一种低动摩擦系数的密封件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低动摩擦系数的密封件，该密封件以一种改性TPU树脂为主体、以抗氧剂及光稳定剂为助剂制备所得。其中，所述改性TPU树脂分子中嵌有一种具有特定结构的环己二胺，该环己二胺螯合有金属铂，该种结构的存在可以有效分散摩擦产生的大部分热量，提高了所述密封件的结构稳定性。另外，环己烷还增大了树脂分子间的空间位阻，降低了内聚力，提高了所述密封件的润滑性，降低其动摩擦系数。降低其动摩擦系数。

【技术实现步骤摘要】
一种低动摩擦系数的密封件及其制备方法


[0001]本专利技术属于密封
，特别涉及一种低动摩擦系数的密封件及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，应用于大型电机轴承座的密封件通常由一个密封挡圈和个密封环组合而成，轴承座内温度一般在80
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100℃之间，电机工作时，主轴高速转动，至使轴承座内温度升高，润滑油发生流动，这就要求密封件必须挡住流动的油脂，防止泄漏；而这种轴承座是采用特种方法制成的，一旦发生泄漏，就必须进行更换维修；而且，所使用的密封件都是由超高分子聚乙烯或者是由聚四氟乙烯制成的，聚四氟乙烯产品具有极佳的耐磨，耐高温、抗腐蚀性能，其缺点是随着温度变化而工件尺寸变化较大，而超高分子量聚乙烯的耐高温性能差。
[0003]由超高分子聚乙烯或者是由聚四氟乙烯制成的密封件都有一个共同的缺点，就是随着温度的变化，密封件的尺寸变形大，使用寿命短。由于电机轴承座多为庞大复杂，更换维修一次的费用大，停机时间长，这就要求密封件必须具有耐老化、耐油、耐磨，能长期在高温中工作，并保持尺寸稳定性。以此来保证电机在长时间的工作中具有较好的密封效果，满足设备正常无泄漏运行的需要。
[0004]热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种由柔性链段和刚性链段组成，在低温下具有橡胶弹性，升高温度时又能塑化成型的高分子合成材料。TPU具有良好的加工性能，硬度范围宽，耐油、耐溶剂、耐磨，是密封件材料的良好选择。但普通的TPU密封件耐热性能较差，使用寿命较短。未经改性的TPU材料由于其分子链的线性结构，在高温环境下，分子链在压缩过程中很容易产生很多不可逆的滑动，产生了不可逆的压缩形变，造成压缩永久形变值偏大和摩擦力增大，而橡胶密封件的摩擦磨损性能直接影响其密封性和阀门产品寿命可靠性。通过物理或化学方法对TPU材料进行改性是提高其密封件制品综合性能，延长其使用寿命的重要方法。
[0005]公开号为CN 102127293的专利披露了一种热塑性聚氨酯液压密封圈材料配方及其生产工艺，该种材料以TPU为主要原料，添加了碳酸钙、硅酸钙、硅酸锌、纳米二氧化硅、交联剂及增塑剂等，然后利用将材料注塑成型，生产出的热塑性聚氨酯液压密封圈在耐高温、高压和使用寿命上有了较大幅度的提高。但其摩擦性能并未有较好的改善，在使用过程中，由于磨损造成的摩擦系数变大，影响其密封性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有低动摩擦系数的密封件及其制备方法，所述密封件包含一种改性TPU树脂，该改性TPU树脂作为所述密封件的主体部分，其分子链中含有的金属铂及环己二胺与TPU中自带的酰胺剂聚合单元结构交替聚合，一方面，能够分散摩擦所带来的大部分热量，提高所述密封件的结构稳定性；另一方面，能够增大空间位阻，降低内聚力，提高所述密封件的润滑性。
[0007]一种具有低动摩擦系数的密封件，按质量百分比计，包含以下原料：改性TPU树脂99
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99.8％，抗氧剂0.1
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0.5％和光稳定剂0.1
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0.5％。
[0008]在本专利技术的一些实施方式中，所述改性TPU树脂的制备方法包含如下步骤：将真空除水后的聚酯多元醇与扩链剂和催化剂在反应容器中于60
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90℃下混合形成溶液A，然后取芳香族二异氰酸酯加入溶液A中混合，将反应体系于反应温度下保持，每隔1
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2h向其中加入具有式I所述结构的改性剂并搅拌均匀；最后将所得产物烘干即得所述改性TPU；
[0009][0010]其中，M表示铂族金属Pt，R1和R2各自独立地表示碳原子数为1
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3的烷基，R3表示同时被氨基和羧基取代的亚乙基或亚丙基。氨基上所取代的烷基作为支链，其碳链越长，所形成的空间位阻越大。虽然有利于降低TPU聚合物分子间的内聚力，提升其润滑性，但较长的烷基也会在制备所述改性剂时影响酯基与金属铂的结合，使得所述改性剂对TPU的作用性能大大降低。因此，R1和R2宜选取碳原子数为1
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3的烷基。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述聚酯多元醇为己二酸系聚酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯二元醇中的至少一种；所述聚酯多元醇的数均分子量为1000
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3000。所述己二酸系聚酯多元醇具体可以选择：浙江华峰新材料有限公司的PE
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1010、PE
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1020、PE
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1020L、PE
