钛酸钾晶须改性高分子耐磨复合材料及其在机械与汽车上的应用.docx

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钛酸钾晶须改性高分子耐磨复合材料及其在机械与汽车上的应用该成果采用钛酸钾晶须、碳纤维改性聚酸酸酮等聚合物，获得高强、高耐磨聚合物复合材料（耐磨垫片），或以其为内衬、金属为外层，通过特殊结构设计和预处理在高温高压使两者结合，得到所需金属/聚合物复合材料制品（复合轴承）。相关产品实现高强、高耐磨、防抱死、免维护功能，与国外产品相比，具有部分功能（耐磨性、耐热性等）与成本优势。该成果在科技部国家国际合作专项、湖南省国际合作重点项目的支持下取得一系列创新性成果，包括2个发明专利，并于2013年获得湖南省科技进步二等奖（主持）。通过与长沙精达高分子材料有限公司、中国南车株洲时代亲新材料科技有限公司等合作，目前已成功开发出能替代进口的各种泵用复合轴承和密封环、军用车耐磨垫片、中小型挖机（工程机械）免维护轴套等产品，实现了产品小批量生产与销售。主要创新点如下：（1）结构工艺创新：一方面，采用外钢/内塑复合结构，可实现产品的功能可控，即内层的耐磨自润滑（免维护）和外层的高强高钢性与高导热性；另一方面,在金属内层表面进行正反螺纹、燕尾槽等特殊结构设计和化学预处理，再通过高温高压实现了内外层的牢固界面结合；（2）材料配方设计创新：一方面，同时采用纤维和晶须改性，实现增强耐磨协同效应；另一方面，在材料设计中引入第一性原理计算，实现了提高物理力学性能和内外不同材料间热膨胀系数的最优匹配。