一種高分子復合材料和高分子復合材料軸瓦制造技術

本發明專利技術提供了一種高分子復合材料，以重量份計，由包括以下成分的原料制備得到：100份的預聚體，所述預聚體由二異氰酸酯和二元醇聚合反應制備得到；4～41份的交聯助劑；1～40份的功能性聚合物；A份的石墨烯，5＜A≤30；3～30份碳纖維；2～25份偶聯劑和/或硅油；2～50份的潤滑納米粒子。與現有技術相比，本發明專利技術在高分子復合材料中同時引入功能性聚合物和石墨烯填料，在功能性聚合物、石墨烯與預聚體、交聯助劑的綜合作用下，使得到的高分子復合材料具有較好的耐摩擦磨損性能，在具有較高硬度和承載力的同時依然能夠保持較好的力學性能。本發明專利技術還提供了一種高分子復合材料軸瓦。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及復合材料
，尤其涉及一種高分子復合材料和高分子復合材料軸瓦。
技術介紹
軸瓦是滑動軸承和軸頸接觸的部分，形狀為瓦狀的半圓柱面，有整體式和剖分式兩種。軸瓦材料一般由青銅、減摩合金、木材、陶瓷、石墨、聚合物或橡膠等耐磨材料制備而成。金屬材料的軸瓦重量大，軸系結構復雜，摩擦系數較大；陶瓷和石墨材料的軸瓦耐磨性好，但是質脆，不耐沖擊；橡膠材料的軸瓦耐磨性好、彈性好，但是承載能力較差，不易加工。聚合物復合材料軸瓦克服了上述材料軸瓦的缺點，硬度可調、彈性好、耐磨性好，可在水或油等潤滑介質下使用，也可在無潤滑介質條件下使用。因此，采用聚合物作為軸瓦材料受到人們的廣泛關注，如以尼龍為代表的高分子軸瓦材料耐磨性較好，但是耐熱性較差，使其耐干摩擦性較差；以聚四氟乙烯為代表的軸瓦材料耐熱性較好，摩擦系數小，但是與金屬不易粘接；以聚芳醚酮為代表的軸瓦材料耐磨性能高，易于加工，但是其彈性較小，不利于對軸的保護。現有技術雖然存在多種聚合物材料軸瓦，但是這些材料的軸瓦綜合性能較差。因此，目前急需一種彈性模量高、承載能力強、易于加工等綜合性能好的軸瓦材料，以應用于船舶、水泵、水輪發動機、汽輪機、車床等眾多領域。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種高分子復合材料和軸瓦，本專利技術提供的高分子復合材料彈性模量高、承載能力強而且易于加工。本專利技術提供了一種高分子復合材料，以重量份計，由包括以下成分的原料制備得到：100份的預聚體，所述預聚體由二異氰酸酯和二元醇聚合反應制備得到；4～41份的交聯助劑；1～40份的功能性聚合物；A份的石墨烯，5＜A≤30；3～30份碳纖維；2～25份偶聯劑和/或硅油；2～50份的潤滑納米粒子。優選的，所述二異氰酸酯包括異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二甲苯烷-4,4’-二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、二甲苯聯苯二異氰酸酯和六甲撐二異氰酸酯中的一種或幾種。優選的，所述二元醇包括聚四氟呋喃二醇、聚己內酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇和聚氧化四亞甲基二醇中的一種或幾種。優選的，所述交聯助劑包括3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、1,4-丁二醇、對苯二酚二羥乙基醚、甘油、三羥甲基丙烷、1,3-丁二醇和3,5-二甲硫基甲苯二胺中的一種或幾種。優選的，所述功能性聚合物包括聚酰亞胺樹脂、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、環氧樹脂、聚苯硫醚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、ABS樹脂、尼龍和石蠟中的一種或幾種。優選的，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。優選的，所述潤滑納米粒子包括金屬粉、二硫化鉬、石墨和滑石粉中的一種或幾種。優選的，所述金屬粉包括鎢粉、鉬粉、銅粉、鈷粉、鎳粉、鈦粉、鋁粉、錫粉、鉛粉、錳粉和鎂粉中的一種或幾種。優選的，所述預聚體中異氰酸酯基的質量含量為5～10％。與現有技術相比，本專利技術在高分子復合材料中同時引入功能性聚合物和石墨烯填料，在功能性聚合物和石墨烯填料與預聚體、交聯助劑以及其他成分碳纖維、偶聯劑和潤滑納米粒子的綜合作用下，使得到的高分子材料具有較好的耐摩擦磨損性能，在具有較高的硬度和承載力的同時依然能夠保持較好的力學性能。因此，本專利技術提供的高分子復合材料彈性模量高、承載能力強而且易于加工，非常適合應用于軸瓦產品。本專利技術提供了一種高分子復合材料軸瓦，包括上述技術方案所述的高分子復合材料。本專利技術提供的軸瓦包括上述技術方案所述的高分子復合材料，這種軸瓦同時具有彈性模量高、承載能力強、易于加工等良好的綜合性能，具有廣闊的應用前景。具體實施方式下面將對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。本專利技術提供了一種高分子復合材料，以重量份計，由包括以下成分的原料制備得到：100份的預聚體，所述預聚體由二異氰酸酯和二元醇聚合反應制備得到；4～41份的交聯助劑；1～40份的功能性聚合物；A份的石墨烯，5＜A≤30；3～30份碳纖維；2～25份偶聯劑和/或硅油；2～50份的潤滑納米粒子。