【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于材料领域，涉及一种固油润滑材料，具体涉及一种梯度孔隙多孔复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、近年来，国家对工业领域节能环保要求的越来越高，机械装备及其结构件在设计、制造和应用过程中，要求高节能、高环保及绿色化生产。其中，降低机械结构件的摩擦磨损是实现这一提倡的重要措施。目前，降低金属摩擦副之间摩擦磨损的主要方式为注入润滑油，但这种润滑方式会受限于苛刻应用工况，例如高真空、高负载和高低温。因此，固体润滑和固液润滑应运而生。
2、固体润滑材料主要由高分子基体相与增强相及润滑相复合而成。增强相包括零维、一维和二维纳米材料，以及宏观无机/有机纤维类填料。润滑相包括无机类石墨层状二维构型材料，有机聚四氟乙烯、超高分子量聚乙烯自润滑材料。这类材料相对于金属基油润滑体系，存在摩擦系数较高，长时间服役过程大量磨屑产生的缺陷。固油润滑材料则很好的结合了固体支撑性和润滑油流体润滑特性，规避了金属基油润滑体系油渗漏污染及需额外配置供油结构部件的缺陷。特别适用于航天航空中零件不易更换的苛刻操作应用环境中，具备降低成本，简化设计的优势。
3、固油润滑材料主要由高分子多孔基体及润滑油组成，高分子多孔基体呈多孔贯通形态，通过真空油浸，得到富含润滑油的固液润滑复合材料。高分子多孔基体中的孔穴和孔径作为润滑油的储存体和输送通道，在摩擦副相对运动时，离心效应驱动孔穴润滑油沿微孔径渗出摩擦界面提供油膜润滑。当停止运动时，摩擦界面润滑油在毛细管作用力下重新被吸附到高分子基体孔隙中，进而实现长效润滑作用。高分子储油基体具备比重小、
技术实现思路
1、为克服以上缺点，本专利技术的一个目的是提供一种梯度孔隙多孔复合材料，能够规避现有多孔材料高储油率和高保油率之间的矛盾，达到兼具良好储油保油性能，实现固油润滑复合材料的长效润滑。
2、本专利技术的另一个目的是提供一种梯度孔隙多孔复合材料的制备方法，采用两次不同参数的热压烧结来在工作层内产生梯度多孔，达到梯度孔隙多孔复合材料所限定的孔隙分布要求，降低制作工艺成本。
3、为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：
4、本专利技术提供一种梯度孔隙多孔复合材料，为采用热塑性高分子材料热压制成的多孔聚合物，所述多孔聚合物包括油储层和位于油储层表面的工作层，所述工作层表面为摩擦界面，所述工作层在其法向上孔隙大小梯度减小。
5、本专利技术通过改变热成型温度、压力和工序等参数，使得工作层在其法向上孔隙大小梯度减小，这样整个材料在作为摩擦副时，能够通过较大孔隙的油储层吸收大量润滑油(矿物润滑油或合成润滑油)，在频繁启停、高速回转运动的应用场景下，通过孔隙大小梯度减小的工作层能够将润滑油锁紧在油储层内，起到较好的保油效果，同时润滑油能够在工作层上微孔毛细作用下长期持续渗出润滑油，提高摩擦界面的润滑效果。本专利技术在具备大孔隙材料的吸油能力同时，还在在高转速和高接触压力下具有较高的保油率，完美解决了现有技术中高储油量和高保油率不可兼得的问题。
6、进一步的，所述多孔聚合物孔隙率22-28％，孔径分布范围为0.005-400μm。整个材料在该孔隙率和孔径分布范围下能够得到较好的储油能力和保油率，针对大多数场景和润滑油具有实际使用价值。
