一种中空SiO2微球作为智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种中空SiO2微球作为智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料。本发明专利技术采用改性Stobe水解法制备PS@SiO2微球，采用KH550接枝改性PS@SiO2微球制备接枝的PS@SiO2微球，使PS@SiO2微球在聚酰亚胺中更好的分散。在模压过程中，采用冷压‑定模‑热烧结‑后脱除模板工艺进行PPI‑HSM复合材料的制备，避免了中空SiO2微球的大规模破裂塌陷，从而提高了含油率。在销盘式摩擦过程中，储存在中空SiO2微球内部和多孔聚酰亚胺孔道内的PAO10润滑油能够在压力和温度的刺激下被挤出至滑动表面，形成均匀的润滑油膜，从而起到润滑的作用；非工况下，在毛细管力的作用下，滑动面上的润滑油又被重新吸收进中空SiO2微球内部和多孔聚酰亚胺孔道内，从而实现智能润滑的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种中空SiO2微球作为智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料
本专利技术属于自润滑复合耐磨材料
，涉及一种中空SiO2微球作为智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料。
技术介绍
多孔聚酰亚胺（PPI）具有良好的耐高温性、耐酸碱、耐冲击性，高的比强度、比刚度等优异性能而在航空、建筑、机械等领域的得到广泛应用。多孔聚酰亚胺材料内部的孔道相互贯穿，既可以作为导管进行润滑油的传导，又可以储存润滑油。随着多孔聚酰亚胺的广泛使用，人们受益于它优良性能的同时，也受限于其自身存在的不足。评估多孔聚酰亚胺的润滑性能最重要的两个因素：含油率和含油保持率。常规提高多孔聚酰亚胺材料含油率的方法是使孔道增大，但含油保持率会大幅度降低，出现漏油渗油的现象。这将直接对多孔聚酰亚胺材料的持久润滑性能产生巨大的影响。据文献报道兼顾两种性能的方法：一种是通过氨基硅油直接改性多孔聚酰亚胺[JournalofAppliedPolymerScience,2017,134(29)]，在牺牲较小的含油率的前提下，大幅度提高含油保持率；一种是引入碳纳米管[Lubri-cationEngineering2017,42(2),120-123]，由于碳纳米管的表面效应，大大提高了多孔聚酰亚胺的孔道吸附性能，多孔聚酰亚胺材料的含油率和含油保持率均有较大的提高。中空SiO2微球具有独特的形态，比表面积大、密度低、稳定性好、内部空间大等特征，因此在生物、医药、化学、催化等方面有广泛的应用前景。但是中空SiO2微球巨大的内部存储空间，在润滑油的智能储存方面至今未被利用。专利CN106751718A也公开了一种智能释放耐磨材料的微胶囊润滑粒子，从而改善聚氨酯材料的耐磨性。中空SiO2微球作为智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料的制备，以及含油率提高和润滑油智能释放至今未被报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种中空SiO2微球作为智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料。本专利技术通过在多孔聚酰亚胺材料内引入中空SiO2微球，制备中空SiO2微球作为智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料。本专利技术采用改性Stobe水解法制备PS@SiO2微球，采用KH550（γ―氨丙基三乙氧基硅烷）接枝改性PS@SiO2微球制备接枝的PS@SiO2微球，使PS@SiO2微球在聚酰亚胺中更好的分散。在模压过程中，采用冷压-定模-热烧结-后脱除模板工艺进行PPI-HSM复合材料的制备，避免了中空SiO2微球的大规模破裂塌陷，从而提高了含油率。