一种润滑粒子智能释放耐磨材料及其制备方法技术

一种润滑粒子智能释放耐磨材料及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。解决了现有技术中的聚氨酯树脂材料表里性能不一，不稳定，初期耐磨性能好，当表面润滑粒子被消耗完，后期耐磨性能急剧下降，且不具备智能释放功能，制备工艺复杂的技术问题。本发明专利技术的润滑粒子智能释放耐磨材料，由2wt％～40wt％的聚氨酯微胶囊和60wt％～98wt％的聚氨酯树脂组成；其中，聚氨酯微胶囊的粒径为12～20μm，由囊芯和包封囊芯的囊壁组成，囊芯的材料为固体石蜡和/或液体石蜡，囊壁的材料为聚氨酯树脂。该耐磨材料不仅具备优良的耐磨性能和贮存稳定性，还具备智能释放的功能，且能够避免聚氨酯材料磨损时局部温度过高造成材料性能不稳定现象。

Lubricating particle intelligent releasing abrasion resistant material and preparation method thereof

The utility model relates to an intelligent release abrasion resistant material for lubricating particles and a preparation method thereof, belonging to the technical field of wear resistant materials. To solve the exterior performance of polyurethane resin material in the prior art, unstable initial resistance, when the surface lubricating particles are depleted, wear resistance of the late sharp decline, and do not have the intelligent release function, the preparation process of complex technical problems. The invention of the intelligent lubricating particles release wear-resistant material, composed of polyurethane resin 2wt% ~ 40wt% and 60wt% ~ 98wt% polyurethane microcapsules; wherein, polyurethane microcapsule particle size is 12 ~ 20 m, composed of a capsule core and encapsulation of the capsule core wall, the core material for solid paraffin and / or liquid paraffin, capsule wall material is polyurethane resin. The wear-resistant material not only has excellent abrasion resistance and storage stability, but also has the function of intelligent release, and can prevent the local temperature of polyurethane materials from wearing too high and cause the unstable performance of the material.

【技术实现步骤摘要】
一种润滑粒子智能释放耐磨材料及其制备方法
本专利技术涉及耐磨材料
，具体涉及一种润滑粒子智能释放耐磨材料及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯树脂具有减震性好、高强度、耐磨耗、抗撕裂、挠曲性能好、耐油和血液相容性良好等优点，已广泛应用于工业、农业、军事、交通、医学等领域。随着聚氨酯树脂应用领域的逐渐拓展，其耐磨性能的不足在一定程度上限制了聚氨酯树脂的广泛应用。聚氨酯分子结构中存在大量-NCO、-OH以及脲等大量强极性基团，使得它的表面能较大，摩擦系数较高，在摩擦过程中容易产生大量的热，因此在一些减磨、耐磨领域中的使用受到了较大限制。如何在保持聚氨酯树脂其他性能的基础上进一步优化其耐磨性能已成为聚氨酯树脂研究领域的热点。专利CN103304769A公开了一种合成革用高耐磨耗聚氨酯树脂及其制备方法，该方法制备的聚氨酯树脂的耐磨性能比普通聚氨酯树脂提高了四五倍。但由于该方法在聚氨酯树脂中添加的耐磨助剂，如有机硅油、改性有机硅油、蜡粉及改性蜡粉等，具有易迁移的缺点，导致材料表里性能不一，不稳定，存在初期耐磨性能好，当表面润滑粒子被消耗完，后期耐磨性能急剧下降的弊端。专利CN103756285A公开了一种具有高耐磨性的聚氨酯弹性体的制备方法，该方法较大幅度地提高了聚氨酯材料的耐磨性能，但材料制备工艺较为复杂，且不具备耐磨助剂智能释放的功能。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种润滑粒子智能释放耐磨材料及其制备方法。一种润滑粒子智能释放耐磨材料，由2wt％～40wt％的聚氨酯微胶囊和60wt％～98wt％的聚氨酯树脂组成；所述聚氨酯微胶囊的粒径为12～20μm，由囊芯和包封囊芯的囊壁组成，囊芯的材料为固体石蜡和/或液体石蜡，囊壁的材料为聚氨酯树脂。一种润滑粒子智能释放耐磨材料的制备方法，步骤如下：步骤一、将囊芯材料与多异氰酸酯混合均匀，得到油相溶液；所述的囊芯材料为固体石蜡和/或液体石蜡；步骤二、将乳化剂与去离子水混合均匀，得到介质溶液；步骤三、将水溶性聚醚多元醇或水溶性聚酯多元醇与去离子水混合均匀，得到反应单体溶液；步骤四、将步骤一制备的油相溶液和步骤二制备的介质溶液混合，乳化后，得到O/W溶液；步骤五、向步骤四制备的O/W溶液中加入步骤三中制备的反应单体溶液，100～140℃反应120～180min，得到聚氨酯微胶囊；所述O/W溶液中囊芯材料的质量为聚氨酯微胶囊质量的8％～75％，多异氰酸酯的质量为聚氨酯微胶囊质量的25％～92％；所述反应单体溶液中的水溶性聚醚多元醇或水溶性聚酯多元醇中羟基与O/W溶液中多异氰酸酯中异氰酸酯基团的物质的量比为(1.1～2.4):1；步骤六、将步骤五制备的聚氨酯微胶囊、聚氨酯预聚体和扩链剂混合均匀，得到混合物，然后将混合物浇注于模具中，静止，取出，退火，自然冷却至室温，得到润滑粒子智能释放耐磨材料；所述聚氨酯微胶囊、聚氨酯预聚体和扩链剂的质量比为(2～40):(40～90):(8～58)。优选的是，所述步骤一中，囊芯材料与多异氰酸酯搅拌混合均匀，(囊芯材料熔融温度+5℃)≤混合温度≤(囊芯材料熔融温度+10℃)。优选的是，所述步骤一中，多异氰酸酯为二异氰酸酯、三异氰酸酯、二异氰酸酯的二聚体、二异氰酸酯的三聚体、三异氰酸酯的二聚体、三异氰酸酯的三聚体、二异氰酸酯和三异氰酸酯的二聚体、二异氰酸酯和三异氰酸酯的三聚体中的一种或多种按任意比例的混合。优选的是，所述步骤二中，介质溶液中乳化剂的质量分数为0.4％～4.2％。优选的是，所述步骤二中，乳化剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、海藻酸钠和对辛基苯酚聚氧乙烯醚中的一种或多种按任意比例的混合。优选的是，所述步骤三中，反应单体溶液中水溶性聚醚多元醇或水溶性聚酯多元醇的质量分数为10％～40％。优选的是，所述步骤三中，水溶性聚醚多元醇或水溶性聚酯多元醇的数均分子量分别为200～800。优选的是，所述步骤四中，油相溶液和介质溶液的质量比为(45～60):200，乳化在高速剪切乳化机中进行，剪切速率为3000～10000转/min，乳化时间为90～120min。优选的是，所述步骤五的过程为：在100～140℃，500～700转/min的搅拌下，将反应单体溶液逐滴加入O/W溶液中，滴加时间控制在40～50min，100～140℃保温反应120～180min，抽滤，洗涤，60～80℃下烘干，得到聚氨酯微胶囊。优选的是，所述步骤六中，模具的温度为100～160℃，静置时间为10～30min；退火温度为80～130℃，退火时间为16～30h。优选的是，所述步骤六中，扩链剂为小分子的二元醇、二元胺、多元醇、多元胺中的一种或多种按任意比例的混合。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术的润滑粒子智能释放耐磨材料的制备方法，采用微胶囊法将固体石蜡、液体石蜡中的一种或两者按任意比例的混合物包覆起来，使之呈现稳定的固态，然后应用于聚氨酯材料中，在受到摩擦力作用时部分微胶囊壁破裂后释放出的石蜡填充于摩擦界面，形成润滑油膜，阻止材料进一步磨损，提高了聚氨酯材料的耐磨性能，并实现了润滑粒子的智能释放，整个制备工艺简单且绿色无污染；本专利技术的润滑粒子智能释放耐磨材料利用石蜡相变吸热的特点，避免了聚氨酯材料磨损时局部温度过高造成材料性能不稳定的缺点，材料内的耐磨助剂也不易迁移，因此具有耐磨性能表里同质同性的优点，摩擦系数低，磨损率低，可在室温下使用，长期贮存性能稳定。附图说明图1为本专利技术实施例4的润滑粒子智能释放耐磨材料与对比例材料的摩擦曲线。具体实施方式为了进一步了解本专利技术，下面结合具体实施方式对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为了进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术权利要求的限制。一种润滑粒子智能释放耐磨材料，由2wt％～40wt％的聚氨酯微胶囊和60wt％～98wt％的聚氨酯树脂组成；其中，聚氨酯微胶囊的粒径为12～20μm，由囊芯和包封囊芯的囊壁组成，囊芯的材料为固体石蜡和/或液体石蜡，囊壁的材料为聚氨酯树脂。一种润滑粒子智能释放耐磨材料的制备方法，步骤如下：步骤一，油相溶液的制备：将囊芯材料和多异氰酸酯进行混合，(囊芯材料熔融温度+5℃)≤混合温度≤(囊芯材料熔融温度+10℃)，并快速搅拌，得到均匀混合的油相溶液；步骤一中，囊芯材料为固体石蜡、液体石蜡中的一种或两种按任意比例的混合物；多异氰酸酯没有特殊限制，可以为多异氰酸酯为二异氰酸酯、三异氰酸酯、二异氰酸酯的二聚体、二异氰酸酯的三聚体、三异氰酸酯的二聚体、三异氰酸酯的三聚体二异氰酸酯和三异氰酸酯的二聚体、二异氰酸酯和三异氰酸酯的三聚体中的一种或多种按任意比例的混合，优选为甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中的一种或两种按任意比例的混合物；囊芯材料的质量为聚氨酯微胶囊质量的8％～75％，多异氰酸酯的质量为聚氨酯微胶囊质量的25％～92％。步骤二，介质溶液的制备：称取适量乳化剂，将乳化剂与去离子水混合均匀，得到介质溶液；步骤二中，乳化剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇、海藻酸钠和对辛基苯酚聚氧乙烯醚中的一种或多种按任意比例的混合物，优选的为聚乙烯吡咯烷酮、十本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种润滑粒子智能释放耐磨材料，其特征在于，由2wt％～40wt％的聚氨酯微胶囊和60wt％～98wt％的聚氨酯树脂组成；所述聚氨酯微胶囊的粒径为12～20μm，由囊芯和包封囊芯的囊壁组成，囊芯的材料为固体石蜡和/或液体石蜡，囊壁的材料为聚氨酯树脂。

【技术特征摘要】
1.一种润滑粒子智能释放耐磨材料，其特征在于，由2wt％～40wt％的聚氨酯微胶囊和60wt％～98wt％的聚氨酯树脂组成；所述聚氨酯微胶囊的粒径为12～20μm，由囊芯和包封囊芯的囊壁组成，囊芯的材料为固体石蜡和/或液体石蜡，囊壁的材料为聚氨酯树脂。2.一种润滑粒子智能释放耐磨材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、将囊芯材料与多异氰酸酯混合均匀，得到油相溶液；所述的囊芯材料为固体石蜡和/或液体石蜡；步骤二、将乳化剂与去离子水混合均匀，得到介质溶液；步骤三、将水溶性聚醚多元醇或水溶性聚酯多元醇与去离子水混合均匀，得到反应单体溶液；步骤四、将步骤一制备的油相溶液和步骤二制备的介质溶液混合，乳化后，得到O/W溶液；步骤五、向步骤四制备的O/W溶液中加入步骤三中制备的反应单体溶液，100～140℃反应120～180min，得到聚氨酯微胶囊；所述O/W溶液中囊芯材料的质量为聚氨酯微胶囊质量的8％～75％，多异氰酸酯的质量为聚氨酯微胶囊质量的25％～92％；所述反应单体溶液中的水溶性聚醚多元醇或水溶性聚酯多元醇中羟基含量与O/W溶液中多异氰酸酯中异氰酸酯基团的物质的量比为(1.1～2.4):1；步骤六、将步骤五制备的聚氨酯微胶囊、聚氨酯预聚体和扩链剂混合均匀，得到混合物，然后将混合物浇注于模具中，静止，取出，退火，自然冷却至室温，得到润滑粒子智能释放耐磨材料；所述聚氨酯微胶囊、聚氨酯预聚体和扩链剂的质量比为(2～40):(40～90):(8～58)。3.根据权利要求2所述的一种润滑粒子智能释放耐磨材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，囊芯材料与多异氰酸酯搅拌混合均匀，(囊芯材料熔融温度+5℃)≤混合温度≤(囊芯材料熔融温度+10℃)。4.根据权利要求2所述的一种润滑粒子智能释放耐磨材料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，多异氰酸酯为二异氰酸酯、三异氰酸酯、二异氰酸酯的二聚体、二异氰酸酯的三聚体、三异氰酸酯的二聚体、三异氰酸酯的三聚体、二异氰酸酯和三异氰...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘佳，郇彦，王杰，杨冲冲，杨小牛，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22