本发明属于材料领域，具体地说是一种自润滑材料及其制备方法。
背景技术：
聚四氟乙烯(ptfe)具有极低的摩擦系数，广泛应用于自润滑轴承的滑动层材料中。但是，ptfe的耐磨性和承载能力较差。为提高ptfe的耐磨性和承载能力以适应高要求的使用工况，ptfe纤维可与其他纤维混编，尤其是高强度、高模量的芳纶、碳纤维、聚酯纤维等。混编织物用来作为滑动层，可同时利用ptfe的优异润滑性和其他纤维的高强度以及耐磨性。但是，ptfe是非极性材料，其表面能极低，很难与常见的支撑层材料(如金属表面)粘合。自润滑轴承在使用过程中，滑动层与支撑层各自作用的实现是以二者间良好的结合强度为前提的，而以ptfe纤维与其他纤维混编材料制成的滑动层与支撑层之间的脱层会直接造成材料的失效。申请号为201210001210.3的发明专利申请公开了“一种自润滑关节轴承芳纶/ptfe衬垫的改性处理方法”，它采用腐蚀性的稀土溶液处理ptfe/芳纶滑动层，但也仅可获得1.52n/mm的剥离强度。而在申请号为201010115451.1的发明专利申请所公开的“一种三层自润滑耐磨滑动轴承材料及其制备方法”中，虽然同时使用了多孔烧结铜粉作为中间层和等离子、强酸强碱、阳极氧化来处理织物滑动层，但增加了工艺复杂性和生产成本，而且也没有表明上述技术措施对滑动层与支撑层之间结合强度的有效影响。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提出一种滑动层与支撑层之间具备优异结合强度的自润滑材料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明一种自润滑材料是由滑动层、粘结层和支撑层复合而成，所述滑动层是含有ptfe纤维的多孔材料，所述粘结层设于所述滑动层与支撑层之间，所述粘结层将所述滑动层与支撑层粘合相连；所述滑动层、支撑层的粘合面采用偶联剂处理，所述粘结层中含有偶联剂。
上述一种自润滑材料，所述滑动层还含有其它纤维，所述其它纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、芳纶、聚酰胺纤维、聚氨酯纤维、聚酯纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚苯硫醚纤维或聚醚醚酮纤维中的至少一种，所述其它纤维与所述ptfe纤维混合。
上述一种自润滑材料，所述ptfe纤维的断裂强度≥0.5cn/dtex，所述滑动层中所述ptfe纤维的质量含量范围为20％～90％，优选40％～80％；所述其它纤维的断裂强度≥2cn/dtex，所述其它纤维的质量含量范围为10％～80％，优选20％～60％。
上述一种自润滑材料，所述滑动层的结构为平纹、斜纹、缎纹、三维或非织造材料；所述滑动层的厚度为0.1～1.0mm，优选0.2～0.5mm。
上述一种自润滑材料，所述支撑层为金属板材，其粘合面经过粗糙化处理，所述粗糙化处理方式为打毛、喷砂、抛丸、电火花毛化或化学方法，所述粗糙化处理后的粘合面其表面粗糙度ra为：1～10μm，优选2～5μm。
上述一种自润滑材料，所述粘结层是含有至少一种粘结剂、至少一种硅烷偶联剂和至少一种填料的混合物。
上述一种自润滑材料，所述粘结剂是聚醋酸乙烯及其共聚物、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、聚丙烯共聚物、聚乙烯共聚物、聚酰胺、聚氨酯、聚苯硫醚、乙烯-四氟乙烯共聚物、四氟乙烯—全氟烷氧基乙烯基醚共聚物、氟化乙烯丙烯共聚物、聚偏氟乙烯及环氧树脂、酚醛树脂中的一种或两种以上(含两种)的混合物；所述硅烷偶联剂具有r-(ch2)x-si-(r′)y结构，其中x为1～5，r′为ch3o-或ch3ch2o-，y为2～3，r选自cl-、nh2-、hs-、ch2＝c(ch3)coo、o＝c＝n-或
