一种核壳结构润滑剂及其在MC尼龙中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种核壳结构润滑剂，该润滑剂是指以氧化聚乙烯（OPE）为芯材、纳米二氧化硅（SiO2）为壳体材料制成的核壳结构OPE@SiO2纳米颗粒润滑剂。同时，本发明专利技术还公开了该润滑剂在MC尼龙中的应用。本发明专利技术有效提高了MC尼龙材料的自润滑性能，降低了摩擦系数、提高了耐磨性能，且不会在摩擦表面产生油污，可适用于真空或者无油工况的环境中。空或者无油工况的环境中。空或者无油工况的环境中。

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构润滑剂及其在MC尼龙中的应用


[0001]本专利技术涉及高分子聚合物复合材料的减摩耐磨领域
，尤其涉及一种核壳结构润滑剂及其在MC尼龙中的应用。

技术介绍

[0002]单体浇铸尼龙（MC尼龙）是利用长链内酰胺单体进行阴离子聚合反应，在有机碱性催化剂的作用下，利用封端和改性型异氰酸酯活化剂对反应体系进行扩链和交联反应得到的一种工程塑料，其已经是一种比较常用的高分子聚合物材料，具有相对分子量大、结晶度高的特点，因此，它的机械强度、刚度、冲击强度和硬度等力学性能优于一般PA6。虽然其自润滑性能、耐磨性较好，但是纯MC尼龙在高载荷作用下使用时，摩擦系数偏高、体积磨损率也较大，难以满足在无油条件下的工况要求，这些不足限制了其在很多领域的应用。
[0003]为了提高MC尼龙材料的抗磨减摩性能，通常在基体树脂中添加一些传统润滑剂，比如石墨、纳米管、碳纤维等固体润滑剂，但其分散困难，而且减摩抗磨程度也很有限。
[0004]核壳结构不仅是粘合剂、催化剂、活菌细胞、药物、香料、维生素等的呈现形式，也是固体润滑剂常用的一种形式。现有技术中已经公开了用于多种应用的聚合物复合材料，如用于耐磨密封件、传输机等的自润滑组合物。其相关或者类似的专利技术专利和开发研究成果也相继出现。
[0005]专利技术专利CN 101365739A公开了一种微胶囊润滑剂，它是利用聚甲醛（POM）作为壳体材料，将润滑剂、油及其混合物中的至少一种作为芯体材料组合成载体熔点＜260℃、微胶囊与载体聚合物混合材料熔点＜285℃的复合材料。其中用于含有润滑油的壳可以包含以下材料：蜡如动物蜡、植物蜡或石油蜡；明胶；聚乙烯醇；甲基纤维素；聚乙烯基吡咯烷酮；聚对苯二甲酰胺；和其他聚合物如聚甲醛脲（PMU），PMU为常使用的微胶囊壳。
[0006]专利技术专利CN 111040431A公开了一种自润滑微胶囊/MC尼龙复合材料的制备，包括制备微胶囊壳层前驱体、制备微胶囊芯层前驱体，最终制得液体石蜡/聚醚砜微胶囊。
[0007]但上述文献存在如下两点不足：
⑴
芯体材料都为润滑油、液体石蜡等液体材料，还有温度超过50℃时比较熔化为液体的动物蜡、植物蜡等油脂蜡。虽然液体润滑剂在摩擦组件运行的过程中，也能起到降低摩擦系数和降低磨损的减摩作用，但是摩擦运动的过程中并非是摩擦面局部区域的温度升高，而是与摩擦面的距离成温度梯度，在近摩擦面部位也会有高温存在，这样在摩擦过程中由于温度的原因，摩擦温度稍微升高的时候，就会形成摩擦面的过度润滑，停止摩擦运动时，润滑剂的回收效率势必降低，在反复启停的运动组件中，无法保证长寿命的有效润滑；
⑵
这样的润滑剂无法应用在真空环境或者非液体存在的工况环境中。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种摩擦性能良好的核壳结构润滑剂。
[0009]本专利技术所要解决的另一个技术问题是提供该核壳结构润滑剂在MC尼龙中的应用。
[0010]为解决上述问题，本专利技术所述的一种核壳结构润滑剂，其特征在于：该润滑剂是指以氧化聚乙烯（OPE）为芯材、纳米二氧化硅（SiO2）为壳体材料制成的核壳结构OPE@SiO2纳米颗粒润滑剂。
[0011]如上所述的一种核壳结构润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
⑴
将氧化聚乙烯（OPE）和聚乙烯嵌段聚乙二醇（PE
‑
b
‑
PEG）按200：51的重量比混合后，加热至140℃
±
2℃，直至完全熔化为透明无色的熔体；
⑵
在回流装置将二甲苯加热至140℃
±
2℃后，加入到所述熔体中；待温度加热至140℃~145℃时加入分析级正硅酸四乙酯（TEOS），然后加热升温，并使温度保持在140℃~145℃；所述二甲苯与所述熔体的重量比为4：251；所述正硅酸四乙酯与所述熔体的重量比为2000:251；
⑶
将加热至沸腾的pH调节剂迅速添加到所述步骤
⑵
