一种轴承防尘罩密封件用复合材料及其制备方法技术

一种轴承防尘罩密封件用复合材料及其制备方法，属于功能型复合材料技术领域，包括以下质量百分比组分：芳纶纤维粉末3~5%，石墨烯1~3%，纳米氧化铝0.2~1%，抗氧剂0.1~0.5%，热塑性聚氨酯弹性体粒子余量。本发明专利技术的热塑性聚氨酯弹性体复合材料用于制备轴承防尘罩密封件，密封件具有高强度、高弹性、高韧性和耐高温的性能，可在高频摆动、高温条件下具有较高的使用寿命。本发明专利技术通过芳纶纤维、石墨烯、纳米氧化铝和抗氧剂的复合改性，提高了复合材料的强度、导热性和耐热性，能更好的应用在轴承防尘罩密封件中。罩密封件中。

【技术实现步骤摘要】
一种轴承防尘罩密封件用复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及功能型复合材料
，尤其涉及一种轴承防尘罩密封件用复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]热塑性聚酯弹性体（TPU）在常温下同时具有橡胶的弹性和塑料的特征，是一种介于橡胶和塑料之间的特殊材料，在加热条件下熔融粘性流动，可以像其他热塑性聚合物一样进行塑性加工。热塑性聚氨酯弹性体具有高强度、高张拉力、塑韧性好、耐磨性优良等特性，与其他聚氨酯相比具有更好的弹性，与橡胶相比具有更好的耐老化性，同时具有加工工艺简单易操作的特点，是轴承防尘罩密封件的首选材料。
[0003]然而，将热塑性聚氨酯弹性体用于制备轴承防尘罩密封件，在轴承高频摆动等工况下会出现防尘罩密封件温度过高导致老化、密封件材料磨损或产生裂纹损坏等情况。
[0004]因此，想要扩大热塑性聚氨酯弹性体在轴承防尘罩密封件中的使用范围，需对热塑性聚氨酯弹性体进行改性，制备高强度、高弹性、耐高温等综合性能优异的热塑性聚氨酯复合材料，应用于高频、高温等条件下的轴承防尘罩密封件中。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种轴承防尘罩密封件用复合材料及其制备方法，该复合材料具有较高的强度、弹性、耐温性，可用于制备轴承防尘罩密封件，用于高频、高温等工况条件。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的第一个目的是，提供一种轴承防尘罩密封件用复合材料，包括以下质量百分比组分：芳纶纤维粉末3~5%，石墨烯1~3%，纳米氧化铝0.2~1%，抗氧剂0.1~0.5%，热塑性聚氨酯弹性体粒子余量。
[0007]优选地，所述芳纶纤维粉末为经过改性的纳米对位芳纶纤维，芳纶纤维粉末的粒径为100~130μm，改性后的纳米对位芳纶纤维在保持原本纤维高强、高模量等优异性能的同时，克服了芳纶纤维本身表面光滑、化学惰性强的缺点，与聚合物具有更好的相容性。改性后纳米对位芳纶纤维的加入可提高热塑性聚氨酯弹性体复合材料的强度和韧性。
[0008]优选地，所述石墨烯为经酸化改性后的石墨烯，石墨烯具有优异的热学和力学性能，本申请对石墨烯进行酸化，提高石墨烯与聚合物的相容性。石墨烯具有较高的导热系数，将改性后的石墨烯添加到热塑性聚氨酯弹性体复合材料中，提高的复合材料的力学性能和导热性。
[0009]优选地，纳米氧化铝为经硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝，平均粒径为20
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30nm，经硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝的加入可进一步提高复合材料的导热性，另外纳米粒子的加入可有效提高复合材料的强度和韧性。
[0010]优选地，抗氧剂选用抗氧剂1010，提高复合材料在高温条件下的抗氧化性能，提高复合材料的稳定性。
[0011]本专利技术的第二个目的是提供一种轴承防尘罩密封件用复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤S1：将二甲基亚砜、对位芳纶纤维和氢氧化钾放入烧瓶中，二甲基亚砜、对位芳纶纤维和氢氧化钾的质量比为500:5:2，将上述混合物在室温下搅拌7天，得到纳米对位芳纶纤维溶液。
[0012]步骤S2：将浓盐酸和质量分数为65%的硝酸按体积比3:1配制成混合酸溶液，向混合酸溶液中加入石墨烯，在100℃条件下搅拌回流酸化6小时，随后加入蒸馏水稀释溶液经过过滤以及多次蒸馏水冲洗后得到酸化改性的石墨烯，将得到的改性后的石墨烯放入真空干燥箱中80℃干燥6小时，得到改性后的石墨烯备用。
[0013]步骤S3：将纳米氧化铝粒子分散在无水乙醇中，搅拌30分钟至分散均匀，得到纳米氧化铝分散液，滴加冰醋酸调节溶液pH值至3
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4之间；按照纳米氧化铝粒子质量百分比1
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3%的比例，在搅拌条件下，将硅烷偶联剂缓慢滴加到纳米氧化铝分散液中，搅拌60分钟；离心，用无水乙醇洗涤离心三次后用水洗涤离心三次，而后在110℃真空干燥箱中干燥1
