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专利摘要

本发明涉及衬垫材料技术领域，提供了一种碳纤维织物自润滑衬垫材料及其制备方法和应用。衬垫材料包括自润滑层、承载层和粘结层；承载层为碳纤维织物，利用碳纤维布的高强度和高刚性使衬垫材料具有极高的承载能力；自润滑层由改性聚四氟乙烯分散液制备得到，分散液的组分包括PFA、类石墨相氮化碳和聚四氟乙烯，利用聚四氟乙烯优异的自润滑性能、类石墨相氮化碳的高耐磨特性、PFA对碳纤维优异的浸渍和粘结能力，使衬垫材料表现出极低的摩擦系数和优异的抗磨性能；粘结层则能将衬垫材料固位，防止纤维走位引起的摩擦磨损。本发明提供的碳纤维织物自润滑衬垫材料具有高承载、低摩擦和高耐磨的特性，在关节轴承机械部件中具有广泛的应用前景。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202010222983.9
申请日期:
2020-03-26
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所
分类号:
C09J7/21;D06N3/04;D06N3/00;F16C23/00
发明/设计人:
王超，王廷梅，王齐华，陶立明，段春俭
权利要求: 1.一种碳纤维织物自润滑衬垫材料，其特征在于，包括承载层以及分别设置在承载层两侧表面的自润滑层和粘结层；所述承载层为碳纤维织物，所述自润滑层为全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物和类石墨相氮化碳颗粒改性的聚四氟乙烯涂层；所述自润滑层由改性聚四氟乙烯分散液制备得到；所述改性聚四氟乙烯分散液的组成成分包括全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物、聚四氟乙烯、类石墨相氮化碳和水。2.根据权利要求1所述的碳纤维织物自润滑衬垫材料，其特征在于，所述碳纤维织物为碳纤维平纹布；所述碳纤维平纹布的纤维束规格为1K～12K；所述碳纤维织物的厚度为0.10～0.50mm。3.根据权利要求1所述的碳纤维织物自润滑衬垫材料，其特征在于，所述改性聚四氟乙烯分散液的固体含量为45wt％～60wt％；以改性聚四氟乙烯分散液中全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物、类石墨相氮化碳和聚四氟乙烯的总质量为100％计，所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物的质量分数为5％～20％，类石墨相氮化碳的质量分数为1％～5％，聚四氟乙烯的质量分数为75％～94％；所述聚四氟乙烯的粒径为0.1～0.25μm，所述全氟丙基乙烯醚-四氟乙烯共聚物的粒径为0.1～0.25μm，所述类石墨相氮化碳颗粒的粒径为0.1～2μm。4.根据权利要求1或3所述的碳纤维织物自润滑衬垫材料，其特征在于，所述自润滑层的厚度为0.1～0.3mm。5.根据权利要求1所述的碳纤维织物自润滑衬垫材料，其特征在于，所述粘结层的材质为酚醛树脂和/或环氧树脂；所述粘结层的厚度为0.03～0.05mm。6.权利要求1～5任意一项所述碳纤维织物自润滑衬垫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将碳纤维织物依次进行清洗、干燥和等离子体处理，得到预处理后的碳纤维织物；(2)在所述预处理后的碳纤维织物单侧表面涂覆改性聚四氟乙烯分散液，然后依次进行干燥和烧结，在碳纤维织物单侧表面得到自润滑层；(3)在碳纤维织物另一侧表面涂覆粘结剂，预固化后得到碳纤维织物自润滑衬垫材料。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述清洗用清洗剂为丙酮；所述等离子体处理的时间为5～8min。8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述涂覆改性聚四氟乙烯分散液时的上胶量为55wt％～70wt％。9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烧结包括依次进行的第一烧结阶段、第二烧结阶段和第三烧结阶段；所述第一烧结阶段的温度为250～300℃，保温时间为2～10min；所述第二烧结阶段的温度为320～340℃，保温时间为5～10min；所述第三烧结阶段的温度为360～380℃，保温时间为5～10min。10.权利要求1～5任意一项所述碳纤维织物自润滑衬垫材料或权利要求6～9任意一项所述制备方法制备的碳纤维织物自润滑衬垫材料在关节轴承中的应用，其特征在于，所述应用的方法为：将碳纤维织物自润滑衬垫材料的粘结层加热变粘，粘贴于关节轴承外圈的内球面，然后将关节轴承内圈套入与衬垫材料贴合，加压固定后加热使粘结层固化。