本发明属于高分子材料改性领域，具体涉及一种聚醚醚酮超声电机合金摩擦材料的制备方法。
背景技术：
超声电机利用压电陶瓷的逆压电效应，使定子表面质点产生椭圆形震动，并通过定转子的接触摩擦使转子转动，是一种靠摩擦驱动的新型电机。超声电机具有结构简单、精度高、噪声小、低速输出扭矩大等特点，在航空航天、导弹制导、精密定位等多个领域均具有独特的优势，并受到社会的广泛关注。
摩擦材料的性能对超声电机的运转特性、使用寿命及可靠性都有很大的影响。近年来，国内外在超声电机用摩擦材料方面取得了一定的成果，摩擦材料的摩擦磨损性能及电机性能都得到了提高。目前超声电机摩擦材料仍然存在一些问题，对摩擦附件的摩擦磨损原理还缺乏深入认识，对定转子间接触状态以及材料性能对电机性能的影响理解深度不够。虽然研制的摩擦材料种类较多，但仍以对材料配方的大量实验为主，缺乏理论指导，摩擦材料的设计原则不够系统和明确，摩擦材料的研究以单一均质材料为主，以提高材料摩擦磨损性能为主要的目的。
高分子摩擦材料的基体与其性能密切相关，单一基体材料经常存在性能缺陷，很难同时满足摩擦系数、耐磨性、热稳定性和尺寸稳定性等综合性能的要求，所以经常需要使用多种基体物质共混的高分子合金材料代替单一基体材料，以满足摩擦材料综合性能的要求，而由于相容性的问题，多种高分子材料共混所得到的复合材料其力学性能反而有所下降，不能起到性能互补的作用，所以目前现有技术制备的摩擦材料存在着粘结性差、硬度低、承载力不够、稳定性差等多种问题，并不能满足人们的需求。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明对以多种高分子材料作为基体的摩擦材料进行配方设计，并研究了几种填充材料对摩擦材料力学性能、摩擦学性能和电机性能的影响，以期制备高性能超声电机用摩擦材料。
本发明为获得较高堵转力矩且能够稳定运行的摩擦材料为目的，对基体材料配方进行设计，研究不同含量的聚醚醚酮、聚苯酯、聚四氟乙烯、纳米二氧化硅、二硫化钼对电机的堵转力矩、空载转速、电机效率、导热性及力学性能和摩擦性的影响，最终得到性能优良的耐磨材料配方。
其技术方案如下：
一种聚醚醚酮复合超声电机合金摩擦材料的制备方法：
高分子复合材料的制备工艺包括原料共混、材料冷压预成型和材料烧结成型三个过程，具体实施方案如下：
(1)原料预处理：将聚醚醚酮在140-160℃下干燥100-140min；聚苯酯在170-190℃下干燥140-160min；聚四氟乙烯在130-150℃下干燥220-260min；纳米二氧化硅在175-195℃下干燥150-210min；二硫化钼在200-210℃下干燥80-90min，将以上干燥好的物料冷却至常温待用；
(2)将上述原料按质量份数：聚醚醚酮60～80份；聚苯酯3～8份；聚四氟乙烯10～15份；纳米二氧化硅8～12份；二硫化钼5～15份进行高速混合，混合速度900～1100r/min，混合时间50-60min；
(3)将步骤(2)的混合物料在常温下进行冷压预成型，压力设定65-70MPa；
(4)将步骤(3)的冷压预成型的物料进行烧结，烧结温度390-400℃，烧结时间25-30min；
(5)将步骤(4)的烧结后的物料冷却至常温后，进行测试。
其中，原材料规格及种类：聚醚醚酮：≤500目；聚苯酯：260～300目；聚四氟乙烯：300～320目；纳米二氧化硅：50～80nm；二硫化钼：400～500目。
作为优选：步骤(1)中将聚醚醚酮在150℃下干燥120min；聚苯酯在180℃下干燥150min；聚四氟乙烯在140℃下干燥240min；纳米二氧化硅在185℃下干燥180min；二硫化钼在200℃下干燥90min，将以上干燥好的物料冷却至常温待用。
步骤(2)中聚醚醚酮：聚四氟乙烯：聚苯酯：纳米二氧化硅：二硫化钼的质量比为67：10：5：8：10。
步骤(3)中利用手动压力机将步骤(2)的混合物料在常温下进行冷压预成型。