上述一种自润滑材料，所述粘结层相对于所述滑动层的质量比为2％～50％，优选10％～25％；所述粘结层的厚度为0.01～0.1mm，优选0.02～0.05mm；所述粘结层以薄膜、粉末、液体或熔融物的形式施加到所述滑动层与支撑层的粘合面之间，并进入滑动层的多孔结构和支撑层粗糙化处理后的凹凸表面。
上述一种自润滑材料，所述滑动层和支撑层的粘合面分别使用同一种或不同种硅烷偶联剂处理，所述硅烷偶联剂具有r-(ch2)x-si-(r′)y结构，其中x为1～5，r′为ch3o-或ch3ch2o-，y为2～3，r选自cl-、nh2-、hs-、ch2＝c(ch3)coo、o＝c＝n-或
一种自润滑材料的制备方法，它包括如下步骤：①以金属板材为支撑层，将其粘合面先经过粗糙化处理，再经硅烷偶联剂处理并干燥，所述硅烷偶联剂施加的方式为喷洒、浸渍、涂刷或涂覆；②将含有ptfe纤维的滑动层的粘合面经硅烷偶联剂处理并干燥，所述硅烷偶联剂施加的方式为喷洒、浸渍、涂刷或涂覆；③将粘结层施加于所述滑动层的粘合面和支撑层的粘合面之间，在热和压力作用下，所述粘结层发生流动，进入所述滑动层的多孔结构和所述支撑层的粗糙化处理后形成的凹凸表面；④在继续受热或冷却的条件下，所述粘结层固化，将所述支撑层和滑动层复合在一起。
本发明由于采用了上述技术方案，它对滑动层的粘合面和支撑层的粘合面进行预先处理，再使用粘结层在热压作用下将滑动层和支撑层的粘合面粘结起来，所制得的自润滑材料中滑动层和支撑层之间结合牢固，具有优异的剥离强度。以20mm/min的剥离速度检测其滑动层与支撑层之间的剥离强度，所得数值≥2.0n/mm。与现有技术相比，本发明的有益效果在于：(1)制备方法简单、环保，不需使用对环境有影响的工艺步骤；(2)所得自润滑材料中滑动层与支撑层之间剥离强度高，能更好地确保自润滑材料在使用过程中的整体性、减少滑动层与支撑层之间脱层造成材料失效的可能性，尤其适用于在高载荷条件下使用的轴承、垫圈、滑块等部件。
附图说明
图1是本发明自润滑材料的层状结构示意图。
具体实施方法
实施例1
如图1所示，本发明自润滑材料是由滑动层1、粘结层2和支撑层3复合而成，粘结层2设于滑动层1与支撑层3之间，将滑动层1与支撑层3粘合相连，其制备方法包括如下步骤：
1、选取厚度为0.25mm、ptfe纤维与芳纶混编(ptfe纤维质量含量为40％)的斜纹织物为滑动层1，其中ptfe纤维的断裂强度为0.7cn/dtex，芳纶的断裂强度为15cn/dtex。
2、选取厚度为1.25mm的冷轧碳钢板作为支撑层3，其粘合面3b经过打毛处理，粗糙度ra＝3.0μm。用质量含量为5％的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液分别浸渍织物滑动层1的粘合面1a和钢板支撑层的粘合面3b，取出后置于100℃烘箱中干燥完全。
3、选取环氧值为0.51的双酚a型环氧树脂为粘结剂，并添加质量含量为5％的二氧化硅粉末、质量含量为0.5％的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷以及适量固化剂混合均匀，制成粘结层2的材料；然后将粘结层2的材料刮涂到钢板支撑层3的打毛面上，施加量为织物滑动层1质量的15％。将织物滑动层1铺放到粘结层2之上，并一起置于80℃热压机上，施加0.2mpa的压力，保温保压3h。粘结层2在一定时间内具备流动性，从而进入滑动层1的多孔结构和支撑层3的粗糙化处理后的凹凸表面；随后在继续受热或冷却的条件下，粘结层固化，并将滑动层1与支撑层3复合在一起。取出复合材料，即得本发明自润滑材料。
