一種耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法，具體為將聚酰亞胺、玻璃纖維、氧化鈦和硅酸鋁，混合均勻后烘干、粉碎過篩，然后將獲得的模料熱壓燒結(jié)成型，再自然冷卻脫模，即獲得所述復合材料；以本發(fā)明方法獲得的聚酰亞胺復合材料具有耐高溫及抗原子氧輻照性能，能夠提高聚酰亞胺自潤滑復合材料在特殊環(huán)境下的耐磨性。
【專利說明】
一種耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及復合材料領(lǐng)域，特別是一種耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法。
[0002]針對上述問題，本發(fā)明提供一種聚酰亞胺復合材料的制備方法，以克服現(xiàn)有聚酰亞胺復合材料在高溫環(huán)境以及原子氧輻照環(huán)境中的過度磨損問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:
一種耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法，其具體步驟如下:
A)將聚酰亞胺、玻璃纖維、氧化鈦和硅酸鋁，混合均勻后于120°C烘干、粉碎過200目篩獲得模料；
其中，以體積百分數(shù)計，聚酰亞胺70?80%，玻璃纖維5?15%，氧化鈦5?10%，硅酸鋁5?
10%；
B)將模料倒入模具中，熱壓燒結(jié)成型，模壓溫度360?380°C，壓力10?20MPa，自然冷卻脫模，即獲得所述耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料。
[0003]優(yōu)選的，本發(fā)明所述高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法中，聚酰亞胺粒徑為75μπι。
[0004]優(yōu)選的，本發(fā)明所述高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法中，玻璃纖維直徑為ΙΟμηι，長度為20-50μηι。
[0005]優(yōu)選的，本發(fā)明所述高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法中，氧化鈦的平均粒徑為45μηι。
[0006]優(yōu)選的，本發(fā)明所述高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法中，硅酸鋁粒徑為6.5μηι。
[0007]與現(xiàn)有材料相比，本發(fā)明中選用粒徑為75μπι的聚酰亞胺模壓粉，性能穩(wěn)定，適合無機顆粒填充和模壓;玻璃纖維作為增強材料，力學性能良好、耐高溫、抗輻照，具有優(yōu)越的摩擦學性能;氧化鈦具有較高的表面硬度、耐溫性和良好的抗氧化性能;改性劑硅酸鋁則具有良好的耐磨性、耐高溫和抗輻照性能。
[0008]以本發(fā)明方法制備的聚酰亞胺復合材料耐溫性良好、抗原子氧輻照性能突出；
在高溫環(huán)境以及原子氧輻照環(huán)境下具有較低的磨損率，能夠滿足復雜環(huán)境下的耐磨性使用要求。
【背景技術(shù)】
[0009]聚酰亞胺是20世紀50年代發(fā)展起來的一種性能優(yōu)異的高分子材料，具有優(yōu)良的機械性能和摩擦學性能，被譽為“塑料之王”，尤其在高溫、高載和高速等苛刻環(huán)境下具有優(yōu)異的減摩抗磨特性，已在航空、航天、電器、機械、化工及微電子等高技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應用。聚酰亞胺的應用領(lǐng)域非常廣泛，其制品主要以薄膜和模壓件形式存在。
[0010]但是純聚酰亞胺性能單一，很難滿足復雜環(huán)境和苛刻條件下的使用要求。鑒于聚酰亞胺可設(shè)計性能強，可以通過纖維增強和無機氧化物填充賦予其特殊的性能。目前熱塑性聚酰亞胺復合材料在耐溫性和抗原子氧輻照方面還存在很大的提升空間，由于其質(zhì)量輕，理化性能突出，可以作為空間飛行器運動部件潤滑材料或者涂層保護材料。目前國內(nèi)還沒有聚合物復合材料能夠完全滿足耐高溫和抗原子氧輻照的使用需求。因此，尋求耐溫性和抗原子氧輻照聚酰亞胺自潤滑復合材料顯得尤為重要。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明各實施案例中聚酰亞胺復合材料的摩擦系數(shù)變化圖；
圖2為本發(fā)明各實施案例中聚酰亞胺復合材料的磨損率變化圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0013]下述實施例中選用的聚酰亞胺平均粒徑為75μπι，購自上海合成樹脂研究所；
玻璃纖維的直徑為10Μ1，長度范圍為20?50μπι，購自江蘇南京玻璃纖維研究院；
氧化鈦平均粒徑為45μπι，購自西格瑪奧德里奇(上海)貿(mào)易有限公司；
硅酸鋁顆粒的平均粒徑為6.5μπι，購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。
[0014]實施例1
耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料各組分的體積百分比如下:聚酰亞胺70%、玻璃纖維15%、氧化鈦5%、硅酸鋁10%。
[0015]具體制備步驟:
1、先將聚酰亞胺、玻璃纖維、氧化鈦、硅酸鋁，充分混合均勻，然后于120°C進行烘干、粉碎以及過200目篩處理；
2、將混好的模料倒入模具中進行熱壓燒結(jié)成型，模壓溫度375°C，壓力lOMPa，自然冷卻脫模;獲得所述耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料。
[0016]將制成的聚酰亞胺復合材料經(jīng)原子氧輻照(原子氧通量密度6.0X115 AO/cm2.s ) 15分鐘后在250 °C環(huán)境中進行摩擦磨損性能測試。