步骤(4)中将步骤(3)的冷压预成型的物料放入转盘式烧结炉内进行烧结。
聚醚醚酮是一种半结晶性芳香族热塑性塑料，以聚醚醚酮为基体可以大幅度提高摩擦材料的摩擦系数和弹性模量，同时在高低温等多工况环境下可以长期稳定的运行；聚苯酯是链状线型分子，是热固性塑料，其耐磨性、导热性、尺寸稳定性、摩擦性均较好，但韧性和易加工性较差，聚苯酯与聚四氟乙烯相容性较好，可以有效的形成共熔体；聚四氟乙烯是一种热塑性塑料，其动静摩擦系数均较小，同时物理及化学性质稳定，使用温度范围较宽；但其耐磨性较差，易蠕变，硬度和弹性模量均较差。
纳米二氧化硅是一种无机化工材料，俗称白炭黑，由于是超细纳米级，尺寸范围在1～100纳米，因此具有许多独特的性质，如具有对抗紫外线的光学性能，能提高其它材料抗老化、提高强度的性能等。二硫化钼是重要的固体润滑剂，特别适用于高温高压环境下，可用作线型光电导体和显示P-N结导电性能的半导体，同时兼具颗粒小、烧失量低、化学性质稳定、在摩擦过程中易挥发的的性质。
本发明以聚醚醚酮作为超声电机摩擦合金材料的基材，以聚苯酯为尺寸稳定保持剂，极大限度的保证了复合摩擦材料的尺寸稳定性；以聚四氟乙烯为减磨添加剂，有效减小摩擦系数；以纳米二氧化硅为分散剂，对该体系内多组分混合物进行有效分散，减少团聚现象的发生；以二硫化钼作为硬度增强剂及高耐磨材料，通过二硫化钼的添加可以有效改善材料对偶件的划伤。
以聚醚醚酮作为耐磨材料的基材具有得天独厚的优势，材料本身具有高强度、高冲击性、高耐磨性、耐高低温性、耐蠕变及耐老化性、耐化学腐蚀性等优异的性能，同时聚醚醚酮还具有非常好的粘结性，可以将上述辅材及添加剂进行良好的粘合；聚醚醚酮可以有效的改善体系内由于聚苯酯的加入造成的韧性差和加工性较差的问题，同时，也解决了由于聚四氟乙烯高磨耗的问题，降低了在静动态环境下的磨损率；二硫化钼的加入有效的减少了对偶件的划伤，形成二硫化钼转移膜，正式因为这层转移膜对磨环起到了保护作用。
高分子摩擦材料的基体与其性能密切相关，单一基体材料经常存在性能缺陷，很难同时满足摩擦系数、耐磨性、热稳定性和尺寸稳定性等综合性能的要求，所以经常需要使用多种基体物质共混的高分子合金材料代替单一基体材料，以满足摩擦材料综合性能的要求，而由于相容性的问题，多种高分子材料共混所得到的复合材料其力学性能反而有所下降，不能起到性能互补的作用，所以本发明采用以聚醚醚酮为基体的共混体系，来得到综合性能较好的高分子合金材料。
本发明对以聚醚醚酮为基体的摩擦材料进行试制，使不同材料各自优异的特性得以叠加，得到高性能的耐摩擦的材料。本发明制备的聚醚醚酮复合超声电机合金摩擦材料与市场流通的摩擦材料进行对比，各项性能参数均由显著的提高，其摩擦材料具有合适的摩擦系数，动、静摩擦系数相接近，低速无爬行、蠕动现象；且自身耐磨性好，长时间使用性能稳定，对偶件损伤小；运行稳定、无噪音，更具有良好的硬度和弹性模量，良好的工况环境适应性(温度、湿度、震动等)，良好的粘结性和导热性。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定于本发明。
实施例1
1、聚醚醚酮在140℃下干燥100min；聚苯酯在170℃下干燥140min；聚四氟乙烯在130℃下干燥220min；纳米二氧化硅在175℃下干燥150min；二硫化钼在200℃下干燥80min；将以上干燥好的物料冷却至常温待用；
2、将上述原料按质量份数：聚醚醚酮74份；聚苯酯3份；聚四氟乙烯10份；纳米二氧化硅8份；二硫化钼5份进行高速混合，混合速度900r/min，混合时间50min；
3、利用手动压力机将步骤2的混合物料在常温下进行冷压预成型，压力设定65MPa；
4、将步骤3的冷压预成型的物料放入转盘式烧结炉内进行烧结，烧结温度395℃，烧结时间25min；
5、将步骤4的烧结后的物料冷却至常温后，进行测试。
