4h，即制得α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯混合粉末；
[0027]③α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材料的成型處理：
[0028] a、首先將步驟②制備的α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯混合粉末倒入冷模壓模 具中進行壓制成型，壓制壓力為30~45Mpa，壓制時間為10~20min;待混合粉末壓制處理 后，將其從冷模壓模具中取出，對其進行修整去除毛刺，使其光滑平整，制得α-二氧化錳-石 墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材料薄片；
[0029] b、將上述α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材料薄片置于溫控電爐 中進行熱處理，首先將電爐溫度自室溫以l°C/min的升溫速率升至375°C，并在375°C保溫 30min;然后將電爐溫度由375°C降溫到200°C，此降溫過程所需時間為30min，電爐在200°C 保溫20~35min;最后關閉電爐電源，使其溫度由200°C自然冷卻至室溫，待電爐溫度自然冷 卻至室溫后，將熱處理后的薄片取出，即得到α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復 合材料。
[0030] 石墨烯是由單層碳原子通過較強的共價化學鍵結合而成的二維晶體結構，這些化 學鍵使得石墨烯具有優(yōu)異的結構特性和力學性能，從而能夠顯著地提高材料的耐磨性能。 二氧化錳作為一種常見的金屬氧化物，常用作氧還原催化劑、氧化劑和超級電容器儲能材 料；同二氧化硅和三氧化二鋁等金屬氧化物一樣，二氧化錳同樣具有優(yōu)良的耐高溫性能和 耐磨性能，并且其價格低廉、制備過程簡單。二氧化錳存在包括α、β、γ、δ等多種晶型，不同 晶型的二氧化錳的結構和性能也不相同。其中α-二氧化錳為2X2隧道結構，具有尺寸大小 為7 7人的孔穴，可使高分子物質的分子鏈延伸嵌入此孔穴中。因此，將改性石墨烯與二 氧化錳復合后再與改性聚四氟乙烯共混，使得石墨烯表面的氨基與聚四氟乙烯上的羧基發(fā) 生縮合反應，而后被α_二氧化錳的孔穴所捕獲。
[0031] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點：
[0032]提高了石墨烯和α-二氧化錳與聚四氟乙烯的結合強度，改善了聚四氟乙烯的耐磨 和減摩性能。
【具體實施方式】
[0033] 實施例1
[0034] (1)納米α-二氧化錳-石墨烯復合材料的制備：
[0035]①石墨烯粉末的制備：
[0036]將80g質量濃度為98%的濃硫酸加入到容積為500mL的三頸燒瓶中，采用冰水浴冷 卻使其溫度保持在〇~5°C之間；然后加入2g粒徑為30μηι的石墨粉末，采用冰水浴控制三頸 燒瓶內混合溶液溫度不高于5°C，磁力攪拌混合溶液90min，使其混合均勻；之后再將6g高錳 酸鉀固體粉末按等質量分為3份，在Ih內將其分3批次緩慢地加入到混合溶液中，每批次高 錳酸鉀固體粉末加入的時間為IOmin;最后，待3份高錳酸鉀固體粉末全部加入后，將三頸燒 瓶置于型號為SDC-6的低溫恒溫槽內，控制三頸燒瓶內混合溶液的溫度為12°C，并攪拌混合 溶液30min;混合溶液攪拌反應30min后，將三頸燒瓶從SDC-6型低溫恒溫槽中取出，應用型 號為HH-S 4的數(shù)控恒溫水浴鍋控制三頸燒瓶內混合溶液的溫度為27°C，此溫度下混合溶液 攪拌反應2h，得到顏色為褐色的懸浮渾濁液，然后采用滴液漏斗將87g去離子水緩慢滴入到 褐色的懸浮渾濁液中；待去離子水加入完畢，體系溫度會驟然升高至90°C，將懸浮渾濁液在 90°C溫度下攪拌反應20min，之后向懸浮渾濁液中緩慢加入20g質量濃度為30%的過氧化 氫，此時得到溶液顏色為亮黃色的氧化石墨分散液;然后將懸浮液趁熱過濾，用質量濃度為 5%的稀鹽酸溶液充分洗滌濾餅，再用去離子水將金黃色產(chǎn)物洗滌至中性并于80°C溫度下 烘干;將2g烘干后的氧化石墨粉加入到100g去離子水中，得到氧化石墨分散液;之后將氧化 石墨分散液置于超聲波處理器中進行超聲波處理2h，超聲波頻率為40kHz，超聲波水浴的溫 度為20°C;氧化石墨分散液超聲波處理后，加入2g質量濃度為50 %的水合肼和6g質量濃度 為25 %的氨水，機械攪拌45min，然后對所得懸浮液進行離心處理，離心機轉速為4000rpm/ min，離心時間為lOmin，并用去離子水洗滌至中性后置于冰箱中冷凍干燥12h，即得到凝膠 態(tài)石墨烯;將干燥后的凝膠態(tài)石墨烯置于型號為SPEX 8000高能量球磨機中進行研磨，球磨 機中的轉速為1425rpm/min，研磨處理時間為IOmin;即得到平均粒徑為0.5μηι的石墨稀粉 末；
[0037]②石墨烯粉末的氨基化處理：
[0038]將上述制得的石墨烯粉末分散至500g Ν，Ν_二甲基乙酰胺溶液中，并將混合溶液 進行超聲波處理60min，超聲波頻率為40kHz;然后加入3g乙二胺，在80°C下磁力攪拌12h;待 混合溶液反應完全后，將反應后混合溶液真空抽濾，并用去離子水洗滌至中性，最后在60°C 下干燥IOh，即得氨基化石墨烯；
[0039] ③納米α-二氧化錳-石墨烯復合材料的制備：