在工况条件下，存储在中空SiO2微球内部和聚酰亚胺孔道内的PAO10润滑油，在摩擦热和应力刺激作用下被挤出至摩擦界面，从而形成润滑油膜；在静止条件下，被挤出的润滑油，在毛细管作用力下，被吸回中空SiO2微球内部和聚酰亚胺孔道内储存。如此动态过程，以实现对摩擦界面的持续智能润滑。一种中空SiO2微球作为智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料，其特征在于该自润滑复合材料通过以下步骤来制备：步骤一、PS（聚苯乙烯）@SiO2微球的制备1）将苯乙烯单体、引发剂AIBN（偶氮二异丁腈）、分散剂PVP（聚乙烯吡咯烷酮K30）、去离子水和无水乙醇搅拌混合成均一的乳液，N2鼓泡除氧20-30min，加热至70-80℃，300-500r/min条件下进行自由基预聚合，然后再加入部分苯乙烯单体、2,2`偶氮二异丁基脒二盐酸盐(DMC)和无水乙醇混合液，继续反应12-24h，抽滤、洗涤制得带有正电荷的PS颗粒；2）将上述PS颗粒分散到乙醇中，然后加入氨水，搅拌1-5min，加入正硅酸乙酯，搅拌1-2h，然后过滤、清洗得到PS@SiO2微球；通过600℃烧结计算中空SiO2微球占PS@SiO2微球的质量比；步骤二、PS@SiO2微球的接枝改性在PS@SiO2微球中加入体积比为1：8-12的水和乙醇的混合液，在超声频率35kHz超声分散得稳定分散液，然后盐酸调节pH值为5-6，升温至50-60℃，滴加KH550反应12-24h，抽滤、洗涤得到接枝改性的PS@SiO2微球；步骤三、PPI-HSM复合材料的制备将改性PS@SiO2微球、聚酰亚胺粉末和乙醇溶液混合均匀后得预压料，烘干后，将预压料在10-12MPa压力下冷压20-30min，然后在2-4MPa压力下定模，350-370℃烧结，自然冷却至室温，得PPI-PS@SiO2复合材料；然后将复合材料置于甲苯溶液中浸泡除掉PS模板，取出烘干得PPI-HSM复合材料，将其置于润滑油中80-120℃真空浸泡12-24h，取出擦干表面的润滑油，进行摩擦学性能测试。所述AIBN、PVP、去离子水、苯乙烯单体、无水乙醇的质量比为1-2：7-9：23-26：30-35：170-180。所述预聚合的时间为1-1.5h。所述部分苯乙烯单体、2,2`偶氮二异丁基脒二盐酸盐和无水乙醇混合液中2,2`偶氮二异丁基脒二盐酸盐、部分苯乙烯单体、无水乙醇的质量比为1-3：13-18：70-80。所述PS颗粒、氨水、正硅酸乙酯的质量比为8-12：2-4：8-10。所述通过600℃烧结得到中空SiO2微球占PS@SiO2微球的30-35wt.%。改性PS@SiO2微球、聚酰亚胺粉末和乙醇溶液的质量比（1-15）：100：（30-300）。所述中空SiO2微球的粒径为1-1.2um，PPI粉的粒径小于32um。本专利技术所述中空SiO2微球智能储油器的成功引入，关键点在后脱除PS模板法。本专利技术引入中空SiO2微球提高了多孔聚酰亚胺材料的含油性能，进而提高复合材料的摩擦学性能。本专利技术所述PPI-HSM复合材料具有优异的摩擦学性能，在工况条件下能够持续稳定的提供润滑油，进而降低摩擦系数，提高抗磨损率。附图说明图1为含有中空SiO2微球智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料的结构示意图。具体实施方式下面通过具体实施例进一步说明本专利技术，但本实施例并不用于限制本专利技术，凡是采用本专利技术的相似方法及其相似变化，均应列入本专利技术的保护范围。所述试剂和原料，如无特殊说明，均从商业途径获得。实施例1取1.56g苯乙烯、0.04gAIBN、0.33g分散剂PVP，1.11g水和7.78g乙醇搅拌混合成均一的乳液，N2鼓泡除氧30min，然后加热至70℃，于300r/min的转速下自由基预聚合，然后再加入0.67g苯乙烯、0.09g2,2`偶氮二异丁基脒二盐酸盐(DMC)和3.33g乙醇混合液，继续反应12h，制得带有正电荷的PS颗粒。