MXene-Ag联合改性PI/PTFE混纺织物、酚醛树脂基复合材料及制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种MXene

【技术实现步骤摘要】
MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物、酚醛树脂基复合材料及制备和应用


[0001]本专利技术涉及固体润滑材料
，特别涉及MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物、酚醛树脂基复合材料及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]PI/PTFE(聚酰亚胺/聚四氟乙烯)混纺织物因其联合了PI纤维突出的力学性能、耐热性能和聚四氟乙烯纤维优异的润滑性能，使得制备的PI/PTFE酚醛树脂基复合材料呈现出良好的耐磨润滑性能。然而，PI纤维和PTFE纤维表面因为高度的结晶取向，导致纤维表面光滑且缺乏有效的活性基团，致使PI/PTFE混纺织物与树脂基体之间难以形成有效的界面键接作用。此外，尽管PTFE纤维在摩擦过程中较易转移至对偶表面，表现出较低的摩擦系数，但PTFE转移膜与对偶面的结合力较弱，致使PI/PTFE混纺织物复合材料在摩擦过程中较快速的转移和脱落，造成严重的磨损。特别是面对极端运行工况时，PI/PTFE混纺织物复合材料往往因严重的树脂脱落、纤维拔出问题而导致摩擦失效。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术目的在于提供MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物、酚醛树脂基复合材料及制备方法和应用。将本专利技术提供的MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物增强酚醛树脂，与酚醛树脂基体具有良好的界面结合性能，并且所得酚醛树脂复合材料的摩擦学性能显著提升。
[0004]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：
[0005]本专利技术提供了一种MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物，包括PI/PTFE混纺织物、复合在所述PI/PTFE混纺织物表面的聚多巴胺过渡层以及通过与所述聚多巴胺过渡层的氢键作用吸附在PI/PTFE混纺织物表面的MXene薄层纳米片；所述MXene薄层纳米片表面原位负载有Ag纳米颗粒。
[0006]本专利技术提供了以上技术方案所述MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将PI/PTFE混纺织物、盐酸多巴胺的Tris
‑
HCl缓冲溶液、催化剂和氧化剂混合进行氧化自聚合反应，得到聚多巴胺改性PI/PTFE混纺织物；
[0008](2)将所述聚多巴胺改性PI/PTFE混纺织物与MXene薄层纳米片水分散液混合，得到MXene纳米片改性PI/PTFE混纺织物；
[0009](3)将所述MXene纳米片改性PI/PTFE混纺织物与AgNO3水溶液混合，进行Ag
+
原位还原反应，得到所述MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物。
[0010]优选地，所述步骤(1)中，盐酸多巴胺的Tris
‑
HCl缓冲溶液中盐酸多巴胺的浓度为1～3mg/mL；所述催化剂为CuSO4，所述氧化剂为H2O2；所述催化剂与盐酸多巴胺的Tris
‑
HCl缓冲溶液的用量比为4～6mmol：1L；所述氧化剂与催化剂的摩尔比为4～6：1。
[0011]优选地，所述步骤(1)中氧化自聚合反应的时间为0.5～2h。
[0012]优选地，所述步骤(2)中，MXene薄层纳米片水分散液中MXene薄层纳米片的浓度为1～3mg/mL，所述混合的时间为1～2h，所述混合在搅拌的条件下进行。
[0013]优选地，所述步骤(3)中，AgNO3水溶液中的AgNO3的浓度为1～4mg/mL，所述Ag
+
原位还原反应的时间为0.5～1h，所述Ag
+
原位还原反应在搅拌的条件下进行。
[0014]本专利技术提供了一种酚醛树脂基复合材料，包括以上技术方案所述MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物或以上技术方案所述制备方法制备得到的MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物，以及附着于所述MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物表面和内部的酚醛树脂；所述酚醛树脂基复合材料中酚醛树脂的质量百分含量为15～40％。
