一种高承载聚合物基水润滑改性材料及其制备方法技术

本申请公开了一种高承载聚合物基水润滑改性材料及其制备方法，属于高分子复合材料领域。改性材料通过高承载高分子材料表面原位聚合多巴胺制备而成。本申请的改性材料与其他高分子润滑材料、有机物和无机物相容性好，能有效提高橡胶等聚合物基水润滑轴承的承载能力并优化其摩擦性能还可用于机械泵、船舶尾轴承等水润滑轴承领域的复合材料改性，尤其适用于高负载的水润滑轴承材料，能大幅降低轴承尺寸，提高材料强度。提高材料强度。

【技术实现步骤摘要】
一种高承载聚合物基水润滑改性材料及其制备方法


[0001]本申请涉及一种水润滑改性材料及其制备方法，属于高分子复合材料领域。

技术介绍

[0002]水润滑轴承可直接在水中使用，不需要任何密封装置，具有成本低、安装维护方便等特点。轴承通过水润滑，不需要润滑油或润滑脂，环保无污染，对生态环境起到了良好的保护作用。轴承常在流水中使用，能有效控制轴承温升，使用寿命长、安全可靠。
[0003]水的黏度极低，不易形成水膜，难以得到流体润滑，这种情况在轴承启动和停止时尤其明显。因此水润滑轴承中存在多种摩擦形式：干摩擦、流体润滑、边界润滑、混合润滑等。常见的橡胶等水润滑材料承载能力有限；轴承启动或低转速时容易发生干摩擦产生磨损甚至烧焦，其摩擦性能有待完善。
[0004]聚芳醚酮、聚芳醚砜、聚酰亚胺等高性能特种工程塑料的高强度、自润滑、耐磨损以及耐水解等特性使之成为高负载水润滑轴承改性的首选材料，但是他们的水摩擦系数往往较高，而且与其他聚合物界面相互作用比较弱，这限制了特种工程塑料在水润滑轴承领域的应用。目前该类材料的摩擦学报道较少，相关专利如IN201911015109
‑
A等主要集中于如何复合固体润滑剂提高聚醚醚酮(PEEK)的干摩擦性能，缺少对聚芳醚酮、聚芳醚砜、聚酰亚胺等水润滑性能的研究。

