本发明涉及自润滑材料，具体地，涉及一种可提高表面光洁度、降低启动摩擦系数的改性ptfe及其制备方法和应用，尤其涉及一种可提高表面光洁度、降低启动摩擦系数的改性ptfe及其制备方法、以及采用其制备的表面光洁度高、启动摩擦系数低的三层复合自润滑材料。
1、ptfe三层复合材料由于采用了钢背-铜粉层-改性ptfe层这种特殊的结构，特别是青铜粉与表面改性ptfe的复合效应，使材料在摩擦磨损机理上也表现出与普通ptfe基复合材料不同的特征。ptfe三层复合材料的表面树脂层很薄(一般小于0.1mm)，ptfe三层复合材料在初期的运转“跑合”阶段，表面树脂在负荷作用下很快向对偶表面转移，填补其表面凹坑并形成转移膜。这一阶段材料的磨损速度较快，摩擦系数也比较大。经过跑合在对偶面上形成高度取向的转移膜后，摩擦系数明显降低。ptfe具有较低的摩擦系数，但是由于其力学强度低且耐磨性差等缺点，通常在ptfe复合材料中加入无机材料来增加复合材料的强度和耐磨性。想要降低复合材料的启动摩擦系数，需要考虑以下几点影响因素。第一，材料表面的光洁度的影响，即表面粗糙度，表面粗糙度高材料的摩擦系数大。第二，材料的润滑性的影响，润滑性越高，材料的启动摩擦系数越低。第三，材料强度的影响，材料强度越低，在载荷作用下材料易产生形变，材料之间的滑动摩擦系数增大。本技术考虑以上影响因素，设计提供了一种表面光洁度高、启动摩擦系数低的三层复合材料及其制备方法。
1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种可提高表面光洁度、降低启动摩擦系数的改性ptfe及其制备方法，以及提供了一种基于该改性ptfe制备的表面光洁度高、启动摩擦系数低的三层复合自润滑材料，采用该三层复合材料制备的轴承具有较低的启动摩擦系数，且在运转过程中具有优异的摩擦磨损性能。
3、在第一方面，本发明提供了一种可提高表面光洁度、降低启动摩擦系数的改性ptfe，包括以下质量百分比含量的各组分：
18、第二方面，本发明提供了一种可提高表面光洁度、降低启动摩擦系数的改性ptfe的制备方法，包括以下步骤：
20、步骤a2：将聚四氟乙烯悬浮粉、聚苯酯、四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚共聚物、三聚氰胺氰尿酸盐混合，搅拌至物料分散均匀；
21、步骤a3：将纳米氧化锆的分散液加入聚四氟乙烯分散液中，搅拌均匀后加入到步骤a2得到的混合物料中，再搅拌均匀后加入溶剂进行搅拌絮凝，得到改性ptfe的可铺展软体。
22、步骤a2中，所述搅拌的具体步骤为：在搅拌速率为150～180rpm，搅拌1min，停2min，重复前述搅拌步骤三次。
23、第三方面，本发明提供了一种表面光洁度高、启动摩擦系数低的三层复合自润滑材料，包括金属基底层、多孔铜粉层和改性ptfe材料层；所述多孔铜粉层设置在金属基底层表面，所述聚合物复合材料层设置在多孔铜粉层表面及孔隙中；
24、其中，所述改性ptfe材料层采用前述的改性ptfe或采用前述方法制备的改性ptfe制备得到。
25、优选地，所述金属板为低碳钢板、高强度钢板和铜板中的任一种；金属板基底层的厚度为0.5～2.5mm；
29、第四方面，本发明提供了一种表面光洁度高、启动摩擦系数低的三层复合自润滑材料的制备方法，包括以下步骤：
31、步骤b2：将采用权利要求8所述方法制备的改性ptfe的可铺展软体铺轧到烧结好的多孔铜粉层上，然后进行烘干，至有机溶剂完全挥发；
34、步骤b5：将步骤b4处理后的复合板材在氮气保护下进行加热塑化，即得所述表面光洁度高、启动摩擦系数低的三层复合自润滑材料。
35、优选地，步骤b1中，所述保护氛围为氮气和氢气的混合气体；所述烧结温度为850～950℃，烧结时间为10～30min；
38、步骤b3中，所述烧结采用的烧结温度为350～395℃，烧结时间为30～60min；更优地，采用的氮气纯度在99.9％以上；
42、在聚合物复合材料配方组分方面，本技术以聚四氟乙烯为基体材料，加入减摩增强填料进行复合改性，有效提高了复合材料的强度、减摩性和耐磨性，通过多种材料的协同作用，使得复合材料具有较低的启动摩擦系数和耐磨性。
43、本技术以聚四氟乙烯为基体材料，聚四氟乙烯具有非常低的摩擦系数，选用粒径相对较小的聚四氟乙烯悬浮粉和聚四氟乙烯乳液为原料，使得复合材料具有好的润滑性同时配合一定的制备工艺，使得复合材料具有较高的表面光洁度。本技术添加了聚苯酯为填料增加复合材料的强度，聚苯酯为热固性聚合物材料，具有较高的机械强度和耐高温性，聚苯酯作为聚合物增强填料与聚合物之间具有好的相容性，可有效提高复合材料的强度和耐磨性。本技术还添加了四氟乙烯与全氟烷基乙烯基醚共聚物(pfa)进行改性，pfa为热塑性聚合物，在极低温度到极高温度范围内都有着和聚四氟乙烯几乎同样优异的低摩擦系数和耐温耐腐蚀等性能，另外pfa具有好的加工性和更高的机械性能，熔点与聚四氟乙烯的烧结塑化温度相近，且与聚四氟乙烯具有好的相容性。pfa的加入，在烧结塑化过程中，pfa可熔融浸润到各组分界面，形成有机网络化结构，提高了复合材料的内部结合力，同时提高了复合材料的机械性能和耐磨性。本技术添加了三聚氰胺氰尿酸盐对复合材料进行增强减摩改性，三聚氰胺氰尿酸盐是一种有腻滑感的白色粉末，其摩擦系数很小，摩擦润滑性能优于二硫化钼，是一种很好的固体润滑剂。在摩擦启动阶段，聚四氟乙烯的润滑转移膜还未能形成，需要克服分子间作用力转移至对磨面形成润滑转移膜，因此启动阶段摩擦系数偏大，三聚氰胺氰尿酸盐的加入可降低复合材料在启动阶段的摩擦系数。本技术还添加了纳米氧化锆对复合材料进行改性，本技术添加的纳米氧化锆的水分散液，直接加入的聚四氟乙烯乳液中搅拌均匀，纳米材料在聚合物材料中的分散性好，发挥界面作用，起到好的增强增韧作用，同时提高复合材料的耐磨性。另外纳米氧化锆可促进聚四氟乙烯在对磨金属面形成稳定的转移膜，进一步提高复合材料的耐磨性。
44、在制备方法方面，本技术将第二次轧制后的自润滑三层复合材料在氮气保护下进行加热塑化，通过pfa的熔融塑化，提高复合材料的表面光洁度，从而提高复合材料的启动摩擦系数。
45、综上所述，本技术采用特定组分的改性ptfe材料，并结合特定的生产制备工艺，制备了一种表面光洁度高、启动摩擦系数低的三层自润滑复合材料，可用于制备轴承制品，具有较低的启动摩擦系数和好的耐磨性。
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