一种MXene@SiC免溶剂纳米流体及其制备方法和应用、复合润滑材料及制备方法技术

本发明专利技术属于固体润滑技术领域，具体涉及一种MXene@SiC免溶剂纳米流体及其制备方法和应用、复合润滑材料及制备方法。本发明专利技术提供的MXene@SiC免溶剂纳米流体，包括MXene@SiC杂化体，共价接枝于所述MXene@SiC杂化体表面的内冠层，以及共价接枝于所述内冠层表面的外冠层。本发明专利技术提供的MXene@SiC免溶剂纳米流体作为增强填料，能够使Basalt/PTFE混纺织物复合材料的摩擦学性能得到显著提升。与此同时，本发明专利技术采用单宁酸和聚乙烯亚胺的混合溶液对Basalt/PTFE混纺织物表面进行改性，改善混纺织物与纳米流体

【技术实现步骤摘要】
一种MXene@SiC免溶剂纳米流体及其制备方法和应用、复合润滑材料及制备方法


[0001]本专利技术属于固体润滑
，具体涉及一种MXene@SiC免溶剂纳米流体及其制备方法和应用、复合润滑材料及制备方法。

技术介绍

[0002]玄武岩纤维/聚四氟乙烯(Basalt/PTFE)混纺织物复合材料联合了玄武岩纤维突出的力学性能和聚四氟乙烯纤维优异的润滑性能，因此被用作自润滑关节轴承内衬，用于保障工程装备的平稳、长效运转。然而，随着科学技术的快速发展，工程机械装备的运行工况愈加苛刻，对混纺织物复合材料的摩擦学性能也提出了更高的要求，尤其需要满足高温、重载等极端工况的运行条件。因此，需要对织物复合材料的承载、润滑以及耐温性能进行进一步提升和改进。
[0003]引入纳米增强填料被视为是一种简单且有效的改进混纺织物复合材料摩擦学性能的方法。目前，不同种类的填料，包括氧化石墨烯、碳纳米管或金属硼化物被引入织物复合材料，并取得有效的进展。然而，目前上述填料对织物复合材料摩擦学性能的增强作用有限，并没有实现织物复合材料摩擦学性能的有效提升。而且，鉴于Basalt/PTFE混纺织物纤维表面光滑且缺乏活性反应基团，不仅限制了织物衬垫在摩擦过程中应力的有效转移，且采用纳米增强填料改性Basalt/PTFE混纺织物时，混纺织物与含有纳米增强填料的树脂基体间难以形成有效的界面键接作用，也影响混纺织物摩擦学性能的提升。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种MXene@SiC免溶剂纳米流体及其制备方法和应用、复合润滑材料及制备方法，本专利技术提供的MXene@SiC免溶剂纳米流体作为纳米流体增强填料，能够使得Basalt/PTFE混纺织物复合材料的摩擦学性能，尤其是平均磨损率和摩擦系数得到显著改善。同时，本专利技术采用单宁酸和聚乙烯亚胺的混合溶液对Basalt/PTFE混纺织物表面进行改性，改善混纺织物与纳米流体
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树脂基体之间的界面结合性能，实现混纺织物复合材料摩擦学性能的进一步提升。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种MXene@SiC免溶剂纳米流体，包括MXene@SiC杂化体，共价接枝于所述MXene@SiC杂化体表面的内冠层，以及共价接枝于所述内冠层表面的外冠层；所述MXene@SiC杂化体包括MXene纳米片和负载在所述MXene纳米片上的SiC纳米线；所述内冠层为环氧基硅烷偶联剂；所述外冠层为聚醚胺。
[0007]优选的，所述SiC纳米线的直径为200～500nm；所述SiC纳米线的长度为5～20μm。
[0008]优选的，所述MXene@SiC杂化体的制备方法包括以下步骤：
[0009]将SiC纳米线、阳离子表面活性剂和水混合，对所述SiC纳米线进行阳离子表面活性剂改性，得到改性SiC纳米线；
[0010]将MXene纳米片、所述改性SiC纳米线和水混合，在所述MXene纳米片表面进行静电自组装反应，得到所述MXene@SiC杂化体。
[0011]优选的，所述MXene纳米片和所述改性SiC纳米线的质量比为(0.5～1):(0.5～1)。
[0012]本专利技术提供了上述技术方案所述的MXene@SiC免溶剂纳米流体的制备方法，包括以下步骤：
[0013]将MXene@SiC杂化体、环氧基硅烷偶联剂和有机溶剂混合发生共价接枝反应，在所述MXene@SiC杂化体表面共价接枝上内冠层，得到接枝内冠层的杂化体的分散液；
[0014]将所述接枝内冠层的杂化体的分散液和聚醚胺混合发生加成反应，在所述内冠层表面共价接枝上外冠层，得到所述MXene@SiC免溶剂纳米流体。
[0015]优选的，所述MXene@SiC杂化体与所述环氧基硅烷偶联剂的质量比为1:(1～2)；所述环氧基硅烷偶联剂和所述聚醚胺的摩尔比为1:(1～1.2)。
[0016]本专利技术提供了上述技术方案所述的MXene@SiC免溶剂纳米流体或上述技术方案所述的制备方法制备得到的MXene@SiC免溶剂纳米流体作为纳米增强填料在织物复合润滑材料中的应用。
[0017]本专利技术提供了一种复合润滑材料的制备方法，包括以下步骤：