所得的混合溶液中进行反应，反应结束后反应溶液自然冷却，并持续12 h搅拌后形成核壳结构OPE@SiO2混合液；所述pH调节剂的添加量为所述正硅酸四乙脂的质量的4%；
⑷
将所述核壳结构OPE@SiO2混合液经烘干、离心清洗即得核壳结构OPE@SiO2纳米颗粒润滑剂。
[0012]所述步骤
⑶
中pH调节剂是指无水乙醇与NH3含量25wt.%~28wt.%的氢氧化铵液按5：3的体积比混合均匀所得的混合溶液。
[0013]如上所述的一种核壳结构润滑剂在MC尼龙中的应用，其特征在于：将该核壳结构OPE@SiO2纳米颗粒润滑剂添加到单体中，通过阴离子聚合反应制备自润滑MC尼龙材料。
[0014]所述自润滑MC尼龙材料的制备方法如下：
①
将离心模具放置在恒温烘箱中，设定温度为175℃，1小时后温度恒定；
②
将单体置于三口瓶反应容器中，在90℃~130℃的温度范围内使其全部完全熔化，并用真空泵抽真空至小于
‑
0.08MPa，保持20~30分钟；
③
加入所述单体重量0.2%~4%的催化剂，继续抽真空至
‑
0.08MPa以下，温度保持在120℃~130℃，并保持磁力搅拌和真空状态，持续20~30分钟；
④
在反应容器中依次加入所述单体重量1 %~15 %的核壳结构OPE@SiO2纳米颗粒润滑剂、所述单体重量1%~15%的增韧剂，继续抽真空至
‑
0.08MPa以下，温度保持在120℃~130℃，并保持磁力搅拌和真空状态，持续20~30分钟；
⑤
加入所述单体重量0.1~2%的活化剂，并使其迅速溶解，快速搅拌后浇铸至步骤
①
中的离心模具中，离心模具转速保持在700~1500转/分钟，持续时间20
±
3分钟，停止模具旋转、关闭模具加热，使其自然冷却至室温，取出模具中制件即可。
[0015]所述步骤
②
中的单体是指己内酰胺（CL）和十二内酰胺（LL）按1:1~9:1重量比混合的混合物。
[0016]所述步骤
③
中的催化剂为有机钠盐，该有机钠盐为甲醇钠或己内酰胺钠。
[0017]所述步骤
④
中的增韧剂为三官能度聚醚胺（PEA），其分子量为300~6000，最佳的分子量为2000~5000；该三官能度聚醚胺（PEA）中的柔性分子链结构为：
。
[0018]所述步骤
⑤
中的活化剂是指封端型多异氰酸酯（C
‑
HDI）或碳化二亚胺改性的芳香族二异氰酸酯（CI
‑
TDI）；所述封端型多异氰酸酯主要是己内酰胺封端的六亚甲基二异氰酸酯或HDI缩二脲；所述碳化二亚胺改性的芳香族二异氰酸酯中碳化二亚胺含量≥12%，异氰酸根基团（NCO）含量≥29%。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构润滑剂，其特征在于：该润滑剂是指以氧化聚乙烯为芯材、纳米二氧化硅为壳体材料制成的核壳结构OPE@SiO2纳米颗粒润滑剂。2.如权利要求1所述的一种核壳结构润滑剂的制备方法，包括以下步骤：
⑴
将氧化聚乙烯和聚乙烯嵌段聚乙二醇按200：51的重量比混合后，加热至140℃
±
2℃，直至完全熔化为透明无色的熔体；
⑵
在回流装置将二甲苯加热至140℃
±
2℃后，加入到所述熔体中；待温度加热至140℃~145℃时加入分析级正硅酸四乙酯，然后加热升温，并使温度保持在140℃~145℃；所述二甲苯与所述熔体的重量比为4：251；所述正硅酸四乙酯与所述熔体的重量比为2000:251；
⑶
将加热至沸腾的pH调节剂迅速添加到所述步骤
⑵
所得的混合溶液中进行反应，反应结束后反应溶液自然冷却，并持续12 h搅拌后形成核壳结构OPE@SiO2混合液；所述pH调节剂的添加量为所述正硅酸四乙脂的质量的4%；
⑷
将所述核壳结构OPE@SiO2混合液经烘干、离心清洗即得核壳结构OPE@SiO2纳米颗粒润滑剂。3.如权利要求2所述的一种核壳结构润滑剂的制备方法，其特征在于：所述步骤
⑶
中pH调节剂是指无水乙醇与NH3含量25wt.%~28wt.%的氢氧化铵液按5：3的体积比混合均匀所得的混合溶液。4.如权利要求1所述的一种核壳结构润滑剂在MC尼龙中的应用，其特征在于：将该核壳结构OPE@SiO2纳米颗粒润滑剂添加到单体中，通过阴离子聚合反应制备自润滑MC尼龙材料。5.如权利要求4所述的一种核壳结构润滑剂在MC尼龙中的应用，其特征在于：所述自润滑MC尼龙材料的制备方法如下：
①
将离心模具放置在恒温烘箱中，设定温度为175℃，1小时后温度恒定；
②
将单体置于三口瓶反应容器中，在90℃~130℃的温度范围内使其全部完全熔化，并用真空泵抽真空至小于

【专利技术属性】
技术研发人员：陈生圣，赵更锐，王宏刚，刘文广，高贵，任俊芳，张俊彦，
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：