技术实现思路

[0005]针对上述不足本专利技术提供一种高承载聚合物基水润滑改性材料及其制备方法，该改性材料具备高承载和高水润滑性的优点。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供了一种聚合物基改性材料，是采用原位聚合法，以高分子材料为基体，在高分子材料上聚合多巴胺制备而成；
[0007]高分子材料与多巴胺的质量份数比为100:(1～50)。
[0008]可选地，高分子材料与多巴胺的质量份数比为100:5、100:10、100:15、100:20、100:25、100:30、100:35、100:40、100:45，或上述任意两点间的任意值。
[0009]可选地，所述聚合物基改性材料在0.5～10m/s，0.01～10MPa条件下水摩擦系数为0.03～0.30；
[0010]所述高分子材料选自聚芳醚酮、聚芳醚砜、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯中的至少一种，所述高分子材料的压缩强度≥100MPa。
[0011]可选地，聚芳醚酮是由亚苯基环通过醚键和羰基连接而成的结晶性聚合物或其共混物。按分子链中醚键、酮基与苯环连接次序和比例不同可形成许多不同的聚合物。
[0012]所述聚芳醚酮选自式1、式2、式3、式4、式5所示结构中的至少一种：
[0013][0014][0015]其中n1≥10，n2≥10，n3≥10，n4≥10，n5≥10。
[0016]可选地，聚芳醚酮也包括含有大侧基的无定形聚芳醚酮及其共混物，比如酚酞基聚芳醚酮(PEK
‑
C)等。
[0017]所述聚芳醚酮选自式6、式7、式8所示结构中的至少一种：
[0018][0019]其中n6≥10，n7+m1≥10，n8+m2≥10
[0020]所述
‑
Ar1‑
、
‑
Ar1'
‑
结构为单体H
‑
Ar1‑
H或单体H
‑
Ar1'
‑
H与含酮基单体亲核取代后的残基。H
‑
Ar1‑
H或H
‑
Ar1'
‑
H结构独立地选自酚酞、4,4'
‑
二羟基联苯、4,4'
‑
二羟基二苯酮、4,4'
‑
二羟基二苯砜、4,4'
‑
二羟基二苯醚、4,4'
‑
二羟基二苯硫醚、2,2
‑
双(4
‑
羟基苯基)丙烷、4,4'
‑
(六氟异丙叉)双酚、4,4'
‑
(1,4
‑
亚苯基二异丙基)二苯酚、3,3
‑
双(4
‑
羟基苯基)
‑
1(3H)
‑
异苯并呋喃酮、3,3'
‑
双(4
‑
羟基苯基)苯并吡咯酮、6
‑
(2
‑
羟苯基)
‑
哌嗪
‑3‑
(6H)
‑
酮、6
‑
(4
‑
羟苯基)
‑
哌嗪
‑3‑
(6H)
‑
酮、4
‑
(4
‑
羟基苯基)
‑
2,3
‑
二氮杂萘酮、2
‑
羟基咔唑、3
‑
羟基咔唑、9,9
‑
二(4
‑
羟基苯基)芴、6,13
‑
双三蝶烯二酚、2,5
‑
三蝶烯二酚、5,5'
‑
双(2
‑4‑
(羟基苯基)
‑
苯并咪唑)、2,6
‑
双(4
‑
羟基苯氧基)
‑
4'
‑
(2,3,4,5,6
‑
五苯基苯基)二苯甲酮结构中的一种。
[0021]所述Ar
1”选自式9、式10所示结构中的一种：
[0022][0023]式中，A1与A2各自独立地为S或O；R1与R2各自独立地选自H、NH2、NO2或C1～C5的烷基中的一种；R3与R4各自独立地选自H、苯基、4
‑
氟苯基、4
‑
氯苯基、4
‑
氨基苯基或4
‑
硝基苯基中的一种。
[0024]可选地，聚芳醚砜，包括均缩聚和共聚改性树脂。该材料具有玻璃化转变温度而无熔点，玻璃化温度Tg在190～350℃范围内。
[0025]所述聚芳醚砜选自式11、式12所示结构中的至少一种：
[0026][0027][0028]式12代表一种无定形聚芳醚砜共聚物，所述Y为砜基或羰基，n9+m3≥10，n
10
+m4≥10；
[0029]Ar2与Ar2'的结构可以相同，也可以不同。
‑
O
‑
Ar2‑
O
‑
和
‑
O
‑
Ar2'
‑
O
‑
是双酚单体HO
‑
Ar2‑
OH和HO
‑
Ar2'
‑
OH与含砜基单体亲核取代后的残基。HO
‑
Ar2‑
OH和HO
‑
Ar2'
‑
OH结构独立地选自对苯二酚、4,4'...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚合物基改性材料，其特征在于，所述聚合物基改性材料是采用原位聚合法，以高分子材料为基体，在高分子材料上聚合多巴胺制备而成；所述高分子材料与多巴胺的质量份数比为100:(1～50)。2.根据权利要求1所述的一种聚合物基改性材料，其特征在于，所述聚合物基改性材料在0.5～10m/s，0.01～10MPa条件下水摩擦系数为0.03～0.30；所述高分子材料选自聚芳醚酮、聚芳醚砜、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚苯硫醚、聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯中的至少一种，所述高分子材料的压缩强度≥100MPa。3.根据权利要求2所述的一种聚合物基改性材料，其特征在于，所述聚芳醚酮选自式1、式2、式3、式4、式5所示结构中的至少一种：式5所示结构中的至少一种：其中n1≥10，n2≥10，n3≥10，n4≥10，n5≥10。4.根据权利要求2所述的一种聚合物基改性材料，其特征在于，所述聚芳醚酮选自式6、式7、式8所示结构中的至少一种：
其中n6≥10，n7+m1≥10，n8+m2≥10所述Ar1、Ar1'独立地选自酚酞、4,4'
‑
二羟基联苯、4,4'
‑
二羟基二苯酮中的一种；所述Ar
1”选自式9、式10所示结构中的一种：式中，A1与A2各自独立地为S或O；R1与R2各自独立地选自H、NH2、NO2或C1～C5的烷基中的一种；R3与R4各自独立地选自H、苯基、4
‑
氟苯基、4
‑
氯苯基、4
‑
氨基苯基或4
‑
硝基苯基中的一种。5.根据权利要求2所述的一种聚合物基改性材料，其特征在于，所述聚芳醚砜选自式11、式12所示结构中的至少一种：
所述Y为砜基或羰基，n9+m3≥10，n
10
+m4≥10；所述Ar2、Ar2'独立地选自对苯二酚、4,4'
‑
二羟基联苯、4,4'
‑
二羟基二苯酮或4,...

【专利技术属性】
技术研发人员：周光远，曹增文，王志鹏，王红华，聂赫然，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：