本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料，具體而言，涉及一種無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、聚酮(pok)為高結(jié)晶性高分子聚合物，是由一氧化碳、烯烴(乙烯、丙烯)合成的新型綠色聚合物材料，分子主鏈由碳?xì)渫ㄟ^高結(jié)晶形成緊密結(jié)晶結(jié)構(gòu)，具有吸水率低、耐磨性好、耐水解、優(yōu)異的耐化學(xué)性能，優(yōu)良的流動性和成型加工性。近年來，pok因其獨(dú)特的性能在多個工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其是在需要高強(qiáng)度、良好耐化學(xué)性和耐溫性的應(yīng)用場景中，例如汽車制造、電子電氣、醫(yī)療器械等行業(yè)。然而，盡管pok具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但在與金屬摩擦的過程中，其耐磨性表現(xiàn)不佳，這限制了其在某些特定領(lǐng)域的應(yīng)用。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，常采用聚四氟乙烯(ptfe)來增強(qiáng)聚酮材料的耐磨性，聚四氟乙烯是一種具有優(yōu)異自潤滑性能的工程塑料，其摩擦系數(shù)低，熱穩(wěn)定性好，耐腐蝕性強(qiáng)，這使得ptfe在機(jī)械部件、軸承、密封件等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。由于其獨(dú)特的性能，ptfe曾被視為理想的摩擦材料。然而，隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)以及全球范圍內(nèi)對含氟化合物的限制，如氟禁令的出臺，ptfe的應(yīng)用受到了一定程度的影響。眾多企業(yè)開始尋找不含氟或低氟的替代材料，以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求。

3、因此，亟需探索獲得一種無氟的耐金屬摩擦的聚酮復(fù)合材料。

4、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料及其制備方法，以改善上述技術(shù)問題。

2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料，其包括以下重量份的組分：聚酮80～95份、改性超高分子量聚乙烯5～15份、金屬耐磨劑1～5份、抗氧劑0.3～0.7份以及潤滑劑0.3～0.5份；

4、其中，所述改性超高分子量聚乙烯為分子量150萬以上的無支鏈的線性聚乙烯與馬來酸酐共混改性所得，所述金屬耐磨劑為金屬硫化物表面包覆硅烷偶聯(lián)劑所得。

5、在可選的實施方式中，其包括以下重量份的組分：聚酮85～90份、改性超高分子量聚乙烯8～12份、金屬耐磨劑1.5～2.5份、抗氧劑0.5～0.7份以及潤滑劑0.3～0.5份。

6、在可選的實施方式中，所述聚酮的數(shù)均分子量為10000～100000，優(yōu)選為80000～100000；

7、優(yōu)選地，所述聚酮為一氧化碳與烯烴合成的聚合物。

8、在可選的實施方式中，所述抗氧劑選自2,2-草酰胺基-雙[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)]丙酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)中的至少一種；

9、優(yōu)選地，所述抗氧劑包括2,2-草酰胺基-雙[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)]丙酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)；所述2,2-草酰胺基-雙[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)]丙酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)的質(zhì)量比為(0.8～1.2)：(0.8～1.2)：2。

10、在可選的實施方式中，所述潤滑劑包括聚乙烯蠟和硬脂酸鈣，所述聚乙烯蠟和硬脂酸鈣的質(zhì)量比為1：(1.5～2.5)。

11、在可選的實施方式中，所述金屬硫化物選自二硫化鉬、二硫化鎢、硫化錫和硫化鉍中的至少一種。

12、在可選的實施方式中，所述金屬硫化物為基于鉬、鎢和錳的多相硫化物，所述金屬硫化物的d50為5～7μm。

13、第二方面，本發(fā)明提供如前述實施方式任一項所述的無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料的制備方法，其包括：按照配比將所述聚酮、所述改性超高分子量聚乙烯、所述金屬耐磨劑、所述抗氧劑以及所述潤滑劑混合后，進(jìn)行擠出。