然后快速加入0.7ml氨水，继续搅拌1min，快速加入2.00g正硅酸乙酯，继续搅拌2h，然后过滤、清洗得到PS@SiO2微球。取2.50gPS@SiO2微球加入体积比为1:9的水和乙醇的混合液50ml，在超声频率35kHz下超声分散得稳定分散液，然后盐酸调节PH值为5.5，升温至50℃。稳定后缓慢滴加0.44gKH550，然后300r/min，50℃下反应24h。抽滤、洗涤得到接枝改性的PS@SiO2微球。取8.10g聚酰亚胺粉末，0.12g改性PS@SiO2颗粒乙醇溶液混合均匀得预压料，烘干后，并将其置于压机中在12MPa压力下冷压30min，然后在2MPa压力下定模，然后350℃烧结，自然冷却至室温，得PPI-PS@SiO2复合材料。将P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中空SiO2微球作为智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料，其特征在于该自润滑复合材料通过以下步骤来制备：步骤一、PS@SiO2微球的制备1）将苯乙烯单体、引发剂AIBN、分散剂PVP、去离子水和无水乙醇搅拌混合成均一的乳液，N2鼓泡除氧，加热至70‑80℃，300‑500r/min条件下进行自由基预聚合，然后再加入部分苯乙烯单体、2,2`偶氮二异丁基脒二盐酸盐和无水乙醇混合液，继续反应12‑24h，抽滤、洗涤制得带有正电荷的PS颗粒；2）将上述PS颗粒分散到乙醇中，然后加入氨水，搅拌1‑5min，加入正硅酸乙酯，搅拌1‑2h，然后过滤、清洗得到PS@SiO2微球；通过600℃烧结计算中空SiO2微球占PS@SiO2微球的质量比；步骤二、PS@SiO2微球的接枝改性在PS@SiO2微球中加入水和乙醇的混合液，超声分散得稳定分散液，然后盐酸调节pH值为5‑6，升温至50‑60℃，滴加KH550反应12‑24h，抽滤、洗涤得到接枝改性的PS@SiO2微球；步骤三、PPI‑HSM复合材料的制备将改性PS@SiO2微球、聚酰亚胺粉末和乙醇溶液混合均匀后得预压料，烘干后，将预压料冷压、定模、烧结，自然冷却至室温，得PPI‑PS@SiO2复合材料；然后将复合材料置于甲苯溶液中浸泡除掉PS模板，取出烘干得PPI‑HSM复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种中空SiO2微球作为智能储油器的多孔聚酰亚胺自润滑复合材料，其特征在于该自润滑复合材料通过以下步骤来制备：步骤一、PS@SiO2微球的制备1）将苯乙烯单体、引发剂AIBN、分散剂PVP、去离子水和无水乙醇搅拌混合成均一的乳液，N2鼓泡除氧，加热至70-80℃，300-500r/min条件下进行自由基预聚合，然后再加入部分苯乙烯单体、2,2`偶氮二异丁基脒二盐酸盐和无水乙醇混合液，继续反应12-24h，抽滤、洗涤制得带有正电荷的PS颗粒；2）将上述PS颗粒分散到乙醇中，然后加入氨水，搅拌1-5min，加入正硅酸乙酯，搅拌1-2h，然后过滤、清洗得到PS@SiO2微球；通过600℃烧结计算中空SiO2微球占PS@SiO2微球的质量比；步骤二、PS@SiO2微球的接枝改性在PS@SiO2微球中加入水和乙醇的混合液，超声分散得稳定分散液，然后盐酸调节pH值为5-6，升温至50-60℃，滴加KH550反应12-24h，抽滤、洗涤得到接枝改性的PS@SiO2微球；步骤三、PPI-HSM复合材料的制备将改性PS@SiO2微球、聚酰亚胺粉末和乙醇溶液混合均匀后得预压料，烘干后，将预压料冷压、定模、烧结，自然冷却至室温，得PPI-PS@SiO2复合材料；然后将复合材料置于甲苯溶液中浸泡除掉PS模板，取出烘干得PPI-HSM复合材料。2.如权利要求1所述的自润滑复...

【专利技术属性】
技术研发人员：王廷梅，邵明超，王超，李宋，王齐华，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62