一种橡胶动密封件表面复合薄膜的构筑方法技术

本发明专利技术提供一种橡胶动密封件表面复合薄膜的构筑方法，步骤一：橡胶表面功能化；步骤二：橡胶表面活化；步骤三：橡胶表面Ni

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶动密封件表面复合薄膜的构筑方法


[0001]本专利技术属于材料
，尤其涉及一种橡胶动密封件表面复合薄膜的构筑方法。

技术介绍

[0002]橡胶动密封件广泛应用于各种工程系统中，以避免润滑油或储存介质泄漏，并防止外界污垢或水进入。然而，在高载高速的滑动接触模式下，橡胶动密封件表现出高摩擦和严重磨损，同时受到腐蚀介质的侵蚀，从而降低了密封系统的可靠性和寿命。
[0003]解决该问题的三种方案分别是：外部润滑、橡胶涂层或橡胶基体中添加纳米颗粒。外部润滑是采用润滑油或脂，但油是污染源并需要定期补充。橡胶体中添加纳米颗粒通常会恶化弹性体的力学性能，降低韧性。因此，橡胶涂层似乎成为最有希望的解决方案，如橡胶表面制备类金刚石碳(DLC)薄膜。然而，橡胶表面类金刚石薄膜的工业化应用面临以下几个难题：薄膜制备技术昂贵，如采用磁控溅射和等离子体增强化学气象沉积；橡胶表面全方位薄膜沉积工艺复杂，耗时较长；类金刚石碳薄膜高应力削弱了膜基结合力强度。
[0004]基于上述方法不足，橡胶表面化学镀润滑防腐型N i
‑
P薄膜将是另一种解决思路。事实上，在金属表面化学镀N i
‑
P薄膜已被广泛应用于防护金属零件的腐蚀和磨损。如果这种技术从金属基体上应用到聚合物基体，将直接破解橡胶表面类金刚石薄膜的工业化应用面临的难题。难点是，化学镀N i
‑
P的反应属于自催化异相反应，故橡胶表面需要构筑活化位点促使溶液中的金属离子还原成金属，并沉积到工件表面，但橡胶体不同于金属材质，无法采用常规离子吸附等方式构建该活化层。因此，需要设计新途径构筑该活化层，以确保优异的膜基结合力和复合薄膜的减摩防腐功效。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种橡胶动密封件表面复合薄膜的构筑方法。
[0006]一种橡胶动密封件表面复合薄膜的构筑方法，包括：
[0007]步骤一：橡胶表面功能化
[0008]将橡胶样品浸泡在体积比为100:3～8:2～6的蒸馏水、次氯酸钠和盐酸(质量分数37％)的混合溶液中；待一段时间后，然后用蒸馏水冲洗。
[0009]步骤二：
[0010]首先将盐酸多巴胺粉末溶解于Tris缓冲溶液；其次加入质量比1:12的氯化钯和氯化铵，制备活化溶液；最后将步骤一中的氯化橡胶样品浸泡在该活化溶液中，持续搅拌5小时。室温下橡胶表面沉积Pd
‑
PDA层，并用蒸馏水彻底冲洗松散的沉积物。
[0011]步骤三：
[0012]二维材料负载NiSO4纳米粒子
[0013]首先将NiSO4纳米粒子和细化的二维纳米材料以质量比为3:1溶解于Tris缓冲溶
液,超声混合溶解；其次加入盐酸多巴胺粉末(1mg/mL),搅拌均匀；待24小时后，洗涤、过滤、干燥得到二维材料表面嫁接NiSO4复合材料。
[0014]步骤四：
[0015]橡胶表面Ni
‑
P基薄膜制备
[0016]制备碱性Ni
‑
P复合二维材料溶液，由50g
·
L
‑1C6H5O7(NH4)3、10g
·
L
‑1NH4Cl、20g
·
L
‑1NiSO4·
6H2O、10g
·
L
‑1二维材料
‑
NiSO4·
6H2O和20g
·
L
‑1NaH2PO2·
H2O组成。最后，将步骤2中的氯化橡胶样品置于碱性Ni
‑
P复合二维材料溶液化学镀，pH为10.5，温度90℃，时间20
‑
35分钟。利于Ni
‑
P化学镀过程携带二维纳米材料共沉积在橡胶表面得到Ni
‑
P基复合薄膜。
[0017]进一步地，步骤一中的橡胶样品为：丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、硅橡胶和乙丙橡胶等。