[0017]本實施例所制備的聚酰亞胺復合材料參考標準ASTMG137-97進行球盤模式測試，25N、200r/min條件下用多功能摩擦磨損試驗機HT-1000(中科凱華科技摩擦磨損試驗機開發(fā)有限公司)與直徑為5mm的氮化硅球配副滑動磨損2小時的平均摩擦系數(shù)為0.48，磨損率約為 8.6X10—6mm3/Nm。
[0018]實施例2
耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料各組分的體積百分比如下:聚酰亞胺72%、玻璃纖維13%、氧化鈦6%、硅酸鋁9%。
[0019]具體制備步驟:
1、先將聚酰亞胺、玻璃纖維、氧化鈦、硅酸鋁，充分混合均勻，然后120°C進行烘干、粉碎以及過200目篩處理；
2、將混好的模料倒入模具中進行熱壓燒結(jié)成型，模壓溫度360°C，壓力13MPa，自然冷卻脫模，即獲得所述耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料。
[0020]將制成的聚酰亞胺復合材料經(jīng)原子氧輻照15分鐘后在250°C環(huán)境中進行摩擦磨損性能測試。采用與實施例1相同的檢測方法，本實施例所制備的聚酰亞胺復合材料在25N、200r/min條件下與直徑為5mm的氮化硅球配副的平均摩擦系數(shù)為0.48，磨損率約為7.1 X10—6mm3/Nm。
[0021]實施例3
耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料各組分的體積百分比如下:聚酰亞胺75%、玻璃纖維10%、氧化鈦7%、硅酸鋁8%。
[0022]具體制備步驟:
1、先將聚酰亞胺、玻璃纖維、氧化鈦、硅酸鋁，充分混合均勻，然后進行烘干、粉碎以及過篩處理；
2、將混好的模料倒入模具中進行熱壓燒結(jié)成型，模壓溫度360°C，壓力lOMPa，自然冷卻脫模；
3、將制成的聚酰亞胺復合材料經(jīng)原子氧輻照15分鐘后在250°C環(huán)境中進行摩擦磨損性能測試。
[0023]本實施例所制備的聚酰亞胺復合材料在25N、200r/min條件下與直徑為5mm的氮化硅球配副的平均摩擦系數(shù)為0.47，磨損率約為6.3 X 10—6mm3/Nm。
[0024]實施例4
耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料各組分的體積百分比如下:聚酰亞胺77%、玻璃纖維8%、氧化鈦9%、娃酸招6%。
[0025]具體制備步驟:
1、先將聚酰亞胺、玻璃纖維、氧化鈦、硅酸鋁，充分混合均勻，然后進行烘干、粉碎以及過篩處理；
2、將混好的模料倒入模具中進行熱壓燒結(jié)成型，模壓溫度375°C，壓力18MPa，自然冷卻脫模；
3、將制成的聚酰亞胺復合材料經(jīng)原子氧輻照15分鐘后在250°C環(huán)境中進行摩擦磨損性能測試。
[0026]本實施例所制備的聚酰亞胺復合材料在25N、200r/min條件下與直徑為5mm的氮化硅球配副的平均摩擦系數(shù)為0.47，磨損率約為5.4 X 10—6mm3/Nm。
[0027]實施例5
耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料各組分的體積百分比如下:聚酰亞胺80%、玻璃纖維5%、氧化鈦10%、硅酸鋁5%。
[0028]具體制備步驟:
1、先將聚酰亞胺、玻璃纖維、氧化鈦、硅酸鋁，充分混合均勻，然后進行烘干、粉碎以及過篩處理；
2、將混好的模料倒入模具中進行熱壓燒結(jié)成型，模壓溫度380°C，壓力lOMPa，自然冷卻脫模；
3、將制成的聚酰亞胺復合材料經(jīng)原子氧輻照15分鐘后在250°C環(huán)境中進行摩擦磨損性能測試。
[0029]本實施例所制備的聚酰亞胺復合材料在25N、200r/min條件下與直徑為5mm的氮化硅球配副的平均摩擦系數(shù)為0.45，磨損率約為5.2 X 10—6mm3/Nm。
[0030]實施例1-5中所獲得的耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料，其摩擦系數(shù)及磨損率變化示意圖分別如圖1、圖2所示，圖中標號1-5分別于實施例1 -5對應。
[0031]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進，這些改進也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下: A)將聚酰亞胺、玻璃纖維、氧化鈦和硅酸鋁，混合均勻后于1200C烘干、粉碎過200目篩獲得模料； 其中，以體積百分數(shù)計，聚酰亞胺70?80%，玻璃纖維5?15%，氧化鈦5?10%，硅酸鋁5?10%； B)將模料倒入模具中，熱壓燒結(jié)成型，模壓溫度360?3800C，壓力10?20MPa，自然冷卻脫模，即獲得所述耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法，其特征在于，所述聚酰亞胺粒徑為75μπι。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法，其特征在于，所述玻璃纖維直徑為ΙΟμπι，長度為20-50μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法，其特征在于，所述氧化鈦的平均粒徑為45μπι。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述耐高溫抗原子氧輻照聚酰亞胺復合材料的制備方法，其特征在于，所述硅酸鋁粒徑為6.5μπι。
【文檔編號】C08K3/34GK105820568SQ201610238961
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年4月18日
【發(fā)明人】趙蓋, 宋敬伏, 丁慶軍
【申請人】南京航空航天大學