一种耐辐照的酚酞聚芳醚酮基自润滑复合材料 本发明涉及一种酚酞聚芳醚酮基自润滑复合材料，适用于宇宙空间和辐照环境下。
众所周知，在现今使用的众多的聚合物基自润滑复合材料中，聚四氟乙烯基自润滑复合材料由于具有良好的摩擦学性能、耐高温及出色的化学稳定性等优点，所以它可在许多场合下得到应用。但是因为其耐辐照性较差，因此也就限制了它在宇宙空间和辐照环境下的应用。又如聚酰亚胺不仅耐热性好，还具有优良的综合性能。另外它的耐辐照性非常好，但它的价格昂贵。
本发明的目的在于提供一种新型聚合物基自润滑复合材料，具有低摩擦、耐磨损、耐高温、耐辐照，并有优良的机械性能，可用作摩擦部件。
本发明通过如下措施实现：
本发明系多组分，具体配方为(重量百分含量)：
酚酞聚芳醚酮 60～85％
二硫化钼 5～30％
石墨 0～15％
碳纤维 0～15％
氟化镧 0～10％
本发明的材料欲应用于空间环境，而空间环境存在着大量的辐照源，所以选定的基体材料的耐辐照性要比较优异。因为具有芳杂环结构的聚合物耐辐照性很强，所以选定酚酞聚芳醚酮树脂作为基体材料。酚酞聚芳醚酮(PEK-C)是一种具有新型结构的聚芳醚酮类高性能树脂，它的结构式如式(I)
由式(I)可以看出，由于在PEK-C的主链上引入了庞大的酚酞侧基，因此导致PEK-C的刚性增加，玻璃化温度提高(Tg＝230℃)：与此同时由于侧基的引入使其成为非晶型的高聚物，而这使PEK-C的溶解加工性能大大改善。
PEK-C除了具有优异的耐辐照性以外，它还具有良好的热稳定性、电绝缘性能、物理机械性能及加工性能。另外，它还具有耐酸碱、耐燃、耐高压水解等特性。所以说它是一种优良的聚合物基自润滑材料基体。尤其是在宇宙空间和辐照环境下及有化学介质地场合和润滑油失效而无法使用的情况下，这种材料特别适合于作滑动部件。
本发明选用的式(I)化合物的耐辐照性比聚酰亚胺好，价格只有聚酰亚胺的三分之一。本发明中的酚酞聚芳醚酮是细粒模压树脂粉，粒度不超过200目：石墨、二硫化钼的粒度不超过400目；氟化镧的粒度不超过200目：碳纤维的直径为7～15μm。
在本发明中之所以选择上述几种填加剂是因为如下的原因：石墨、二硫化钼这两种固体润滑剂可以极大地改善材料的摩擦磨损性能：氟化镧作为摩擦学性能改进剂可以在一定程度上改善材料的摩擦磨损性能，同时对提高材料的机械性能也有一定的帮助：碳纤维作为纤维状的增强剂对提高材料的机械强度作用很大，同时它的加入还可增强材料的耐磨性。另外需用说明的是：所选样的几种填料均为无机填料，这是因为无机填料有助于提高材料的抗辐照性，而有机填料则降低材料的抗辐照性。
本发明通过如下方法来制备：
先将预处理后的原料按配比称好，用混料机使各组份混合均匀，并在真空烘箱中于100℃±5℃下干燥1小时。将混料均匀地加入金属模具中，在室温下予成型(压力为75～100MPa)，再于310～330℃下保温保压15～30分钟，冷却至室温，脱模后可得自润滑材料毛坯。
本发明材料的基本性能如下：
表1.材料的基本性能 项目 单位 性能 备注 外观 - 黑色，无明显缺陷 肉眼观察 密度 g/cm3 1.39～2.01 弯曲强度 MPa 73.8～96.8 1 布氏硬度 MPa 246～292 2 摩擦系数 - 0.12～0.22 3 抗磨性能 ×10-15m3/(N.m) 0.52～1.98
注：1.弯曲强度：国标GB1042-79；
2.硬度：国标HG2-168-65：
3.MM-200型环-块式磨损试验机；国标GB3960-83，对偶为45#钢，转速400rpm，负荷196N。
实施例1：按重量百分比酚酞聚芳醚酮75％，二硫化钼20％，石墨5％配料，用混料机充分混合，在真空烘箱中于100℃下干燥处理1小时，随炉冷却。将粉料装模，于室温、100MPa压力下予成型，以2～3℃/min升温至315℃，加压100MPa并保压30分钟，自然冷却，脱模，加工制样。制得材料的摩擦系数0.17磨损率5.16×10-16m3/(N.m)，弯曲强度73.8MPa，布氏硬度255MPa
实施例2：按重量百分比酚酞聚芳醚酮72％，二硫化钼15％，石墨8％，氟化镧5％配料，用混料机充分混合，在真空烘箱中于100℃下干燥处理1小时，随炉冷却。将粉料装模，于室温、100MPa压力下予成型，以2～3℃/min升温至325℃，加压100MPa并保压30分钟，自然冷却，脱模，加工制样。制得材料的摩擦系数0.19.磨损率1.55×10-15m3/(N.m)，弯曲强度78.6MPa，布氏硬度268MPa。
表2、表3分别列出了几种配方的组成及几种配方复合材料的摩擦磨损性能：
表2.几种配方的组成
表3.复合材料的摩擦磨损性能 配方(Wt.％) 摩擦系数 磨损率×10-15m3/(N.m) 1# 0.12 1.38 2# 0.16 0.58 3# 0.18 0.84 4# 0.14 0.66 5# 0.17 1.98 6# 0.19 1.18 7# 0.20 0.68 8# 0.22 1.48