一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料及其制备方法，所述减摩材料由下述重量份数配比的组分组成：基础润滑油：5～16份、丙烯酸羟基酯：20～30份、二异氰酸酯：18～28份、催化剂：0.3～0.8份、丙烯酸酯：20～40份、引发剂：1～2份、石墨：2～6份、氧化石墨烯：0.1～0.5份。本发明专利技术经过步骤1～步骤5的制备工艺，得到聚氨酯丙烯酸酯互穿网络结构与基础润滑油耦合的聚氨酯丙烯酸酯减摩材料。该发明专利技术利用互穿网络结构将基础润滑油锁合在聚氨酯丙烯酸酯基体中，提高了其摩擦磨损性能，同时具有良好的自润滑性能，可适用于航空、汽车、机械等技术领域。机械等技术领域。机械等技术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料摩擦学领域，特别涉及一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯丙烯酸酯(PUA)聚合物结合了聚氨酯和丙烯酸酯的优点，具有柔韧性、耐溶剂性、耐磨性等优异性能，广泛应用于粘合剂、涂层、泡沫、纺织品、薄膜、弹性体和橡胶等方面。尽管聚氨酯丙烯酸酯具有优异的性能，但其摩擦学性能差，限制了其在运动构件的应用，因此需要对其摩擦学性能改性。中国专利CN114773933A公开了一种耐刮擦水性光油及其制备方法，材料在固化后摩擦系数适宜且具有优异的耐刮擦性能。中国专利CN202111136143.1公开了一种高耐磨高水接触角硬化膜，用硅氧烷改性的全氟聚醚对聚氨酯丙烯酸酯进行改性，有低摩擦系数和高水接触角。中国专利CN112300689A公开了一种UV光固化涂层耐磨性的涂料配方，通过加入聚四氟乙烯，使得材料具有低摩擦系数、高耐磨特性。多孔性自润滑材料是内部构筑有大量的孔道结构，再浸入润滑油中得到多孔性含油润滑复合材料。王玉荣[摩擦学学报,2022,42(04):792
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802]等设计并制备了一种含有新型凝胶润滑剂的多孔材料，摩擦过程产生的摩擦热使得凝胶由半固态变为液态并从材料种渗出，从而实现摩擦过程的自润滑。微胶囊减摩填料粒子有效地结合了固体润滑和液体润滑的优点，以聚合物或无机物作为壳层，液体润滑剂被包覆在壳体内作为润滑油囊芯。微胶囊在受压或剪切力作用下囊壳破裂释放囊芯润滑剂，并在摩擦副材料表面上形成一层液体润滑膜。李海燕等人采用Pickering乳液聚合工艺和溶剂挥发法先后制备了PSF/SiO2[RSC Adv.,2017,7(79):50328
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50335]，PUF/CNTs[Composites Science and Technology,2018,164:120
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128]以及PS/SiO2[Journal of Colloid And Interface Science,2018,528:92
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99]双壳微胶囊。与固体润滑剂相比，液体润滑剂无疑是一种更好的摩擦学改性手段，目前常见的方式是通过微胶囊包裹或多孔材料吸附润滑油，但是多孔结构、微胶囊的引入在一定程度上会削弱基体的力学性能，由于液体润滑剂与基体材料不互溶，使液体润滑剂加入基体变得很困难。因此有必要使用其他对基体力学性能影响更小的方式将油加入聚合物基体，从而使其兼具良好力学性能与摩擦学性能。互穿网络结构是两种或两种以上的聚合物网络相互缠绕的聚合物网络结构，可以同时结合两种组分的优异性能，并且可以提高材料的力学性能。中国专利CN113786519A公开了一种光固化亲水涂层的制备方法，将亲水聚合物以分子缠结的方式分散于交联网络空隙，使得其既亲水润滑，又有良好的力学性能。中国专利CN115558060A公开了一种聚氨酯粘合剂及其制备方法，通过互穿网络体系，解决了聚氨酯粘合剂和丙烯酸酯粘合剂的缺陷，使所得到的聚合物乳液具有良好的印花性能。中国专利114958133A公开了一种生物基改性耐低温速凝沥青乳液涂料，在低温下具体有良好的柔韧性和拉伸强度。综上所述，互穿网络体系可以提高材料的力学性能。本专利技术在互穿网络结构与基础润滑油耦合的基础上，提供一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料，在具有良好的摩擦学性能的同时有较好的力学性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料及其制备方法，该专利技术使用互穿网络结构的特殊结构，将基础润滑油锁合在聚氨酯丙烯酸酯基体中，在不削弱整体力学性能的前提下，降低其摩擦系数，使其具有更好的摩擦学性能。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料及其制备方法，所述减摩材料是聚氨酯互穿网络结构与基础润滑油耦合的材料，包括基础润滑油、氧化石墨烯、聚氨酯丙烯酸酯及石墨；所述减摩材料由如下重量份数的材料组成：基础润滑油：5～16份，丙烯酸羟基酯：20～30份，二异氰酸酯：18～28份，催化剂：0.3～0.8份，丙烯酸酯：20～40份，引发剂：1～2份，石墨：2～6份，氧化石墨烯：0.1～0.5份。
[0005]所述基础润滑油为产生润滑效果的基础润滑油，为聚