[0018]将玄武岩纤维/聚四氟乙烯混纺织物浸渍于单宁酸和聚乙烯亚胺的混合溶液中进行表面改性，得到表面改性的玄武岩纤维/聚四氟乙烯混纺织物；
[0019]将纳米流体增强填料与树脂溶液混合，得到纳米流体增强填料
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树脂分散溶液；所述纳米流体增强填料为上述技术方案所述的MXene@SiC免溶剂纳米流体或上述技术方案所述的制备方法制备得到的MXene@SiC免溶剂纳米流体；
[0020]将所述表面改性的玄武岩纤维/聚四氟乙烯混纺织物浸渍于所述纳米流体增强填料
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树脂分散溶液后干燥，重复上述浸渍
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烘干过程，得到所述复合润滑材料。
[0021]本专利技术提供了上述技术方案所述的制备方法制备得到的复合润滑材料，包括玄武岩纤维/聚四氟乙烯混纺织物，以及负载于所述玄武岩纤维/聚四氟乙烯混纺织物表面和内部中的纳米流体增强填料和树脂。
[0022]优选的，所述玄武岩纤维/聚四氟乙烯混纺织物占所述复合润滑材料的质量百分含量为70～80wt％。
[0023]本专利技术提供了一种MXene@SiC免溶剂纳米流体，包括MXene@SiC杂化体，共价接枝于所述MXene@SiC杂化体表面的内冠层，以及共价接枝于所述内冠层表面的外冠层；所述MXene@SiC杂化体包括MXene纳米片和负载在所述MXene纳米片上的SiC纳米线；所述内冠层为环氧基硅烷偶联剂；所述外冠层为聚醚胺。本专利技术提供的MXene@SiC免溶剂纳米流体包括MXene@SiC杂化体，能够充分发挥MXene纳米片优异的减磨润滑性能和SiC纳米线突出的承载能力，作为纳米增强材料时，MXene纳米片和SiC纳米线能够协同提升织物复合材料的摩擦学性能；同时，本专利技术提供的MXene@SiC免溶剂纳米流体包括共价接枝的内冠层和外冠层，内冠层和外冠层形成的有机壳层在充当MXene@SiC免溶剂纳米流体的“溶剂”的角色，为MXene@SiC杂化体提供流动介质，使其以流体形式存在，使得MXene@SiC免溶剂纳米流体兼具有机和无机材料的特性；极大地促进了MXene@SiC杂化体在织物复合材料中的分散性能，进而充分发挥MXene和SiC二者之间的协同增强效应，显著改善织物复合材料的平均磨损率和摩擦系数。
[0024]本专利技术提供了一种复合润滑材料的制备方法，包括以下步骤：将玄武岩纤维/聚四氟乙烯混纺织物浸渍于单宁酸和聚乙烯亚胺的混合溶液中进行表面改性，得到表面改性的玄武岩纤维/聚四氟乙烯混纺织物；将纳米流体增强填料与树脂溶液混合，得到纳米流体增强填料
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树脂分散溶液；所述纳米流体增强填料为上述技术方案所述的MXene@SiC免溶剂纳米流体或上述技术方案所述的制备方法制备本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MXene@SiC免溶剂纳米流体，其特征在于，包括MXene@SiC杂化体，共价接枝于所述MXene@SiC杂化体表面的内冠层，以及共价接枝于所述内冠层表面的外冠层；所述MXene@SiC杂化体包括MXene纳米片和负载在所述MXene纳米片上的SiC纳米线；所述内冠层为环氧基硅烷偶联剂；所述外冠层为聚醚胺。2.根据权利要求1所述的MXene@SiC免溶剂纳米流体，其特征在于，所述SiC纳米线的直径为200～500nm；所述SiC纳米线的长度为5～20μm。3.根据权利要求1或2所述的MXene@SiC免溶剂纳米流体，其特征在于，所述MXene@SiC杂化体的制备方法包括以下步骤：将SiC纳米线、阳离子表面活性剂和水混合，对所述SiC纳米线进行阳离子表面活性剂改性，得到改性SiC纳米线；将MXene纳米片、所述改性SiC纳米线和水混合，在所述MXene纳米片表面进行静电自组装反应，得到所述MXene@SiC杂化体。4.根据权利要求3所述的MXene@SiC免溶剂纳米流体，其特征在于，所述MXene纳米片和所述改性SiC纳米线的质量比为(0.5～1):(0.5～1)。5.权利要求1～4任一项所述的MXene@SiC免溶剂纳米流体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将MXene@SiC杂化体、环氧基硅烷偶联剂和有机溶剂混合发生共价接枝反应，在所述MXene@SiC杂化体表面共价接枝上内冠层，得到接枝内冠层的杂化体的分散液；将所述接枝内冠层的杂化体的分散液和聚醚胺混合发生加成反应，在所述内冠层表面共价接枝上外冠层，得到所述MXen...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁军亚，张招柱，姜葳，杨明明，李佩隆，储凡杰，赵鑫，刘维民，
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：