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2小时。
[0014]步骤S4：将热塑性聚酯弹性体在80℃真空干燥箱中，烘干6小时。
[0015]步骤S5：按照TPU（热塑性聚酯弹性体）：DMF （N,N
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二甲基甲酰胺）为1:1 的质量比，在80 ℃水浴条件下将TPU加入到DMF中并保持2 小时，然后用搅拌棒将TPU和DMF 充分混合，得到TPU/DMF混合溶液。
[0016]步骤S6：将改性后的石墨烯、经硅烷偶联剂改性后的纳米氧化铝粒子、抗氧剂1010加入到TPU/DMF混合溶液中搅拌均匀，再将纳米对位芳纶纤维溶液分多次加入到TPU/DMF混合溶液中进行搅拌均匀，将混合均匀的混合溶液静置消泡8小时后在80℃的烘箱中烘干，得到TPU复合材料。
[0017]步骤S7：将烘干后的TPU复合材料放入粉碎机中进行造粒处理，得到TPU复合粒子。
[0018]步骤S8：将烘干后的TPU复合粒子采用注塑机注塑成型，注塑温度为180~220℃，得到用于轴承防尘罩密封件的热塑性聚氨酯弹性体复合材料。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下效益：1、本专利技术采用经酸化改性的石墨烯、经硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝、纳米对位芳纶纤维、抗氧剂对热塑性聚氨酯弹性体进行复合改性，提高热塑性聚氨酯弹性体的力学性能和导热性。
[0020]2、经酸化改性后的石墨烯表面具有活化官能团，可与热塑性聚氨酯弹性体的官能团之间发生氢键等相互作用，使得石墨烯与热塑性聚氨酯弹性体有好的相容性和界面相互作用，石墨烯具有好的力学强度和导热性，经酸化改性后的石墨烯加入有效提高了复合材料的强度、韧性和导热性。
[0021]3、本申请加入了经硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝粒子，纳米氧化铝本身具有好的导热性和耐高温性，经硅烷偶联剂改性的纳米氧化铝具有好的分散性，可均匀的分散在热塑性聚氨酯弹性体中，发挥了纳米粒子的尺寸效应，实现了对复合材料的增强、增韧作用。
[0022]4、另外，本申请还加入了纳米对位芳纶纤维，纳米对位芳纶纤维发挥了芳纶纤维高强度、高模量的作用，另外纳米对位芳纶纤维与复合材料具有更好的相容性。有机柔性纤
维的加入，有效提高了复合材料的强度和韧性，在高频曲挠工况下，柔性有机纤维与热塑性聚氨酯基体材料不会发生相分离，提高了复合材料的使用寿命。
[0023]5、此外，本申请还添加了一定量的抗氧剂，防止复合材料的高温条件下氧化分解，提高复合材料的耐热性和热稳定性。
[0024]本专利技术的热塑性聚氨酯弹性体复合材料用于制备轴承防尘罩密封件，密封件具有高强度、高弹性、高韧性和耐高温的性能，可在高频摆动、高温条件下具有较高的使用寿命。本专利技术通过芳纶纤维、石墨烯、纳米氧化铝和抗氧剂的复合改性，提高了复合材料的强度、导热性和耐热性，能更好的应用在轴承防尘罩密封件中。
具体实施方式
[0025]以下对本专利技术的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本专利技术是实力的说明并不用于限定本专利技术的保护范围。
[0026]对位芳纶纤维粉末，采购自仙谷高科技有限公司，型号为XGPF1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴承防尘罩密封件用复合材料，其特征是，包括以下质量百分比的组分：芳纶纤维粉末3~5%、石墨烯1~3%、纳米氧化铝0.2~1%、抗氧剂0.1~0.5%、热塑性聚氨酯弹性体粒子余量。2.根据权利要求1所述的一种轴承防尘罩密封件用复合材料，其特征是，所述芳纶纤维粉末为经过改性的纳米对位芳纶纤维。3.根据权利要求1所述的一种轴承防尘罩密封件用复合材料，其特征是，所述石墨烯为经酸化改性后的石墨烯。4.根据权利要求1所述的一种轴承防尘罩密封件用复合材料，其特征是，所述纳米氧化铝的平均粒径为20
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30nm。5.根据权利要求4所述的一种轴承防尘罩密封件用复合材料，其特征是，所述纳米氧化铝为经硅烷偶联剂改性后的纳米氧化铝。6.根据权利要求1所述的一种轴承防尘罩密封件用复合材料，其特征是，所述抗氧剂为抗氧剂1010。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的一种轴承防尘罩密封件用复合材料的制备方法，其特征是，包括：按照TPU：DMF 为1:1 的质量比，在水浴条件下将TPU加入到DMF中并保持，然后将TPU和DMF 充分混合，得到TPU/DMF混合溶液中；将石墨烯、纳米氧化铝粒子、抗氧剂加入到TPU/DMF混合溶液中搅拌均匀；再将芳纶纤维粉末制成的芳纶纤维溶液分多次加入到TPU/DMF混合溶液中进行搅拌均匀，静置消泡后在烘箱中烘干，...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：江苏希西维轴承有限公司，
类型：发明
国别省市：