CN1414037A - 自润滑纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents

自润滑纳米复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1414037A
CN1414037A CN 02150180 CN02150180A CN1414037A CN 1414037 A CN1414037 A CN 1414037A CN 02150180 CN02150180 CN 02150180 CN 02150180 A CN02150180 A CN 02150180A CN 1414037 A CN1414037 A CN 1414037A
Authority
CN
China
Prior art keywords
nano
composite material
self
carbon fiber
coupling agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 02150180
Other languages
English (en)
Other versions
CN1168781C (zh
Inventor
阎逢元
蔡辉
刘维民
薛群基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Original Assignee
Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS filed Critical Lanzhou Institute of Chemical Physics LICP of CAS
Priority to CNB021501807A priority Critical patent/CN1168781C/zh
Publication of CN1414037A publication Critical patent/CN1414037A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1168781C publication Critical patent/CN1168781C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lubricants (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及一种纳米复合材料及其制备方法，特别涉及一种自润滑纳米复合材料及其制备方法。材料的重量份数由可熔性聚酰亚胺100份、无机纳米1－25份、偶联剂0.1－2份和碳纤维5－30份组成。复合材料适用于真空、辐射、高温等特殊环境，可在航空航天、机械化工、汽车家电等领域的自润滑轴承、齿轮等部件上使用。

Description

自润滑纳米复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米复合材料及其制备方法，特别涉及一种自润滑纳米复合材料及其制备方法。
背景技术
填料增强高分子复合材料在许多行业得到广泛的应用，解决了许多重大技术难题。而纳米材料以其独特的性质在金属、陶瓷材料领域有了较多的研究和应用，而在高分子聚合物领域的发展尚属起步；目前国内外报道的聚合物基纳米复合材料主要是以聚合物固体和无机纳米的直接共混法为多，纳米粒子在聚合物基体中难以达到理想的均匀分散，影响纳米粒子和聚合物基体的界面粘结。为此，中国专利CN1258690A报导了聚酰亚胺/粘土纳米复合膜的制备方法，可得到具有超低膨胀系数的薄膜；中国专利CN1227234A报导了在聚合物颗粒的悬浮体系中原位生成纳米二氧化锆制备聚合物纳米复合材料的方法，此法可改善现有聚合物复合材料的摩擦学性能；但这两个专利都未涉及到有关纳米氮化硅、纳米二氧化硅、碳纳米管在可熔性聚酰亚胺的预聚体中加入进行复合的改性研究和应用报道，而且此法可有效改善纳米粒子在聚合物基体中的分散，从而有效增强纳米复合材料的性能。该类纳米复合材料作为耐高温自润滑材料，从结构组成上考虑其摩擦学特性，也尚未见到文献和专利报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自润滑纳米复合材料及其制备方法。
本发明通过如下措施来实现：
一种自润滑纳米复合材料，其特征在于材料的重量份数由可熔性聚酰亚胺100份、无机纳米1-25份、偶联剂0.1-2份和碳纤维5-30份组成；聚酰亚胺基体的分子结构式如式(I)。
无机纳米选用纳米氮化硅、纳米二氧化硅、碳纳米管中的一种、两种或三种。
本发明的偶联剂选用γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
纳米氮化硅、纳米二氧化硅微粒的直径小于80nm，碳纳米管管径小于100nm。
本发明所用碳纤维长为40-100μm。
本发明以可熔性聚酰亚胺作为聚合物基体，均匀分散的无机纳米微粒用以改善基体材料的摩擦磨损性能；碳纤维作为改性剂可提高复合材料的物理机械性能和摩擦学性能。
自润滑纳米复合材料的制备方法，其特征在于该方法依次包括以下步骤：
A.将无机纳米1-25份、偶联剂0.1-2份和有机溶剂100-300份混合均匀，加入到100份的可熔性聚酰亚胺的预聚体聚酰胺酸中，通氮气、干燥、搅拌，然后加入碳纤维5-30份，再进行搅拌；
B.采用加热或加入吡啶、醋酐或叔胺作为沉淀剂的方法将复合材料沉淀出来，干燥，得到聚酰亚胺纳米复合材料粉末；
C.复合材料装入模具中，加压至3-20Mpa，升温至300-360℃，保温10-60分钟，加压至10-80Mpa，保压条件下冷却，脱模。
本发明所用的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、间甲酚中的一种或几种。
本发明复合材料的主要性能指标如下：
1.外观：无明显缺陷
2.密度：＜2.4g/cm3
3.抗弯强度：＞130Mpa
4.显微硬度(HV)：45～60
5.摩擦系数：＜0.25(GB3960-83)
6.抗磨性能：＜1.8×10-6mm3/(N.m)(GB3960-83)
本发明与现有技术相比，具有如下实质性优点：
本发明的复合材料中无机纳米微粒得到均匀分散，改性剂的加入，在改善可熔性聚酰亚胺摩擦磨损性能的同时，不降低材料的机械强度；可用作大PV值干摩擦条件下的自润滑运动部件，同时由于复合材料的抗辐射、耐热性好，可用于航空航天领域的某些部件上。此材料可广泛应用在航空航天、机械化工、家电微机等领域的运动部件上。
具体实施方式
实施例1：
将聚酰胺酸10g，纳米纳米氮化硅0.5g、纳米二氧化硅0.2g、碳纳米管0.1g中加入0.1g偶联剂以及溶剂N-甲基吡咯烷酮，超声波处理15分钟分散均匀后，加入聚酰胺酸体系中，通氮气、干燥、机械搅拌7小时，加入碳纤维1.2g，再充分搅拌3小时。用加热法快速沉淀出复合材料，在真空烘箱中于245℃处理3小时，将干燥后的复合材料装入模具中，加压至15Mpa，然后以6℃/min的升温速度升至340℃，恒温25分钟，加压至40Mpa，保压条件下冷却，脱模。
实施例2：
将聚酰胺酸9g，纳米纳米氮化硅0.6g、纳米二氧化硅0.2g、碳纳米管0.2g中加入0.2g偶联剂以及溶剂N-甲基吡咯烷酮，超声波处理20分钟分散均匀后，加入聚酰胺酸体系中，通氮气、干燥、机械搅拌8.5小时，加入碳纤维2g，再充分搅拌4小时。用吡啶、醋酐快速沉淀出复合材料，在真空烘箱中于240℃处理4小时，将干燥后的复合材料装入模具中，加压至20Mpa，然后以6℃/min的升温速度升至330℃，恒温40分钟，加压至50Mpa，保压条件下冷却，脱模。
实施例3：
将聚酰胺酸17.6g，纳米氮化硅1g、碳纳米管0.6g中加入0.15g偶联剂以及溶剂N-甲基吡咯烷酮，超声波处理18分钟分散均匀后，加入聚酰胺酸体系中，通氮气、干燥、机械搅拌10小时，加入碳纤维2.7g，再充分搅拌4小时。用吡啶、醋酐快速沉淀出复合材料，在真空烘箱中于250℃处理3小时，将干燥后的复合材料装入模具中，加压至20Mpa，然后以6℃/min的升温速度升至350℃，恒温20分钟，加压至60Mpa，保压条件下冷却，脱模。
实施例4：
将聚酰胺酸12.55g，纳米氮化硅0.97g中加入0.1g偶联剂以及溶剂N-甲基吡咯烷酮，超声波处理10分钟分散均匀后，加入聚酰胺酸体系中，通氮气、干燥、机械搅拌7小时，加入碳纤维1.9g，再充分搅拌4小时。用吡啶、醋酐快速沉淀出复合材料，在真空烘箱中于260℃处理2小时，将干燥后的复合材料装入模具中，加压至15Mpa，然后以6℃/min的升温速度升至335℃，恒温40分钟，加压至50Mpa，保压条件下冷却，脱模，加工制样。