实施例2
1、聚醚醚酮在150℃下干燥120min；聚苯酯在180℃下干燥150min；聚四氟乙烯在140℃下干燥240min；纳米二氧化硅在185℃下干燥180min；二硫化钼在200℃下干燥90min；将以上干燥好的物料冷却至常温待用；
2、将上述原料按质量份数：聚醚醚酮60份；聚苯酯5粉；聚四氟乙烯15粉；纳米二氧化硅10粉；二硫化钼10粉进行高速混合，混合速度1000r/min，混合时间60min；
3、利用手动压力机将步骤2的混合物料在常温下进行冷压预成型，压力设定65MPa；
4、将步骤3的冷压预成型的物料放入转盘式烧结炉内进行烧结，烧结温度395℃，烧结时间25min；
5、将步骤4的烧结后的物料冷却至常温后，进行测试。
实施例3
1、聚醚醚酮在160℃下干燥120min；聚苯酯在180℃下干燥160min；聚四氟乙烯在140℃下干燥260min；纳米二氧化硅在185℃下干燥180min；二硫化钼在200℃下干燥90min；将以上干燥好的物料冷却至常温待用；
2、将上述原料按质量份数：聚醚醚酮60份；聚苯酯8份；聚四氟乙烯10份；纳米二氧化硅12份；二硫化钼10份进行高速混合，混合速度1100r/min，混合时间60min；
3、利用手动压力机将步骤2的混合物料在常温下进行冷压预成型，压力设定70MPa；
4、将步骤3的冷压预成型的物料放入转盘式烧结炉内进行烧结，烧结温度395℃，烧结时间30min；
5、将步骤4的烧结后的物料冷却至常温后，进行测试。
实施例4
1、聚醚醚酮在150℃下干燥120min；聚苯酯在180℃下干燥150min；聚四氟乙烯在140℃下干燥240min；纳米二氧化硅在185℃下干燥180min；二硫化钼在200℃下干燥90min；将以上干燥好的物料冷却至常温待用；
2、将上述原料按质量份数：聚醚醚酮68份；聚苯酯5份；聚四氟乙烯12份；纳米二氧化硅10份；二硫化钼5份进行高速混合，混合速度1100r/min，混合时间60min；
3、利用手动压力机将步骤2的混合物料在常温下进行冷压预成型，压力设定65MPa；
4、将步骤3的冷压预成型的物料放入转盘式烧结炉内进行烧结，烧结温度395℃，烧结时间25min；
5、将步骤4的烧结后的物料冷却至常温后，进行测试。
实施例5
1、聚醚醚酮在150℃下干燥120min；聚苯酯在180℃下干燥150min；聚四氟乙烯在140℃下干燥240min；纳米二氧化硅在185℃下干燥180min；二硫化钼在200℃下干燥90min；将以上干燥好的物料冷却至常温待用；
2、将上述原料按质量份数：聚醚醚酮64份；聚苯酯3份；聚四氟乙烯10份；纳米二氧化硅8份；二硫化钼15份进行高速混合，混合速度1100r/min，混合时间60min；
3、利用手动压力机将步骤2的混合物料在常温下进行冷压预成型，压力设定65MPa；
4、将步骤3的冷压预成型的物料放入转盘式烧结炉内进行烧结，烧结温度395℃，烧结时间25min；
5、将步骤4的烧结后的物料冷却至常温后，进行测试。
实施例6
1、聚醚醚酮在150℃下干燥120min；聚苯酯在180℃下干燥150min；聚四氟乙烯在140℃下干燥240min；纳米二氧化硅在185℃下干燥180min；二硫化钼在200℃下干燥90min；将以上干燥好的物料冷却至常温待用；
2、将上述原料按质量份数：聚醚醚酮67份；聚苯酯5份；聚四氟乙烯10份；纳米二氧化硅8份；二硫化钼10份进行高速混合，混合速度1000r/min，混合时间60min；
3、利用手动压力机将步骤2的混合物料在常温下进行冷压预成型，压力设定65MPa；
4、将步骤3的冷压预成型的物料放入转盘式烧结炉内进行烧结，烧结温度395℃，烧结时间25min；
5、将步骤4的烧结后的物料冷却至常温后，进行测试。表1：实施例1-6和对比例制备的材料性质数据表
表2：实施例1-6和对比例制备的材料性质数据表