[0018]进一步地，步骤一中的一段时间是10
‑
30分钟。
[0019]进一步的，步骤二中Tris缓冲溶液的浓度是10mM,pH为8.5。
[0020]进一步的，步骤二中，氯化钯和氯化铵浓度分别是1.0g/L和12.0g/L。
[0021]进一步的，步骤三中，二维材料为：六方氮化硼、氧化石墨烯、MXene等。
[0022]进一步的，步骤三中，多巴胺改性促使二维材料表面嫁接NiSO4纳米粒子，应用溶液为Tris缓冲溶液。
[0023]进一步的，由橡胶动密封件表面复合薄膜的构筑方法制得的橡胶表面耐腐蚀抗磨损型Ni
‑
P复合薄膜。
[0024]进一步的，橡胶表面Ni
‑
P复合薄膜在润滑和防腐方面的应用。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026]1、橡胶表面功能化、即氯化，利于增加橡胶润湿性和粗糙度，强化膜基结合力；同时，氯化过程对环境的破坏力较小。
[0027]2、利用多巴胺对金属表现出强烈的亲和力，为聚合物表面沉积多价金属离子(Ag
+
、Cu
2+
、Ni
2+
、pd
2+
等)创造了条件。该绿色方法为后续化学镀Ni
‑
P基复合薄膜创造了多个结合位点，如邻醌、羧基、氨基、亚胺和苯酚等。
[0028]3、硬质Ni
‑
P基涂层不改变橡胶体的粘弹性，反复弯折不会脱落。
[0029]4、Ni
‑
P薄膜中引入二维纳米润滑材料，可优化薄膜的摩擦学性能和腐蚀性能。
[0030]5、本专利技术不依赖橡胶体的形状而改变制备工艺，对工业化应用将是优异的选择。
[0031]6、本专利技术使用的装置简易，方便操作，可全方位、大面积低成本实现橡胶制备Ni
‑
P复合薄膜。
附图说明
[0032]图1为本专利技术橡胶制备Ni
‑
P基薄膜流程示意图；
[0033]图2(a)为本专利技术二维六方氮化硼表面嫁接NiSO4的形貌图；
[0034]图2(b)为本专利技术二维六方氮化硼表面嫁接NiSO4的EDS图；
[0035]图3(a)为本专利技术原始橡胶形貌图；
[0036]图3(b)为橡胶表面Ni
‑
P基薄膜形貌图。
具体实施方式
[0037]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]实施例1
[0039]如图1所示，本实施例提供一种橡胶动密封件表面复合薄膜的构筑方法，包括以下步骤：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种橡胶动密封件表面复合薄膜的构筑方法，其特征在于，包括：步骤一：将橡胶样品浸泡在体积比为100:3～8:2～6的蒸馏水、次氯酸钠和盐酸(质量分数37％)的混合溶液中；待一段时间后，然后用蒸馏水冲洗；步骤二：首先将盐酸多巴胺粉末溶解于Tris缓冲溶液；其次加入质量比1:12的氯化钯和氯化铵，制备活化溶液；最后将步骤一中的氯化橡胶样品浸泡在活化溶液中，持续搅拌5小时，室温下橡胶表面沉积Pd
‑
PDA层，并用蒸馏水彻底冲洗松散的沉积物；步骤三：首先将NiSO4纳米粒子和细化的二维纳米材料以质量比为3:1溶解于Tris缓冲溶液,超声混合溶解；其次加入盐酸多巴胺粉末(浓度1mg/mL),搅拌均匀；待24小时后，洗涤、过滤、干燥得到二维材料表面嫁接NiSO4复合材料；步骤四：将步骤二的橡胶表面沉积Pd
‑
PDA的氯化橡胶，置于碱性Ni
‑
P复合二维材料溶液中化学镀，pH为10.5，温度90℃，时间20
‑
35分钟，得到Ni
‑
P基复合薄膜；其中，碱性Ni
‑
P复合二维材料溶液由50g
·
L
‑1C6H5O7(NH4)3、10g
·
L
‑1NH4Cl、20g
·
L
‑1NiSO4·
6H2O、10g
·
L
‑1二维材料

【专利技术属性】
技术研发人员：白常宁，张俊彦，张兴凯，廖万达，高凯雄，
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：