4、将制得的材料切割成10mm宽、60mm长的样条，在拉伸试验机上以20mm/min的速度剥离织物滑动层1，测得剥离强度为2.8n/mm。
实施例2
除了滑动层中ptfe纤维的质量含量为80％之外，其余与实施例1相同。所得剥离强度为1.7n/mm。
实施例3
本发明自润滑材料采用如下方法制备：
1、选取厚度0.2mm、ptfe纤维与高强涤纶混编(质量比为1:1)的平纹织物为滑动层，其中ptfe纤维的断裂强度为0.7cn/dtex，高强涤纶的断裂强度为4.1cn/dtex。
2、选取厚度2.0mm的不锈钢板作为支撑层，其粘合面3b经过喷砂处理，粗糙度ra＝2.5μm。用质量含量为10％的3-巯丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液分别喷淋织物滑动层的粘合面1a和钢板支撑层的粘合面3b，然后置于100℃烘箱中干燥完全。
3、选取马来酸酐接枝聚丙烯为粘结剂，并添加质量含量为5％的石墨粉末和质量含量为1％的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷混合均匀，压制成薄膜，然后铺放到钢板支撑层的粘合面3b上，施加量为织物滑动层质量的10％。将织物滑动层铺放到粘合层之上，并一起置于180℃热压机上，施加0.5mpa的压力，保温10min，随即保压冷却。按实施例1中方法，测得剥离强度为2.3n/mm。
实施例4
本发明自润滑材料采用如下方法制备：
1、选取厚度0.25mm、ptfe纤维的平纹织物为滑动层，其中ptfe纤维的断裂强度为0.7cn/dtex；
2、选取厚度2.0mm的冷轧碳钢板作为支撑层，其粘合面3b经过打毛处理，粗糙度ra＝3.2μm。用质量含量为10％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液分别喷淋织物滑动层的粘合面1a和钢板支撑层的粘合面3b，然后置于100℃烘箱中干燥完全。
3、选取环氧值为0.51的双酚a型环氧树脂为粘结剂，并添加质量含量为5％的二氧化硅粉末、质量含量为1％的γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷以及适量固化剂混合均匀，制成粘结剂的材料；然后刮涂到钢板支撑层的粘合面3b上，施加量为织物滑动层质量的20％。将织物滑动层铺放到粘合层之上，并一起置于80℃热压机上，施加0.2mpa的压力，保温保压3h，取出复合材料。按实施例1中方法，测得剥离强度为2.1n/mm。
为进一步说明本发明制备方法中相关技术特征的有益效果，特另外实施了下列两个对比例：
对比例1除了织物滑动层1的粘合面1a和钢板支撑层3的粘合面3b没有施加硅烷偶联剂处理之外，其余与实施例1相同。测得剥离强度为1.5n/mm。
对比例2除了织物滑动层1的粘合面1a和钢板支撑层3的粘合面3b没有施加硅烷偶联剂处理、粘结层2不含有硅烷偶联剂之外，其余与实施例1相同。测得剥离强度为1.2n/mm。
本发明方法中，粘结剂中使用的硅烷偶联剂与处理滑动层和支撑层粘合面时所用的硅烷偶联剂可以相同，也可以不同。处理滑动层和支撑层粘合面所使用的硅烷偶联剂可以是同一种，也可以是不同种。作为支撑层的金属板材可以是各种材质的钢、铝、铜或其合金等常见金属材料。金属板材的粘合面经过粗糙化处理以提高与滑动层粘合的表面积，相对应的另一面可采用各种镀层防腐处理。