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α烯烃基础油、硅油或氟油。
[0006]所述丙烯酸羟基酯为含有一个羟基官能团的丙烯酸酯，为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯；所述二异氰酸酯为具有两个异氰酸酯的单体，为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷
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二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯；催化剂为二月桂酸二丁基锡；引发剂是可引发丙烯酸酯进行自由基聚合的引发剂，为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈或光引发剂。
[0007]所述石墨为中间相，是即与聚氨酯丙烯酸酯相容又与基础润滑油相容的材料。
[0008]一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料的制备方法，所述制备方法包含如下步骤：
[0009]步骤一：按照重量份数称取如下原料：基础润滑油：5～16份，丙烯酸羟基酯：20～30份，二异氰酸酯：25～35份，催化剂：0.3～0.8份，丙烯酸酯：20～40份，引发剂：1～2份，石墨：2～6份，氧化石墨烯：0.1～0.5份；
[0010]步骤二：将氧化石墨烯、二异氰酸酯、催化剂、丙烯酸酯和基础润滑油放入容器内，并利用搅拌装置搅拌均匀后放入加热搅拌装置中在30℃～40℃下充分反应，得到反应物1；
[0011]步骤三：再向步骤二的容器中加入丙烯酸羟基酯，放入加热搅拌装置中在70℃～80℃下充分反应，得到反应物2；
[0012]步骤四：将反应物2倒出并加入引发剂、石墨，充分搅拌后的倒入模具中，并放入60～80℃保温箱中固化1h。
[0013]步骤五：从保温箱中取出并冷却至室温，得到聚氨酯丙烯酸酯互穿网络结构与基础润滑油耦合的聚氨酯丙烯酸酯减摩材料。
[0014]本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料及其制备方法，其平均摩擦系数可达到0.108，磨损率可达到6.73
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m3/N
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m，摩擦学性能优于传统的聚氨酯丙烯酸酯材料。本专利技术提供的制备方法工艺简单，操作简便，且中间产物反应物2可以长时间保存。本专利技术将基础润滑油锁合在聚合物的互穿网络结构中，在改善摩擦学性能的同时对基体力学性能未造成太大削弱。所述聚氨酯丙烯酸酯减摩材料及其制备方法，其密度极低，平均密度最低可以达到1.10696，在同样摩擦性能的条件下，可以降低设备的重量，从而降低设备的基础能耗。
附图说明
[0015]图1是一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料及其制备方法的制备流程图。
[0016]图2是本专利技术的三种实施例与其他比例材料的往复摩擦实验的摩擦系数。分别表示为GPUA(MMA)
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石墨7％
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基础润滑油19％、GPUA(MMA)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯丙烯酸酯减摩材料及其制备方法，所述减摩材料是聚氨酯互穿网络结构与基础润滑油耦合的材料，包括基础润滑油、氧化石墨烯、聚氨酯丙烯酸酯及石墨，其特征在于：所述减摩材料由如下重量份数的材料组成：基础润滑油：5～16份，丙烯酸羟基酯：20～30份，二异氰酸酯：18～28份，催化剂：0.3～0.8份，丙烯酸酯：20～40份，引发剂：1～2份，石墨：2～6份，氧化石墨烯：0.1～0.5份。2.根据权利要求1所述的减摩材料，其特征在于：所述基础润滑油为产生润滑效果的基础润滑油，为聚
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α烯烃基础油、硅油或氟油。3.根据权利要求1所述的减摩材料，其特征在于：所述丙烯酸羟基酯为含有一个羟基官能团的丙烯酸酯，为丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯；所述二异氰酸酯为具有两个异氰酸酯的单体，为异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷
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二异氰酸酯或甲苯二异氰酸酯；催化剂为二月桂酸二丁基锡；引发剂是可引发丙烯酸酯进行自由基聚合的引发剂，为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨潇，曹伟华，齐效文，范兵利，王海旺，刘长鑫，闫文皓，徐浩添，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：