Claims (7)

1、一种自润滑纳米复合材料，其特征在于材料的重量份数由可熔性聚酰亚胺100份、无机纳米1-25份、偶联剂0.1-2份和碳纤维5-30份组成；聚酰亚胺基体的分子结构式如式(I)。
2、如权利要求1所说的材料，其特征在于无机纳米选用纳米氮化硅、纳米二氧化硅、碳纳米管中的一种、两种或三种。
3、如权利要求1所说的材料，其特征在于偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
4、如权利要求1或2所说的材料，其特征在于纳米氮化硅、纳米二氧化硅微粒的直径小于80nm，碳纳米管管径小于100nm。
5、如权利要求1所说的材料，其特征在于碳纤维长为40-100μm。
6、一种自润滑纳米复合材料的制备方法，该方法依次包括以下步骤：
A.将无机纳米1-25份、偶联剂0.1-2份和有机溶剂100-300份混合均匀，加入到100份的可熔性聚酰亚胺的预聚体聚酰胺酸中，通氮气、干燥、搅拌，然后加入碳纤维5-30份，再进行搅拌；
B.采用加热或加入吡啶、醋酐或叔胺作为沉淀剂的方法将复合材料沉淀出来，干燥，得到聚酰亚胺纳米复合材料粉末；
C.复合材料装入模具中，加压至3-20Mpa，升温至300-360℃，保温10-60分钟，加压至10-80Mpa，保压条件下冷却，脱模。
7、如权利要求6所说的方法，其特征在于有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、间甲酚中的一种或几种。
CNB021501807A 2002-11-15 2002-11-15 自润滑纳米复合材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN1168781C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB021501807A CN1168781C (zh) 2002-11-15 2002-11-15 自润滑纳米复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB021501807A CN1168781C (zh) 2002-11-15 2002-11-15 自润滑纳米复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1414037A true CN1414037A (zh) 2003-04-30
CN1168781C CN1168781C (zh) 2004-09-29

