一种高分子复合材料和高分子复合材料轴瓦制造技术

本发明专利技术提供了一种高分子复合材料，以重量份计，由包括以下成分的原料制备得到：100份的预聚体，所述预聚体由二异氰酸酯和二元醇聚合反应制备得到；4～41份的交联助剂；1～40份的功能性聚合物；A份的石墨烯，5＜A≤30；3～30份碳纤维；2～25份偶联剂和/或硅油；2～50份的润滑纳米粒子。与现有技术相比，本发明专利技术在高分子复合材料中同时引入功能性聚合物和石墨烯填料，在功能性聚合物、石墨烯与预聚体、交联助剂的综合作用下，使得到的高分子复合材料具有较好的耐摩擦磨损性能，在具有较高硬度和承载力的同时依然能够保持较好的力学性能。本发明专利技术还提供了一种高分子复合材料轴瓦。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种高分子复合材料和高分子复合材料轴瓦。
技术介绍
轴瓦是滑动轴承和轴颈接触的部分，形状为瓦状的半圆柱面，有整体式和剖分式两种。轴瓦材料一般由青铜、减摩合金、木材、陶瓷、石墨、聚合物或橡胶等耐磨材料制备而成。金属材料的轴瓦重量大，轴系结构复杂，摩擦系数较大；陶瓷和石墨材料的轴瓦耐磨性好，但是质脆，不耐冲击；橡胶材料的轴瓦耐磨性好、弹性好，但是承载能力较差，不易加工。聚合物复合材料轴瓦克服了上述材料轴瓦的缺点，硬度可调、弹性好、耐磨性好，可在水或油等润滑介质下使用，也可在无润滑介质条件下使用。因此，采用聚合物作为轴瓦材料受到人们的广泛关注，如以尼龙为代表的高分子轴瓦材料耐磨性较好，但是耐热性较差，使其耐干摩擦性较差；以聚四氟乙烯为代表的轴瓦材料耐热性较好，摩擦系数小，但是与金属不易粘接；以聚芳醚酮为代表的轴瓦材料耐磨性能高，易于加工，但是其弹性较小，不利于对轴的保护。现有技术虽然存在多种聚合物材料轴瓦，但是这些材料的轴瓦综合性能较差。因此，目前急需一种弹性模量高、承载能力强、易于加工等综合性能好的轴瓦材料，以应用于船舶、水泵、水轮发动机、汽轮机、车床等众多领域。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高分子复合材料和轴瓦，本专利技术提供的高分子复合材料弹性模量高、承载能力强而且易于加工。本专利技术提供了一种高分子复合材料，以重量份计，由包括以下成分的原料制备得到：100份的预聚体，所述预聚体由二异氰酸酯和二元醇聚合反应制备得到；4～41份的交联助剂；1～40份的功能性聚合物；A份的石墨烯，5＜A≤30；3～30份碳纤维；2～25份偶联剂和/或硅油；2～50份的润滑纳米粒子。优选的，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二甲苯烷-4,4’-二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二甲苯联苯二异氰酸酯和六甲撑二异氰酸酯中的一种或几种。优选的，所述二元醇包括聚四氟呋喃二醇、聚己内酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇和聚氧化四亚甲基二醇中的一种或几种。优选的，所述交联助剂包括3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、1,4-丁二醇、对苯二酚二羟乙基醚、甘油、三羟甲基丙烷、1,3-丁二醇和3,5-二甲硫基甲苯二胺中的一种或几种。优选的，所述功能性聚合物包括聚酰亚胺树脂、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、聚苯硫醚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、酚醛树脂、ABS树脂、尼龙和石蜡中的一种或几种。优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。优选的，所述润滑纳米粒子包括金属粉、二硫化钼、石墨和滑石粉中的一种或几种。优选的，所述金属粉包括钨粉、钼粉、铜粉、钴粉、镍粉、钛粉、铝粉、锡粉、铅粉、锰粉和镁粉中的一种或几种。优选的，所述预聚体中异氰酸酯基的质量含量为5～10％。与现有技术相比，本专利技术在高分子复合材料中同时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与预聚体、交联助剂以及其他成分碳纤维、偶联剂和润滑纳米粒子的综合作用下，使得到的高分子材料具有较好的耐摩擦磨损性能，在具有较高的硬度和承载力的同时依然能够保持较好的力学性能。因此，本专利技术提供的高分子复合材料弹性模量高、承载能力强而且易于加工，非常适合应用于轴瓦产品。本专利技术提供了一种高分子复合材料轴瓦，包括上述技术方案所述的高分子复合材料。本专利技术提供的轴瓦包括上述技术方案所述的高分子复合材料，这种轴瓦同时具有弹性模量高、承载能力强、易于加工等良好的综合性能，具有广阔的应用前景。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种高分子复合材料，以重量份计，由包括以下成分的原料制备得到：100份的预聚体，所述预聚体由二异氰酸酯和二元醇聚合反应制备得到；4～41份的交联助剂；1～40份的功能性聚合物；A份的石墨烯，5＜A≤30；3～30份碳纤维；2～25份偶联剂和/或硅油；2～50份的润滑纳米粒子。本专利技术提供的高分子复合材料包括100重量份的预聚体，所述预聚体由二异氰酸酯和二元醇聚合反应制备得到。