纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳及其制备方法和自润滑酚醛层压布轴承材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳及其制备方法和自润滑酚醛层压布轴承材料及其制备方法，涉及润滑材料技术领域。本发明专利技术将类石墨相氮化碳、盐酸多巴胺和Tris

【技术实现步骤摘要】
纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳及其制备方法和自润滑酚醛层压布轴承材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及润滑材料
，特别涉及纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳及其制备方法和自润滑酚醛层压布轴承材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]酚醛层压布材料(又称酚醛胶木)是以酚醛树脂作为粘接剂、以棉纤维布作为增强体层层压制而成，具有高承载、耐磨损等特点，作为轴承保持架、轴套、衬套、水润滑轴承等的材料在高端装备制备中具有重要应用。
[0003]目前，有大量关于酚醛层压布材料的研究，如CN201710878723.5、CN200620107670.4、CN03111292.7等，然而，由于现有酚醛层压布材料本身缺乏自润滑特性，仅可与润滑油、润滑脂或水等介质复配使用，在实际应用过程中，一旦因工况变化或润滑介质不足发生干摩擦后，极易导致材料磨损失效。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术目的在于提供纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳及其制备方法和自润滑酚醛层压布轴承材料及其制备方法。以本专利技术制备的纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳对酚醛层压布轴承材料进行改性，所得酚醛层压布轴承材料为自润滑材料，具有低摩擦和高耐磨特性。
[0005]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：
[0006]本专利技术提供了一种纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将类石墨相氮化碳、盐酸多巴胺和Tris
‑
HCl缓冲液混合，进行氧化自聚合反应，得到聚多巴胺改性类石墨相氮化碳；
[0008](2)将所述聚多巴胺改性类石墨相氮化碳、表面活性剂、氨水、有机溶剂和正硅酸乙酯混合，进行水解反应，得到纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳。
[0009]优选地，所述步骤(1)中Tris
‑
HCl缓冲液的pH值为8.0～8.5；所述盐酸多巴胺与Tris
‑
HCl缓冲液的用量比为1～5g：1L。
[0010]优选地，所述步骤(1)中类石墨相氮化碳的粒径为30～50μm；所述类石墨相氮化碳与Tris
‑
HCl缓冲液的用量比为1g：5～10mL。
[0011]优选地，所述步骤(1)中氧化自聚合反应的时间为12～24h。
[0012]优选地，所述步骤(2)中的表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十烷基三甲基氯化铵和十八烷基苯磺酸钠中的一种或几种；所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或几种。
[0013]优选地，所述步骤(2)中聚多胺改性类石墨相氮化碳与有机溶剂的用量比为1g：10～20mL；所述表面活性剂的质量为有机溶剂质量的1～3％；所述氨水与有机溶剂的体积比
为1：25～30；所述正硅酸乙酯与有机溶剂的体积比为1：15～20。
[0014]优选地，所述步骤(2)中水解反应的温度为40～50℃，时间为12～24h。
[0015]本专利技术提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳。
[0016]本专利技术提供了一种自润滑酚醛层压布轴承材料，制备原料包括以上技术方案所述的纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳、酚醛树脂和棉纤维布；所述纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳、酚醛树脂和棉纤维布的质量比为(4～10)：(30～50)：(45～60)。
[0017]本专利技术提供了以上技术方案所述自润滑酚醛层压布轴承材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018]将所述纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳与酚醛树脂溶液混合，得到改性酚醛树脂胶液；
[0019]将棉纤维布浸渍所述改性酚醛树脂胶液后进行干燥，得到预浸布；
[0020]将所述预浸布缠绕卷制成型后进行烧结固化，得到自润滑酚醛层压布轴承材料。
[0021]优选地，所述酚醛树脂溶液的溶剂为乙醇；所述改性酚醛树脂胶液的固体含量为50～60wt％，所述固体含量中纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳的质量分数为10～20wt％。
[0022]优选地，所述预浸布的上胶量为45～60wt％。