Family

ID=4751800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021501807A Expired - Fee Related CN1168781C (zh) 2002-11-15 2002-11-15 自润滑纳米复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1168781C (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101920928A (zh) * 2009-06-09 2010-12-22 尼瓦洛克斯-法尔股份有限公司 复合微机械部件及其制造方法
CN102181153A (zh) * 2011-03-30 2011-09-14 同济大学 碳纳米管及功能化碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备方法
CN102931149A (zh) * 2012-11-15 2013-02-13 中国科学院深圳先进技术研究院 纳米二氧化硅-纳米氮化硅复合材料及其制备方法
CN103122145A (zh) * 2011-11-18 2013-05-29 中国科学院兰州化学物理研究所 一种聚酰亚胺自润滑复合材料
CN103554909A (zh) * 2013-10-22 2014-02-05 中国科学院深圳先进技术研究院 聚合物-二氧化硅包覆的碳纳米管复合材料、其制备方法、半固化片及覆铜基板
CN105368047A (zh) * 2015-10-15 2016-03-02 丽水市高升科技有限公司 一种高强度谐波减速器凸轮的材料
CN105924965A (zh) * 2016-05-13 2016-09-07 江苏大学 一种减摩耐磨聚合物基复合材料的制备方法
CN106497052A (zh) * 2016-10-11 2017-03-15 陕西科技大学 一种耐高温聚酯亚胺纳米超薄膜及其制备方法
CN106519667A (zh) * 2016-10-11 2017-03-22 陕西科技大学 一种耐高温聚酰胺酰亚胺纳米超薄膜及其制备方法
CN107793758A (zh) * 2017-11-15 2018-03-13 江苏亚宝绝缘材料股份有限公司 一种碳纳米管复合聚酰亚胺树脂的聚合物及其制备与应用
CN107815108A (zh) * 2017-10-24 2018-03-20 河北省科学院能源研究所 醚酐型聚酰亚胺复合模压材料
CN110355078A (zh) * 2019-07-29 2019-10-22 大连海事大学 一种减缓表面微织构内封装固体自润滑剂释放的方法
CN111286196A (zh) * 2020-03-16 2020-06-16 中国科学院兰州化学物理研究所 一种自润滑织物衬垫复合材料及其制备方法和应用
CN111978806A (zh) * 2020-09-11 2020-11-24 湖南尚鑫新材料科技有限公司 抗刮耐热涂料及其制备方法

