和酚醛树脂胶液混合后，添加乙酸乙酯调节所得混合液的固含量至40％，得到涂覆液；
使用激光加工法在铝基体表面加工出微织构化表面，微织构化表面的微织构化结构为宽为0.06mm的条形结构，加工深度为0.1mm，深入基体部分为倒三角形，加工密度(即间距)为0.03mm；
将所述涂覆液涂覆于预处理纤维织物上，涂覆量以所述预处理纤维织物的增重量计为65％，然后烘干，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
用酚醛树脂胶液(与前述酚醛树脂胶液相同)将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附于具有微织构化表面的铝基体的表面，并施加0.1MPa的压力，升温至180℃，保温保压固化2h成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
实施例7
按照实施例6的方法制备预处理纤维织物、涂覆液和低摩擦自润滑织物，然后用酚醛树脂胶液(与前述酚醛树脂胶液相同)将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附于铝基体的表面(未进行激光加工)，并施加0.1MPa的压力，升温至180℃，保温保压固化2h成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
对比例1
将25g甲阶酚醛树脂(分子量为700～1000g/mol)溶解于9.3g乙酸乙酯中，加入3g的六次甲基四胺，得到固含量为75％的酚醛树脂胶液；
用上述酚醛树脂胶液将厚度为0.5～1.0mm的聚四氟乙烯纤维和聚对苯二甲酰间苯二胺纤维按等重量比混纺的混纺布粘附于铝基体的表面(未进行激光加工)，并施加0.1MPa的压力，升温至180℃，保温保压固化2h成型，得到自润滑织物衬垫。
形貌表征：
如图1所示为实施例3所用混纺布(a)和所得预处理纤维织物(b)的表面形貌图，由图1可知，与混纺布相比，预处理纤维织物的表面形貌发生了改变，增加了粗糙度，说明浸渍过程中3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷对纤维起到了改性作用，在纤维表面形成了聚多巴胺，增加了纤维的表面活性和粗糙度。
如图2所示为实施例4～6的基体的表面形貌图，其中(a)、(b)和(c)依次为实施例6、5和4的基体的表面形貌，其中深色的地方为条形微织构化结构，(a)中的条形宽度为0.06mm，间隔为0.03mm，(b)中的条形宽度为0.06mm，间隔为0.103mm，(c)中的条形宽度为0.06mm，间隔为0.177mm。
摩擦性能和剥离强度测试：
采用GB2790-1995对实施例1～7所得低摩擦自润滑织物衬垫和对比例1所得自润滑织物衬垫进行剥离强度的测试；利用环块摩擦机对实施例1～7所得低摩擦自润滑织物衬垫和对比例1所得自润滑织物衬垫进行摩擦学性能测试，测试条件为100N，转速为266rpm，对偶选择为GCr15材质。摩擦系数最少重复三次，求平均值。结果如表1所示。由表1可知，本发明所提供的低摩擦自润滑织物衬垫的摩擦系数与混纺布的摩擦系数相当，可见本发明所提供的自润滑织物衬垫具有优异的摩擦性能，此外，由实施例6～7和对比例1的自润滑织物衬垫的最大剥离强度的对比可知，本发明所提供的低摩擦自润滑织物衬垫虽然提高了摩擦性能，但是同时也在一定程度上降低了剥离强度，而对基体表面进行微织构化，则可提高低摩擦自润滑织物衬垫的剥离强度，且其剥离强度优于混纺布与基体的剥离强度。
表1摩擦性能和玻璃强度测试结果
Figure BDA0002412943380000131
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低摩擦自润滑织物衬垫的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷溶解于水中，得到预处理液；将纤维织物在所述预处理液中浸渍后，经第一干燥，得到预处理纤维织物；
将聚四氟乙烯颗粒和纳米金刚石分散于有机溶剂中，然后经球磨，得到填料分散液；将酚醛树脂、六次甲基四胺和有机溶剂混合，得到酚醛树脂胶液；将所述填料分散液和酚醛树脂胶液混合，得到涂覆液；所述聚四氟乙烯颗粒包括微米级聚四氟乙烯颗粒和纳米级聚四氟乙烯颗粒；
将所述涂覆液涂覆于所述预处理纤维织物上，然后经第二干燥，得到低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体进行热压成型，得到低摩擦自润滑织物衬垫。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微米级聚四氟乙烯颗粒和纳米级聚四氟乙烯颗粒的质量比为1～4:1；所述微米级聚四氟乙烯颗粒的粒径为5～45μm，所述纳米级聚四氟乙烯颗粒的粒径为10～30nm；所述纳米金刚石的粒径≤20nm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纤维织物为聚四氟乙烯纤维和聚对苯二甲酰间苯二胺纤维按等重量比混纺的混纺布。
4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯颗粒的质量占酚醛树脂的质量的10～65％，所述纳米金刚石的质量占酚醛树脂的质量的0.5～1.5％，所述六次甲基四胺的质量占酚醛树脂的质量的10～15％；所述涂覆液的固含量为15～40％。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆的量以所述预处理纤维织物的增重量计为20～85％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的质量比为4～8:3，所述预处理液中3,4-二羟苯乙胺和三(羟基甲基)氨基甲烷的总的质量与水的质量之比为1:8～12。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热压成型的压力为0.1～0.6MPa，温度为100～180℃，保温保压时间为2～8h。
8.权利要求1～7任一项所述的制备方法得到的低摩擦自润滑织物衬垫，其特征在于，包括纤维织物、聚四氟乙烯颗粒、纳米金刚石和固化的酚醛树脂，固化的酚醛树脂粘附在纤维织物表面，所述聚四氟乙烯颗粒和纳米金刚石分散于固化的酚醛树脂中，所述聚四氟乙烯颗粒包括微米级聚四氟乙烯颗粒和纳米级聚四氟乙烯颗粒。
9.一种摩擦部件的制备方法，其特征在于，将权利要求8所述的低摩擦自润滑织物衬垫制备在摩擦基体上，具体包括如下步骤：
制备低摩擦自润滑织物衬垫前驱体；
将所述低摩擦自润滑织物衬垫前驱体粘附在摩擦部件基体上，进行热压成型，得到摩擦部件。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述摩擦部件基体具有微织构化表面。
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