[0023]优选地，所述烧结固化包括依次进行的第一烧结固化阶段、第二烧结固化阶段和第三烧结固化阶段；所述第一烧结固化阶段的温度为80～90℃，保温时间为100～120min；所述第二烧结固化阶段的温度为110～120℃，保温时间为100～120min；所述第三烧结固化阶段的温度为170～180℃，保温时间为60～120min。
[0024]本专利技术提供了一种纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳的制备方法，包括以下步骤：将类石墨相氮化碳、盐酸多巴胺和Tris
‑
HCl缓冲液混合，进行氧化自聚合反应，得到聚多巴胺改性类石墨相氮化碳；将聚多巴胺改性类石墨相氮化碳、表面活性剂、氨水、有机溶剂和正硅酸乙酯混合，进行水解反应，得到纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳。本专利技术的有益效果如下：
[0025]本专利技术引入具有类似石墨层状结构的氮化碳(即类石墨相氮化碳)，其具有低摩擦系数、高耐磨特性及较高的硬度和模量，在摩擦过程中极易转移到摩擦对偶表面形成高承载、低剪切强度的转移膜，显著降低酚醛层压布材料的摩擦系数、提高耐磨损能力；
[0026]本专利技术对所述类石墨相氮化碳进行聚多巴胺改性，在类石墨相氮化碳表面引入羟基和氨基，其可作为二级反应平台，起到化学桥梁作用，使类石墨相氮化碳与纳米二氧化硅之间通过共价键结合，使纳米二氧化硅原位生长于氮化碳表面，能够强化氮化碳与纳米二氧化硅之间的协同润滑作用，在摩擦过程中氮化碳和纳米二氧化硅颗粒能够同时释放到摩擦界面，一方面有助于在界面应力和摩擦热作用下快速形成转移膜，缩短了材料的摩擦跑合时间，另一方面，所形成的转移膜最大程度发挥氮化碳的高承载、低摩擦和纳米二氧化硅的易粘附特性(纳米二氧化硅的易粘附特性能够保证自润滑转移膜的稳定、持久)，表现出极为优异的摩擦磨损性能；
[0027]本专利技术通过聚多巴胺改性在类石墨相氮化碳表面引入羟基和氨基等极性基团，还能够提高纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳的亲水性，实现其在酚醛树脂中的均匀分散，
避免长时放置后发生沉降；并且，在酚醛树脂热固化过程中，类石墨相氮化碳表面的聚多巴胺可参与固化反应，增强类石墨相氮化碳与酚醛树脂之间的界面结合力，显著提高酚醛层压布材料的机械强度。
[0028]本专利技术提供了以上技术方案所述制备方法制备得到的纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳。将所述纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳用于改性酚醛层压布轴承材料，能够在进一步提高酚醛层压布轴承材料机械性能的基础上，使酚醛层压布轴承材料兼具低摩擦及高耐磨特性，在使用过程中易于在摩擦对偶表面形成自润滑转移膜，为摩擦学性能优异的自润滑酚醛层压布轴承材料，该自润滑酚醛层压布轴承材料既可用于润滑油、润滑脂或水等介质条件，亦可用于无油、无水等干摩擦工况。
[0029]实施例结果表明，将所述纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳用于改性酚醛层压布轴承材料，所得自润滑酚醛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳的制备方法，包括以下步骤：(1)将类石墨相氮化碳、盐酸多巴胺和Tris
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HCl缓冲液混合，进行氧化自聚合反应，得到聚多巴胺改性类石墨相氮化碳；(2)将所述聚多巴胺改性类石墨相氮化碳、表面活性剂、氨水、有机溶剂和正硅酸乙酯混合，进行水解反应，得到纳米二氧化硅负载类石墨相氮化碳。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中Tris
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HCl缓冲液的pH值为8.0～8.5；所述盐酸多巴胺与Tris
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HCl缓冲液的用量比为1～5g：1L；所述类石墨相氮化碳的粒径为30～50μm；所述类石墨相氮化碳与Tris
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HCl缓冲液的用量比为1g：5～10mL。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中氧化自聚合反应的时间为12～24h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中的表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十烷基三甲基氯化铵和十八烷基苯磺酸钠中的一种或几种；所述有机溶剂包括乙醇、异丙醇和正丁醇中的一种或几种；所述聚多胺改性类石墨相氮化碳与有机溶剂的用量比为1g：10～20mL；所述表面活性剂的质量为有机溶剂质量的1～3％；所述氨水与有机溶剂的体积比为1：25～30；所述正硅酸乙酯与有机溶剂的体积比为1：15～20。5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，宋富智，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：