一种自润滑复合材料及其制备方法和应用

本发明属于摩擦材料，具体涉及一种自润滑复合材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着现代工业的迅猛发展，机械传动设备的运行工况日趋苛刻，尤其是发动机内部相对运动的构件因在高温环境下长期服役，摩擦材料的润滑性失效的情况常有发生；尤其是以聚合物复合材料作为摩擦副材料时，摩擦过程中产生的热量不能及时导出从而导致聚合物复合材料发生塑化增大摩擦副材料的摩擦系数和磨损率，从而影响设备的正常运行。

2、因此，提供一种具有耐高温性的且具有良好耐磨性能的聚合物复合材料是非常重要的。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种自润滑复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的自润滑复合材料在高温条件具有良好的耐磨性能，能够延长摩擦副材料在高温环境下服役时间。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自润滑复合材料，包括聚酰亚胺基体和分散于所述聚酰亚胺基体中呈三维网络连接结构的填料，所述填料包括二维层状纳米材料和原位生长于所述二维层状纳米材料表面的金属有机框架化合物。

3、优选的，所述填料在自润滑复合材料中的质量百分含量为0.5～40％。

4、优选的，所述金属有机框架化合物在二维层状纳米材料表面的覆盖率为45～55％。

5、优选的，所述二维层状纳米材料包括ti3c2tx、ti2ctx、nb2ctx或v2ctx。

6、优选的，所述金属有机框架化合物中的金属包括co、zn、cr或mg，所述金属有机框架化合物中的有机配体包括羧酸类或咪唑类。

7、本发明还提供了上述技术方案所述自润滑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

8、将二维层状纳米材料、金属源溶液和有机配体溶液混合进行原位生长，得到mof@mxene复合材料；

9、将所述mof@mxene复合材料、聚酰胺酸和溶剂混合后冷冻干燥成型，得到具有三维网络结构的气凝胶；

10、将所述具有三维网络结构的气凝胶进行热压，得到所述自润滑复合材料。

11、优选的，所述金属源溶液中的金属离子包括钴离子、锌离子、铬离子或镁离子；所述有机配体溶液包括羧酸类溶液或咪唑类溶液。

12、优选的，所述冷冻干燥成型为将mof@mxene复合材料、聚酰胺酸和溶剂的混合体系置于液氮条件下进行冷冻结晶后进行冷冻干燥。

13、优选的，所述热压的温度为360～380℃，压力为9～22mpa，保温保压的时间为30～120min。

14、本发明还提供了上述技术方案所述自润滑复合材料或上述技术方案所述的制备方法制备得到的自润滑复合材料作为摩擦副材料的应用。

15、本发明提供了一种自润滑复合材料，包括聚酰亚胺基体和分散于所述聚酰亚胺基体中呈三维网络连接结构的填料，所述填料包括二维层状纳米材料和原位生长于所述二维层状纳米材料表面的金属有机框架化合物。在本发明中，自润滑复合材料中的二维层状纳米材料和原位生长于所述二维层状纳米材料表面的金属有机框架化合物在摩擦过程中可同时起到滚动摩擦和滑动摩擦，降低摩擦系数，提高自润滑复合材料的摩擦学性能。同时，填料mof@mxene在聚酰亚胺基体中呈现三维网络结构，具有较好的导热性能，提高了自润滑复合材料的耐高温性。

技术特征：

1.一种自润滑复合材料，其特征在于，包括聚酰亚胺基体和分散于所述聚酰亚胺基体中呈三维网络连接结构的填料，所述填料包括二维层状纳米材料和原位生长于所述二维层状纳米材料表面的金属有机框架化合物。

2.根据权利要求1所述自润滑复合材料，其特征在于，所述填料在自润滑复合材料中的质量百分含量为0.5～40％。

3.据权利要求1或2所述自润滑复合材料，其特征在于，所述金属有机框架化合物在二维层状纳米材料表面的覆盖率为45～55％。

4.根据权利要求1或2所述自润滑复合材料，其特征在于，所述二维层状纳米材料包括ti3c2tx、ti2ctx、nb2ctx或v2ctx。

5.根据权利要求1或2所述自润滑复合材料，其特征在于，所述金属有机框架化合物中的金属包括co、zn、cr或mg，所述金属有机框架化合物中的有机配体包括羧酸类或咪唑类。

6.权利要求1～5任一项所述自润滑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述金属源溶液中的金属离子包括钴离子、锌离子、铬离子或镁离子；所述有机配体溶液包括羧酸类溶液或咪唑类溶液。

8.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥成型为将mof@mxene复合材料、聚酰胺酸和溶剂的混合体系置于液氮条件下进行进行冷冻结晶后进行冷冻干燥。

9.根据权利要求6所述制备方法，其特征在于，所述热压的温度为360～380℃，压力为9～22mpa，保温保压的时间为30～120min。

10.权利要求1～5任一项所述自润滑复合材料或权利要求6～9任一项所述的制备方法制备得到的自润滑复合材料作为摩擦副材料的应用。

技术总结
本发明属于摩擦材料技术领域，具体涉及一种自润滑复合材料及其制备方法和应用。本发明提供的自润滑复合材料，包括聚酰亚胺基体和分散于所述聚酰亚胺基体中呈三维网络连接结构的填料，所述填料包括二维层状纳米材料和原位生长于所述二维层状纳米材料表面的金属有机框架化合物。在本发明中，自润滑复合材料中的二维层状纳米材料和原位生长于所述二维层状纳米材料表面的金属有机框架化合物在摩擦过程中可同时起到滚动摩擦和滑动摩擦，降低摩擦系数，提高自润滑复合材料的摩擦学性能。同时，填料在聚酰亚胺基体中呈现三维网络结构，具有较好的导热性能，提高了自润滑复合材料的耐高温性。

技术研发人员：郭丽和,庞润弘,徐海萍,李洪飞
受保护的技术使用者：上海第二工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12