14、在可選的實施方式中，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出、冷卻、造粒。

15、在可選的實施方式中，雙螺桿擠出機(jī)的11區(qū)溫度分別設(shè)定為95～105℃、215～225℃、215～225℃、215～225℃、205～215℃、205～215℃、205～215℃、195～205℃、195～205℃、195～205℃和215～225℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為200～300rpm。

16、本發(fā)明具有以下有益效果：通過將改性超高分子量聚乙烯、金屬耐磨劑與聚酮進(jìn)行共混改性，結(jié)合了聚酮耐磨性好，改性超高分子量聚乙烯摩擦系數(shù)低，金屬耐磨劑高負(fù)載能力，綜合提升了聚酮材料的耐金屬摩擦性能。其中，將超高分子量聚乙烯與馬來酸酐共混接枝改性，使得其與聚酮的相容性大大提升，分散更加均勻。金屬耐磨劑為金屬硫化物經(jīng)過表面特殊處理，使得金屬硫化物表面包裹上一層硅烷偶聯(lián)劑，硅烷偶聯(lián)劑與基體樹脂之間具有較強(qiáng)的結(jié)合力，使得金屬硫化物牢牢的固定在基體中，不易摩擦脫落，在基體樹脂中有更好的分散性。

技術(shù)特征：

1.一種無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料，其特征在于，其包括以下重量份的組分：聚酮80～95份、改性超高分子量聚乙烯5～15份、金屬耐磨劑1～5份、抗氧劑0.3～0.7份以及潤滑劑0.3～0.5份；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料，其特征在于，其包括以下重量份的組分：聚酮85～90份、改性超高分子量聚乙烯8～12份、金屬耐磨劑1.5～2.5份、抗氧劑0.5～0.7份以及潤滑劑0.3～0.5份。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料，其特征在于，所述聚酮的數(shù)均分子量為10000～100000，優(yōu)選為80000～100000；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料，其特征在于，所述抗氧劑選自2,2-草酰胺基-雙[乙基-3-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)]丙酸酯、四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯和季戊四醇四(3-月桂基硫代丙酸酯)中的至少一種；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料，其特征在于，所述潤滑劑包括聚乙烯蠟和硬脂酸鈣，所述聚乙烯蠟和硬脂酸鈣的質(zhì)量比為1：(1.5～2.5)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任一項所述的無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料，其特征在于，所述金屬硫化物選自二硫化鉬、二硫化鎢、硫化錫和硫化鉍中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料，其特征在于，所述金屬硫化物為基于鉬、鎢和錳的多相硫化物，所述金屬硫化物的d50為5～7μm。

8.如權(quán)利要求1～7任一項所述的無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，其包括：按照配比將所述聚酮、所述改性超高分子量聚乙烯、所述金屬耐磨劑、所述抗氧劑以及所述潤滑劑混合后，進(jìn)行擠出。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，通過雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出、冷卻、造粒。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機(jī)的11區(qū)溫度分別設(shè)定為95～105℃、215～225℃、215～225℃、215～225℃、205～215℃、205～215℃、205～215℃、195～205℃、195～205℃、195～205℃和215～225℃，主機(jī)轉(zhuǎn)速為200～300rpm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種無氟耐金屬摩擦的改性聚酮復(fù)合材料及其制備方法，該改性聚酮復(fù)合材料包括以下重量份的組分：聚酮80～95份、改性超高分子量聚乙烯5～15份、金屬耐磨劑1～5份、抗氧劑0.3～0.7份以及潤滑劑0.3～0.5份；其中，改性超高分子量聚乙烯為分子量150萬以上的無支鏈的線性聚乙烯與馬來酸酐共混改性所得，金屬耐磨劑為金屬硫化物表面包覆硅烷偶聯(lián)劑所得。將聚酮與改性超高分子量聚乙烯、金屬硫化物共混改性，結(jié)合了聚酮耐磨性好，超高分子量聚乙烯摩擦系數(shù)低，金屬硫化物高負(fù)載能力，獲得一款無氟低磨耗耐金屬摩擦的材料。

技術(shù)研發(fā)人員：吳海濤,楊嘉奇,馬濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州沃德夫新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6