[0015]本专利技术提供了以上技术方案所述酚醛树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0016]将所述MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物浸渍酚醛树脂分散液后进行干燥，得到所述酚醛树脂基复合材料。
[0017]本专利技术提供了以上技术方案所述酚醛树脂基复合材料或以上技术方案所述制备方法制备得到的酚醛树脂基复合材料在固体润滑领域中的应用。
[0018]本专利技术提供了一种自润滑轴承材料，包括支撑材料和结合在所述支撑材料上的酚醛树脂基复合材料，所述酚醛树脂基复合材料为以上技术方案所述酚醛树脂基复合材料或以上技术方案所述制备方法制备得到的酚醛树脂基复合材料。
[0019]本专利技术提供了一种MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物，包括PI/PTFE混纺织物、复合在所述PI/PTFE混纺织物表面的聚多巴胺过渡层以及通过与所述聚多巴胺过渡层的氢键作用吸附在PI/PTFE混纺织物表面的MXene薄层纳米片；所述MXene薄层纳米片表面原位负载有Ag纳米颗粒。本专利技术通过MXene纳米片和Ag纳米颗粒的联合改性，使PI/PTFE混纺织物表面粗糙度和活性基团含量明显增加，促进混纺织物与酚醛树脂基体之间的界面联锁和化学键接作用，实现织物复合材料界面粘附性能的有效提升；并且，与酚醛树脂复合后，存在于PI/PTFE混纺织物复合材料界面处的MXene纳米片和Ag纳米颗粒能够在摩擦过程中被释放至摩擦界面，参与高质量摩擦转移膜的构建，解决了原有的PTFE转移膜与对偶结合力弱的缺陷，实现PI/PTFE混纺织物增强酚醛树脂基复合材料摩擦磨损性能的有效提升。
[0020]实施例结果表明，将本专利技术提供的MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物增强酚醛树脂，所得酚醛树脂基复合材料的摩擦系数为0.050～0.052，磨损体积为8.4
×
10
‑9～9.4
×
10
‑9m3，磨损率为1.86
×
10
‑
14
～2.10
×
10
‑
14
m3(N
·
m)
‑1。
附图说明
[0021]图1为对实施例1中制备的MXene纳米片的扫描电子显微镜照片，图1中，左图为Ti3AlC2粉末经氢氟酸溶液刻蚀后产物的扫描电子显微镜照片，右图为Ti3AlC2粉末经刻蚀、剥离后得到的MXene薄层纳米片材料的扫描电子显微镜照片；
[0022]图2为对比例1和实施例1～3中的PI纤维扫描电镜照片，图2中(a)为对比例1中的PI纤维形貌，(b)、(c)、(d)依次本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物，包括PI/PTFE混纺织物、复合在所述PI/PTFE混纺织物表面的聚多巴胺过渡层以及通过与所述聚多巴胺过渡层的氢键作用吸附在PI/PTFE混纺织物表面的MXene薄层纳米片；所述MXene薄层纳米片表面原位负载有Ag纳米颗粒。2.权利要求1所述MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物的制备方法，包括以下步骤：(1)将PI/PTFE混纺织物、盐酸多巴胺的Tris
‑
HCl缓冲溶液、催化剂和氧化剂混合进行氧化自聚合反应，得到聚多巴胺改性PI/PTFE混纺织物；(2)将所述聚多巴胺改性PI/PTFE混纺织物与MXene薄层纳米片水分散液混合，得到MXene纳米片改性PI/PTFE混纺织物；(3)将所述MXene纳米片改性PI/PTFE混纺织物与AgNO3水溶液混合，进行Ag
+
原位还原反应，得到所述MXene
‑
Ag联合改性PI/PTFE混纺织物。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，盐酸多巴胺的Tris
‑
HCl缓冲溶液中盐酸多巴胺的浓度为1～3mg/mL；所述催化剂为CuSO4，所述氧化剂为H2O2；所述催化剂与盐酸多巴胺的Tris
‑
HCl缓冲溶液的用量比为4～6mmol：1L；所述氧化剂与催化剂的摩尔比为4～6：1。4.根据权利要求2或3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0.5～2h。5.根...

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