在本专利技术中，所述预聚体的NCO值优选为4～25％，更优选为5～15％，最优选为5～10％。在本专利技术中，所述二异氰酸酯可以为脂肪族二异氰酸酯和/或芳香族二异氰酸酯，优选包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯(MDI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、对苯二异氰酸酯(PPDI)、二甲基联苯二异氰酸酯(TODI)和六甲撑二异氰酸酯(HDI)中的一种或几种，更优选为对苯二异氰酸酯(PPDI)或1,5-萘二异氰酸酯(NDI)。在本专利技术中，所述二元醇的数均分子量优选为800～25000，更优选为1000～10000，最优选为2000～4000。在本专利技术中，所述二元醇优选包括聚四氢呋喃二醇、聚己内酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇和聚氧化四亚甲基二醇中的一种或几种，更优选为聚四氢呋喃二醇。在本专利技术中，所述预聚体中异氰酸酯基的质量含量优选为5～10％，更优选为6～7％。在本专利技术中，所述二元醇在预聚体中的质量含量优选为90～95％，更优选为93～94％。在本专利技术中，所述预聚体的制备方法优选为：将二元醇和二异氰酸酯进行聚合反应，得到预聚体。在本专利技术中，所述聚合反应之前优选对二元醇进行脱水处理。在本专利技术中，所述脱水处理的温度优选为80～200℃，更优选为100～160℃，最优选为120～140℃。在本专利技术中，所述脱水处理的时间优选为1～8小时，更优选为2～6小时，最优选为3～5小时。在本专利技术中，所述脱水处理优选在真空条件下进行。在本专利技术中，所述聚合反应优选在氮气的保护下进行。在本专利技术中，所述聚合反应的温度优选为80～130℃，更优选为90～120℃，最优选为100～110℃。在本专利技术中，所述聚合反应的时间优选为5～240min，更优选为10～200min，更优选为50～150min，更优选为80～120min，最优选为100min。在本专利技术中，所述交联助剂的重量份数优选为4～41份，更优选为10～35份，更优选为15～30份，最优选为20～25份。在本专利技术中，所述交联助剂优选包括3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)、1,4-丁二醇(BDO)、对苯二酚二羟乙基醚(HQEE)、甘油、三羟甲基丙烷(TMP)、1,3-丁二醇和3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)中的一种或几种，更优选为1,4-丁二醇。在本专利技术中，所述功能性聚合物的重量份数优选为1～40份，更优选为10～30份，更优选为15～25份，最优选为20份。在本专利技术中，所述功能性聚合物优选包括聚酰亚胺树脂、超高分子量聚乙烯、聚氯乙烯、环氧树脂、聚苯硫醚、聚甲醛、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、酚醛树脂、ABS树脂、尼龙和石蜡中的一种或几种，更优选为环氧树脂、超高分子量聚乙烯、石蜡和聚四氟乙烯中的一种或几种，最优选为聚四氟乙烯或超高分子量聚乙烯。在本专利技术中，所述超高分子量聚乙烯优选为粉末状或者纤维。在本专利技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高分子复合材料，以重量份计，由包括以下成分的原料制备得到：100份的预聚体，所述预聚体由二异氰酸酯和二元醇聚合反应制备得到；4～41份的交联助剂；1～40份的功能性聚合物；A份的石墨烯，5＜A≤30；3～30份碳纤维；2～25份偶联剂和/或硅油；2～50份的润滑纳米粒子。

【技术特征摘要】
1.一种高分子复合材料，以重量份计，由包括以下成分的原料制备得到：100份的预聚体，所述预聚体由二异氰酸酯和二元醇聚合反应制备得到；4～41份的交联助剂；1～40份的功能性聚合物；A份的石墨烯，5＜A≤30；3～30份碳纤维；2～25份偶联剂和/或硅油；2～50份的润滑纳米粒子。2.根据权利要求1所述的高分子复合材料，其特征在于，所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二甲苯烷-4,4’-二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、二甲苯联苯二异氰酸酯和六甲撑二异氰酸酯中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的高分子复合材料，其特征在于，所述二元醇包括聚四氟呋喃二醇、聚己内酯二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚碳酸酯二醇和聚氧化四亚甲基二醇中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的高分子复合材料，其特征在于，所述交联助剂包括3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、1,4-丁二醇、对苯二酚二羟乙基醚...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世伟，
申请(专利权)人：王世伟，
类型：发明
国别省市：吉林;22