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1030、PE
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3010、PE
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3020、PE
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3030等；所述聚己内酯多元醇具体可以选择英杰维特功能材料有限公司的CAPA2100、CAPA2200、CAPA2302、CAPA2402、CAPA2100A、CAPA2101A、CAPA2200A、CAPA2201A、CAPA2302A等；所述聚碳酸酯二元醇具体可以选择元利化学集团股份有限公司的YH
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106、YH206、YC
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1565、YC
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2565等。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述扩链剂为乙二醇、1,4
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丁二醇、1,2
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丙二醇、新戊二醇、1,6
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己二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油中的至少一种。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述芳香族二异氰酸酯为4,4
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述改性剂的制备方法包含如下步骤：
[0015]S1：将卤亚铂酸盐溶于去离子水后，与反应容器中的有机溶剂混合，边搅拌边加入具有式II所述结构的环己二胺，搅拌后静置分层，收集有机相；
[0016][0017]S2：向上述有机相中加入去离子水及有机溶剂，同时加入天冬氨酸、谷氨酸及其盐
类中的一种化合物，持续搅拌，然后加入可溶性银盐继续反应；
[0018]S3：反应结束，去除沉淀，对过滤液进行减压浓缩，去除水分及有机溶剂，即得所述改性剂。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述S1中，卤亚铂酸盐与所述环己二胺的投加摩尔比为1:1
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2；所述S2中，天冬氨酸、谷氨酸及其盐类中的一种在反应中的添加量为所述卤亚铂酸盐摩尔量的2.5
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3倍；可溶性银盐为硝酸银、氯酸银、高氯酸银中的一种，添加量为所述卤亚铂酸盐摩尔量的4
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5倍。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，制备所述改性TPU树脂时，所述聚酯多元醇、芳香族二异氰酸酯、扩链剂和改性剂的投加摩尔比为1.5
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3:1
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1.5:3.5:0.2
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0.5。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述密封件中包含的抗氧剂为叔丁基酚类抗氧剂中的至少一种，具体可以选自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有低动摩擦系数的密封件，其特征在于，按质量百分比计，包含以下原料：改性TPU树脂99
‑
99.8％，抗氧剂0.1
‑
0.5％和光稳定剂0.1
‑
0.5％。2.根据权利要求1所述密封件，其特征在于，所述改性TPU树脂的制备方法包含如下步骤：将真空除水后的聚酯多元醇与扩链剂和催化剂在反应容器中于60
‑
90℃下混合形成溶液A，然后取芳香族二异氰酸酯加入溶液A中混合，将反应体系于反应温度下保持，每隔1
‑
2h向其中加入具有式I所述结构的改性剂并搅拌均匀；最后将所得产物烘干即得所述改性TPU；其中，M表示铂族金属Pt，R1和R2各自独立地表示碳原子数为1
‑
3的烷基，R3表示同时被氨基和羧基取代的亚乙基或亚丙基。3.根据权利要求2所述密封件，其特征在于，所述聚酯多元醇为己二酸系聚酯多元醇、聚己内酯多元醇和聚碳酸酯二元醇中的至少一种；所述扩链剂为乙二醇、1,4
‑
丁二醇、1,2
‑
丙二醇、新戊二醇、1,6
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己二醇、一缩二乙二醇、一缩二丙二醇、甘油中的至少一种。4.根据权利要求2所述密封件，其特征在于，所述芳香族二异氰酸酯为4,4
‑
二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种。5.根据权利要求2所述密封件，其特征在于，所述改性剂的制备方法包含如下步骤：S1：将卤亚铂酸盐溶于去离子水后，与反应容器中的有机溶剂混合，边搅拌边加入具有式II所述结构的环己二胺，搅拌后静置分层，收集有机相；S2：向上述有机相中加...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玮，张强，贾磊磊，包自强，
申请(专利权)人：山东雷德新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：