[0040] 將Ig硫酸錳固體粉末加入到20g去離子水中，并在室溫下磁力攪拌使硫酸錳固體 粉末充分溶解，待硫酸錳固體粉末完全溶解后，將氨基化石墨烯粉末加入混合溶液中，并將 所得混合溶液進行超聲波處理30min，超聲波頻率為40kHz，超聲波水浴的溫度為20°C;然后 在超聲波處理的混合溶液中加入Ig高錳酸鉀固體粉末，室溫下攪拌使高錳酸鉀固體粉末全 部溶解;待高錳酸鉀固體粉末全部溶解后，將混合溶液轉移到容積為25mL、內襯層為聚四氟 乙烯的不銹鋼反應釜中，擰緊不銹鋼反應釜的密封蓋并將其置于電爐中，控制電爐爐堂內 的溫度為150°C，使不銹鋼反應爸中的混合溶液在此溫度下水熱反應24h;混合溶液水熱反 應24h后，關閉電爐使其自然冷卻至室溫;待電爐自然冷卻至室溫后，從電爐中取出不銹鋼 反應釜，打開不銹鋼反應釜的密封蓋，將反應釜內混合溶液進行離心分離處理，離心機轉速 為4000rpm/min，離心時間為IOmin，并用去離子水多次離心洗滌所得到的沉淀物至中性;之 后將去離子水洗滌后的沉淀物置于真空干燥箱中，并在60°C下干燥處理12h;待沉淀物干燥 12h后，取出沉淀物并用瑪瑙研缽將其研碎為超細粉末，即得到平均粒徑為0.5μπι的納米α-二氧化錳-石墨烯復合材料；
[0041] (2)聚四氟乙烯粉末進行等離子體誘導接枝丙烯酸處理：
[0042] 采用HD-IA等離子體處理儀對聚四氟乙烯粉末進行等離子體處理，將9.5g預處理 的聚四氟乙烯粉末置于反應室內兩電極間的載物臺上，反應室一端與真空栗相連，另一端 連接進氣系統(tǒng)，啟動真空栗使反應室內工作氣壓保持在5Pa左右，通入氬氣5min，待反應室 內氣壓穩(wěn)定后，啟動高頻電源，在40V電壓下處理60s，使其表面有C = C鍵生成，以利于后續(xù) 聚合反應的進行;處理完畢后，先關閉射頻電源，然后再關閉進氣氣路和真空栗，取出樣品 并在空氣中放置15min;將上述等離子體處理后的聚四氟乙烯粉末加入到100g質量分數(shù)為 10%的丙烯酸水溶液中，通入氮氣作為保護氣體，并在70°C下磁力攪拌，得到懸浮液;攪拌 反應24h后對懸浮液進行離心分離，離心機轉速為4000rpm/min，離心時間為lOmin，并用去 離子水反復清洗以去除聚四氟乙烯粉末表面上的丙烯酸單體，然后置于烘箱中在70°C下干 燥12h，即得到丙烯酸接枝處理的聚四氟乙烯粉末；
[0043] (3)α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材料的制備：
[0044]① α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯混合粉末的制備：
[0045]首先將0.5g納米α-二氧化猛-石墨稀的復合材料粉末加入到24g無水乙醇中并進 行超聲振蕩60min，超聲波頻率為40kHz，超聲波水浴的溫度為25°C，使納米α-二氧化錳-石 墨烯的粉末在無水乙醇中均勻分散；
[0046]然后將9.5g丙烯酸接枝處理的聚四氟乙烯粉末加入到上述納米α-二氧化錳-石墨 烯粉末的乙醇溶液中，室溫下磁力攪拌120min，使丙烯酸接枝處理的聚四氟乙烯粉末與納 米α-二氧化錳-石墨烯粉末在乙醇溶劑中均勻分散，制得α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯 乙醇混合溶液；
[0047]將制備的α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯乙醇混合溶液置干燥箱中，于l〇〇°C溫 度下干燥處理24h，即制得納米α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯混合粉末；
[0048]②α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材料進行成型處理：
[0049]首先將α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯混合粉末倒入型號為Υ04-50的冷模壓模 具中進行壓制成型，壓制壓力為30Mpa，壓制時間為IOmin;待混合粉末壓制處理后，將其從 冷模壓模具中取出，對其進行修整去除毛刺，使其光滑平整，制得直徑為43.5mm、厚度為 3.2_的圓盤狀α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材料薄片；
[0050]將修整后的α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材料薄片置于溫控電 爐中進行熱處理，首先將電爐溫度自室溫以l°C/min的升溫速率升至375°C，并在375°C保溫 30min;然后將電爐溫度由375°C降溫到200°C，此降溫過程所需時間為30min，電爐在200°C 保溫20min;最后關閉電爐電源，使其溫度由200°C自然冷卻至室溫，待電爐溫度自然冷卻至 室溫后，將熱處理后的薄片取出，即得到α-二氧化錳-石墨烯-聚四氟乙烯耐磨減摩復合材 料。
[0051 ] 實施例2
[0052] (1)納米α-二氧化錳-石墨烯復合材料的制備：
[0053]①石墨烯粉末的制備：
[0054]將84g質量濃度為98%的濃硫酸加入到容積為500mL三頸燒瓶中，采用冰水浴冷卻 使其溫度保持在〇~5°C之間；然后加入2.5g粒徑為30μπι的石墨粉末，采用冰水浴控制三頸 燒瓶內混合溶液溫度不高于5°C，磁力攪拌混合溶液90min，使其混合均勻；之后再將7g高錳 酸鉀固體粉末按等質量分為3份，在Ih內將其分3批次緩慢地加入到混合溶液中，每批次高 錳酸鉀固體粉末加入的時間為12min;最后，待3份