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101920928A (zh) * 2009-06-09 2010-12-22 尼瓦洛克斯-法尔股份有限公司 复合微机械部件及其制造方法
CN101920928B (zh) * 2009-06-09 2013-05-22 尼瓦洛克斯-法尔股份有限公司 复合微机械部件及其制造方法
CN102181153A (zh) * 2011-03-30 2011-09-14 同济大学 碳纳米管及功能化碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备方法
CN102181153B (zh) * 2011-03-30 2013-04-17 同济大学 碳纳米管及功能化碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备方法
CN103122145A (zh) * 2011-11-18 2013-05-29 中国科学院兰州化学物理研究所 一种聚酰亚胺自润滑复合材料
CN102931149A (zh) * 2012-11-15 2013-02-13 中国科学院深圳先进技术研究院 纳米二氧化硅-纳米氮化硅复合材料及其制备方法
CN102931149B (zh) * 2012-11-15 2015-06-03 中国科学院深圳先进技术研究院 纳米二氧化硅-纳米氮化硅复合材料及其制备方法
CN103554909A (zh) * 2013-10-22 2014-02-05 中国科学院深圳先进技术研究院 聚合物-二氧化硅包覆的碳纳米管复合材料、其制备方法、半固化片及覆铜基板
CN103554909B (zh) * 2013-10-22 2015-10-21 中国科学院深圳先进技术研究院 聚合物-二氧化硅包覆的碳纳米管复合材料、其制备方法、半固化片及覆铜基板
CN105368047A (zh) * 2015-10-15 2016-03-02 丽水市高升科技有限公司 一种高强度谐波减速器凸轮的材料
CN105924965A (zh) * 2016-05-13 2016-09-07 江苏大学 一种减摩耐磨聚合物基复合材料的制备方法
CN105924965B (zh) * 2016-05-13 2018-06-26 江苏大学 一种减摩耐磨聚合物基复合材料的制备方法
CN106497052A (zh) * 2016-10-11 2017-03-15 陕西科技大学 一种耐高温聚酯亚胺纳米超薄膜及其制备方法
CN106519667A (zh) * 2016-10-11 2017-03-22 陕西科技大学 一种耐高温聚酰胺酰亚胺纳米超薄膜及其制备方法
CN107815108A (zh) * 2017-10-24 2018-03-20 河北省科学院能源研究所 醚酐型聚酰亚胺复合模压材料
CN107815108B (zh) * 2017-10-24 2022-04-12 河北省科学院能源研究所 醚酐型聚酰亚胺复合模压材料
CN107793758A (zh) * 2017-11-15 2018-03-13 江苏亚宝绝缘材料股份有限公司 一种碳纳米管复合聚酰亚胺树脂的聚合物及其制备与应用
CN107793758B (zh) * 2017-11-15 2020-08-07 江苏亚宝绝缘材料股份有限公司 一种碳纳米管复合聚酰亚胺树脂的聚合物及其制备与应用
CN110355078A (zh) * 2019-07-29 2019-10-22 大连海事大学 一种减缓表面微织构内封装固体自润滑剂释放的方法
CN111286196A (zh) * 2020-03-16 2020-06-16 中国科学院兰州化学物理研究所 一种自润滑织物衬垫复合材料及其制备方法和应用
CN111978806A (zh) * 2020-09-11 2020-11-24 湖南尚鑫新材料科技有限公司 抗刮耐热涂料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1168781C (zh) 2004-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1168781C (zh) 自润滑纳米复合材料及其制备方法
VR et al. Effect of silicon coupling grafted ferric oxide and e-glass fibre in thermal stability, wear and tensile fatigue behaviour of epoxy hybrid composite
Rong et al. Graft polymerization onto inorganic nanoparticles and its effect on tribological performance improvement of polymer composites
CN112795142B (zh) 一种环氧树脂-碳纳米管阻燃复合材料及其制备方法
CN100365055C (zh) 稀土改性碳纳米管/聚四氟乙烯复合材料的制备方法
Zhou et al. Functionalized aramid nanofibers prepared by polymerization induced self-assembly for simultaneously reinforcing and toughening of epoxy and carbon fiber/epoxy multiscale composite
CN104877283A (zh) 抗静电碳纳米材料-聚四氟乙烯复合材料的制备方法
US20100130646A1 (en) Method for manufacturing epoxy nanocomposite material containing vapor-grown carbon nanofibers and its products thereby
Divya et al. Role of metallic nanofillers on mechanical and tribological behaviour of carbon fabric reinforced epoxy composites
CN108203543B (zh) 石墨烯增强聚酰亚胺纳米复合材料及其制备方法与应用
Wang et al. Synthesis and characterization of nanosilica/polyacrylate composite latex
CN109535644A (zh) 一种碳泡沫/碳纳米线/碳化硅纳米线树脂复合材料基板及其制备方法
WO1988007563A1 (en) Polyamide-imide compositions
Zhang et al. Surface modification of CuS nanoparticles and their effect on the tribological properties of hybrid PTFE/kevlar fabric/phenolic composite
Suresha et al. Role of graphene nanoplatelets and carbon fiber on mechanical properties of PA66/thermoplastic copolyester elastomer composites
CN1313361A (zh) 一种耐高温耐磨耗聚酰亚胺密封材料及其制备方法和用途
EP2408845A1 (en) Co-polymer based polyimide articles and their uses in an aircraft
Chen et al. Silane coupling agent γ-aminopropyltriethoxysilane-modified nanoparticles/polyurethane elastomer nanocomposites
Wu et al. Construction of “hard‐soft‐hard” structures with ammonium cerium nitrate/sodium alginate/carbon nanotubes on carbon fiber surfaces for superior mechanical
JPH05331314A (ja) 耐熱性樹脂摺動材
Bao et al. Evaluation of tribological performance of PTFE composite filled with rare earths treated carbon fibers under water-lubricated condition
CN108117746A (zh) 基于纳米颗粒填料的耐油抗拉尼龙复合材料
CN111303628B (zh) 一种聚酰亚胺自润滑复合材料及其制备方法
Zheng et al. Modified continuous carbon fiber‐reinforced poly (phthalazinone ether sulfone ketone) composites by blending polyetherimide and polyethersulfone
CN110606950B (zh) 一种pei复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee