一种二维共价有机框架改性柔性纤维织物及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种二维共价有机框架改性柔性纤维织物及其制备方法，属于织物领域。本发明专利技术制得的改性柔性纤维织物可用于大型自润滑杆端关节轴承内外球面之间的减摩处理，有效实现固/油复合润滑作用，在不损失PTFE复合纤维织物自身柔性可变形特性的前提下，进一步降低PTFE复合纤维织物表面摩擦系数及杆端关节轴承内外球面之间的摆动摩擦力矩。

A two-dimensional covalent organic frame modified flexible fiber fabric and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种二维共价有机框架改性柔性纤维织物及其制备方法
本专利技术涉及织物
，尤其涉及一种二维共价有机框架改性柔性纤维织物及其制备方法。
技术介绍
自润滑关节轴承是一种球面滑动轴承，由轴承内外圈和粘贴于外圈内球面上的自润滑衬垫材料共同构成，具有免维护、自润滑、高强度、高承载、耐腐蚀等系列优点，其中，自润滑衬垫材料大致包括金属背衬的层状复合材料、聚合物及其填充复合材料及PTFE复合纤维织物三类，PTFE复合纤维织物自润滑衬垫材料在自润滑关节轴承中具有独特的技术优势和巨大的应用前景。聚四氟乙烯(PTFE)复合纤维织物自润滑衬垫材料本质上是一种纤维织物增强型聚合物基复合材料，在大型自润滑杆端关节轴承中，对偶尺寸均较大，球直径从80mm到800mm不等，轴承在应用中可能受到局部载荷超大，摩擦条件严苛，摩擦力矩超大，采用现有的PTFE复合纤维织物自润滑衬垫对其进行减摩处理，已经难以满足应用工况对低摩擦系数、长耐磨寿命的迫切要求，现有的对PTFE复合纤维织物自润滑衬垫进行减摩处理主要是涂覆润滑油，但是存在以下问题：直接在纤维织物表面涂覆润滑油，润滑油是无法含蓄保存在织物表面的，必然会渗透到胶黏剂层并对胶黏剂产生浸泡溶胀等，反而会起到反效果；涂覆润滑油，虽然摩擦系数可有效降低，但在储运过程中，润滑油与摩擦副表面形成的润滑膜容易由于挥发而变薄、变干，甚至被空气氧化而润滑失效，这主要是由于润滑油涂覆在织物表面后长期裸露在外界气氛中，无法避免与外界环境(如空气、潮气、腐蚀性气体、温度、灰尘、光照等)之间进行物质与能量的交换。r>
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种二维共价有机框架改性柔性纤维织物及其制备方法。本专利技术提供的制备方法把具有润滑特性的润滑油片段接枝到二维共价有机框架的纳米颗粒中，有效实现固/油复合润滑作用，在不损失PTFE复合纤维织物自身柔性可变形特性的前提下，降低了柔性纤维织物表面摩擦系数。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种二维共价有机框架改性柔性纤维织物的制备方法，包括以下步骤：将2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪和2,5-二羟基对苯二甲醛混合进行聚合反应，得到二维共价有机框架；将所述二维共价有机框架、四氢呋喃、偶氮二甲酸二乙酯、三苯基膦和PEG2000混合进行Mitsunobu醚化反应，得到2DCOF-PEG2000；将所述2DCOF-PEG2000和分散剂混合，得到纳米润滑剂浸渍液；将PTFE复合纤维织物浸渍在所述纳米润滑剂浸渍液中后烘干，得到所述二维共价有机框架改性柔性纤维织物。优选地，所述二维共价有机框架与PEG2000的质量比为1：10～35。优选地，所述Mitsunobu醚化反应的温度为室温，时间为12～36h。优选地，所述二维共价有机框架与四氢呋喃的质量比为1：10～25，所述偶氮二甲酸二乙酯的质量为PEG2000质量的0.1％～1.5％，所述三苯基膦的质量为PEG2000质量的0.13％～1.5％。优选地，所述2DCOF-PEG2000与PTFE复合纤维织物的质量比为1:10～100。优选地，所述分散剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺或1,4-二氧六环，所述分散剂与2DCOF-PEG2000的质量比为1：10～25。优选地，所述烘干后还包括重复浸渍-烘干的过程，所述重复浸渍-烘干的次数为3～7次。优选地，所述每次浸渍的时间为5～15min。优选地，所述每次烘干的温度为100～150℃，时间为10～30min。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制得的二维共价有机框架改性柔性纤维织物。本专利技术提供了一种二维共价有机框架改性柔性纤维织物的制备方法，包括以下步骤：将2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪和2,5-二羟基对苯二甲醛混合进行聚合反应，得到二维共价有机框架；将所述二维共价有机框架、四氢呋喃、偶氮二甲酸二乙酯、三苯基膦和PEG2000混合进行Mitsunobu醚化反应，得到2DCOF-PEG2000；将所述2DCOF-PEG2000和分散剂混合，得到纳米润滑剂浸渍液；将PTFE复合纤维织物浸渍在所述纳米润滑剂浸渍液中后烘干，得到所述二维共价有机框架改性柔性纤维织物。本专利技术通过共价键合的方法，把具有润滑特性的润滑油片段接枝到二维共价有机框架(TwoDimensionalCovalentOrganicFrameworks，2DCOF)的纳米颗粒中，使润滑油链段通过共价键锚定在2DCOF内部形成的孔洞中并与2DCOF共同构成纳米润滑剂，可以消除润滑油分子的挥发，并降低其由于氧化、降解等化学反应所导致的润滑能力衰退或丧失。2DCOF是一类主要由C、H、N、B、O、S等轻原子构成、以芳香化合物之间共价键形式连接形成的一类二维层状有机纳米材料，其突出的特点是高有序性和高结晶性形成的层状堆砌结构，层与层之间的芳香环体系存在“面对面”(facetoface)的π-π堆积作用，可以使其形成类似石墨的多层堆积结构，为其提供了作为固体润滑剂或润滑添加剂的结构基础。本专利技术制得的改性柔性纤维织物可用于大型自润滑杆端关节轴承内外球面之间的减摩处理，有效实现固/油复合润滑作用，在不损失PTFE复合纤维织物自身柔性可变形特性的前提下，进一步降低PTFE复合纤维织物表面摩擦系数及杆端关节轴承内外球面之间的摆动摩擦力矩。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：本专利技术选用PTFE复合纤维织物作为大型自润滑杆端关节轴承衬垫材料的基体，该复合纤维织物由高性能纤维混纺而成，其中聚四氟乙烯纤维提供优异的自润滑性能，芳纶纤维提供良好的力学强度和粘接强度；本专利技术选用具有层状结构的二维共价有机框架2DCOF为纳米润滑剂的基体材料，主要是由于2DCOF中π-π堆积的层状结构使其具有类似石墨的层间剪切滑移特性，同时由于其超高的比表面积和化学极性，使其具有很强的物理吸附能力，可以与复合纤维织物的纤维丝束之间产生强的相互作用而附着在纤维丝束表面；同时制备纳米润滑剂浸渍液，可以使2DCOF颗粒达到纳米级尺度分散；采用PEG2000分子链作为润滑剂片段，是由于PEG柔性分子本身就是一种润滑性能优异的润滑油，分子链容易在摩擦中发生剪切滑移，在微观上起到润滑油的作用；而通过2DCOF与PEG2000共价键合，可以将低分子量、易挥发、易氧化的PEG2000分子链锚定在2DCOF的内部孔洞里，消除PEG2000的挥发并大大提高其化学稳定性和抗氧化性。相比于已有的纳米固体润滑剂如各种纳米颗粒，本专利技术选用2DCOF作为纳米润滑剂的基体材料，还因为2DCOF由动态共价键组成，在摩擦条件下存在动态化学平衡过程，其片层结构由于机械剪切作用转移并附着在对偶表面形成边界反应膜，在摩擦产生的高剪切作用下，动态共价可逆反应可能伴随着摩擦过程一直发生，因此可以促进边界反应膜的再生成，从而实现边界反应膜的动态自修复和磨损自补偿，延长柔性纤维织物的抗磨寿命。本专利技术由于并未采用有机聚合物树脂如环氧、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维共价有机框架改性柔性纤维织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪和2,5-二羟基对苯二甲醛混合进行聚合反应，得到二维共价有机框架；/n将所述二维共价有机框架、四氢呋喃、偶氮二甲酸二乙酯、三苯基膦和PEG2000混合进行Mitsunobu醚化反应，得到2D COF-PEG2000；/n将所述2D COF-PEG2000和分散剂混合，得到纳米润滑剂浸渍液；/n将PTFE复合纤维织物浸渍在所述纳米润滑剂浸渍液中后烘干，得到所述二维共价有机框架改性柔性纤维织物。/n

【技术特征摘要】
1.一种二维共价有机框架改性柔性纤维织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将2,4,6-三(4-氨基苯基)-1,3,5-三嗪和2,5-二羟基对苯二甲醛混合进行聚合反应，得到二维共价有机框架；
将所述二维共价有机框架、四氢呋喃、偶氮二甲酸二乙酯、三苯基膦和PEG2000混合进行Mitsunobu醚化反应，得到2DCOF-PEG2000；
将所述2DCOF-PEG2000和分散剂混合，得到纳米润滑剂浸渍液；
将PTFE复合纤维织物浸渍在所述纳米润滑剂浸渍液中后烘干，得到所述二维共价有机框架改性柔性纤维织物。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二维共价有机框架与PEG2000的质量比为1：10～35。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述Mitsunobu醚化反应的温度为室温，时间为12～36h。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二维共价有机框架与四氢呋喃的质量比为1：10～25，所述偶氮二甲酸二乙酯的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶立明，郭丽和，王廷梅，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