本專利技術提供的高分子復合材料包括100重量份的預聚體，所述預聚體由二異氰酸酯和二元醇聚合反應制備得到。在本專利技術中，所述預聚體的NCO值優選為4～25％，更優選為5～15％，最優選為5～10％。在本專利技術中，所述二異氰酸酯可以為脂肪族二異氰酸酯和/或芳香族二異氰酸酯，優選包括異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯(TDI)、二苯甲烷-4,4’-二異氰酸酯(MDI)、1,5-萘二異氰酸酯(NDI)、對苯二異氰酸酯(PPDI)、二甲基聯苯二異氰酸酯(TODI)和六甲撐二異氰酸酯(HDI)中的一種或幾種，更優選為對苯二異氰酸酯(PPDI)或1,5-萘二異氰酸酯(NDI)。在本專利技術中，所述二元醇的數均分子量優選為800～25000，更優選為1000～10000，最優選為2000～4000。在本專利技術中，所述二元醇優選包括聚四氫呋喃二醇、聚己內酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇和聚氧化四亞甲基二醇中的一種或幾種，更優選為聚四氫呋喃二醇。在本專利技術中，所述預聚體中異氰酸酯基的質量含量優選為5～10％，更優選為6～7％。在本專利技術中，所述二元醇在預聚體中的質量含量優選為90～95％，更優選為93～94％。在本專利技術中，所述預聚體的制備方法優選為：將二元醇和二異氰酸酯進行聚合反應，得到預聚體。在本專利技術中，所述聚合反應之前優選對二元醇進行脫水處理。在本專利技術中，所述脫水處理的溫度優選為80～200℃，更優選為100～160℃，最優選為120～140℃。在本專利技術中，所述脫水處理的時間優選為1～8小時，更優選為2～6小時，最優選為3～5小時。在本專利技術中，所述脫水處理優選在真空條件下進行。在本專利技術中，所述聚合反應優選在氮氣的保護下進行。在本專利技術中，所述聚合反應的溫度優選為80～130℃，更優選為90～120℃，最優選為100～110℃。在本專利技術中，所述聚合反應的時間優選為5～240min，更優選為10～200min，更優選為50～150min，更優選為80～120min，最優選為100min。在本專利技術中，所述交聯助劑的重量份數優選為4～41份，更優選為10～35份，更優選為15～30份，最優選為20～25份。在本專利技術中，所述交聯助劑優選包括3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)、1,4-丁二醇(BDO)、對苯二酚二羥乙基醚(HQEE)、甘油、三羥甲基丙烷(TMP)、1,3-丁二醇和3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)中的一種或幾種，更優選為1,4-丁二醇。在本專利技術中，所述功能性聚合物的重量份數優選為1～40份，更優選為10～30份，更優選為15～25份，最優選為20份。在本專利技術中，所述功能性聚合物優選包括聚酰亞胺樹脂、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、環氧樹脂、聚苯硫醚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、酚醛樹脂、ABS樹脂、尼龍和石蠟中的一種或幾種，更優選為環氧樹脂、超高分子量聚乙烯、石蠟和聚四氟乙烯中的一種或幾種，最優選為聚四氟乙烯或超高分子量聚乙烯。在本專利技術中，所述超高分子量聚乙烯優選為粉末狀或者纖維。在本專利技術中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高分子復合材料，以重量份計，由包括以下成分的原料制備得到：100份的預聚體，所述預聚體由二異氰酸酯和二元醇聚合反應制備得到；4～41份的交聯助劑；1～40份的功能性聚合物；A份的石墨烯，5＜A≤30；3～30份碳纖維；2～25份偶聯劑和/或硅油；2～50份的潤滑納米粒子。

【技術特征摘要】
1.一種高分子復合材料，以重量份計，由包括以下成分的原料制備得到：100份的預聚體，所述預聚體由二異氰酸酯和二元醇聚合反應制備得到；4～41份的交聯助劑；1～40份的功能性聚合物；A份的石墨烯，5＜A≤30；3～30份碳纖維；2～25份偶聯劑和/或硅油；2～50份的潤滑納米粒子。2.根據權利要求1所述的高分子復合材料，其特征在于，所述二異氰酸酯包括異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二甲苯烷-4,4’-二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、二甲苯聯苯二異氰酸酯和六甲撐二異氰酸酯中的一種或幾種。3.根據權利要求1所述的高分子復合材料，其特征在于，所述二元醇包括聚四氟呋喃二醇、聚己內酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇和聚氧化四亞甲基二醇中的一種或幾種。4.根據權利要求1所述的高分子復合材料，其特征在于，所述交聯助劑包括3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、1,4-丁二醇、對苯二酚二羥乙基醚...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王世偉，
申請(專利權)人：王世偉，
類型：發明
國別省市：吉林;22