7、进一步的，所述工作层的厚度为0.1-2mm，孔隙孔径分布范围为0.005-0.1μm。工作层厚度过大和过小均不合适，厚度过大，保油率虽然较高，但是油储层内的润滑油难以渗出来，满足不了摩擦界面的润滑要求，厚度过小，即使形成了梯度孔隙也难以维持较好的保油率；孔隙分布同样如此，在满足孔隙梯度情况下，过小孔径造成润滑油渗出困难，过大孔径造成保油率难以提高，因此厚度和孔隙孔径分布同时选择在合适的范围才能满足本专利技术要求，并且根据润滑油种类和转速大小进行相应调整，具体是满足润滑性能要求情况下最高保油率时的厚度和孔隙孔径组合为最佳参数。
8、进一步的，所述油储层的孔隙孔径分布范围为2-400μm。该孔径范围间距较大储油能力和材料强度，空隙过小，储油能力不足，空隙过大，材料强度不足以支撑转轴的结构件或者无法承受摩擦界面的正压力。
9、进一步的，所述热塑性高分子材料为热塑性聚酰亚胺聚合物。
10、另一方面，本专利技术提供一种梯度孔隙多孔复合材料的制备方法，包括以下步骤：
11、选择不同玻璃化温度的热塑性聚酰亚胺聚合物粉末分别作为油储层原料和工作层原料，且油储层原料的玻璃化温度大于工作层原料的玻璃化温度；
12、将油储层原料进行第一次常温压制，得到油储层冷坯体；
13、将工作层原料敷设于油储层冷坯体上，进行第二次常温压制，得到复合冷坯体；
14、对复合冷坯体进行定容烧结，定容烧结的温度大于油储层原料的玻璃化温度；定容烧结时，复合冷坯体内的小分子物质高温作用下逐渐热膨胀，随同空气小分子向外扩散冲刷使孔穴之间贯通为彼此相连的孔道，热压冷却后得到多孔复合预坯体；所得多孔复合预坯体具有大孔隙率和大孔径，并且孔径分布均匀的特点；
15、将多孔复合预坯体进行热压复烧，热压复烧的温度在油储层原料、工作层原料的玻璃化温度之间，热压复烧时，多孔复合预坯体的工作层为处于表面层的大孔隙架构，在压应力作下，沿压力方向的孔隙架构所承受的应力产生逐级衰减效应，工作层由内至外沿逆应力方向的孔隙受应力作用越来越大，进而产生孔隙逐渐变小的梯度孔隙结构，热压烧结冷却后得到梯度孔隙多孔复合材料。
16、进一步的，所述工作层原料为热塑性聚酰亚胺交替聚合物(粉末态)，化学结构由4,4'-氧双邻苯二甲酸酐(odpa)和4,4'-二氨基二苯醚(oda)组成，玻璃化温度267℃，粉末粒径为20-60μm，购自海市合成树脂研究所。
17、进一步的，油储层原料为热塑性聚酰亚胺嵌段聚合物(粉末态)。
18、更进一步的，所述聚酰亚胺玻璃化温度为330-360℃，其化学结构由提供塑化成型性的聚酰亚胺软段ⅰ和赋予高温耐受性聚酰亚胺硬段ⅱ构成的嵌断共聚物，所述聚酰亚胺软段ⅰ由二苯甲酮四羧酸二酐(btda)和二苯甲烷二异氰酸酯本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种梯度孔隙多孔复合材料，为采用热塑性高分子材料热压制成的多孔聚合物，其特征在于，所述多孔聚合物包括油储层和位于油储层表面的工作层，所述工作层表面为摩擦界面，所述工作层在其法向上孔隙大小梯度减小。
2.根据权利要求1所述梯度孔隙多孔复合材料，其特征在于，所述多孔聚合物孔隙率22-28％，孔径分布范围为0.005-400μm。
3.根据权利要求1所述梯度孔隙多孔复合材料，其特征在于，所述工作层的厚度为0.1-2mm，孔隙孔径分布范围为0.005-0.1μm。
4.根据权利要求1所述梯度孔隙多孔复合材料，其特征在于，所述油储层的孔隙孔径分布范围为2-400μm。
5.根据权利要求1-4任意一项所述梯度孔隙多孔复合材料，其特征在于，所述热塑性高分子材料为热塑性聚酰亚胺聚合物。
6.一种权利要求5所述梯度孔隙多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.一种权利要求6所述梯度孔隙多孔复合材料的制备方法，其特征在于，第一次常温压制的压力为20-30MPa，第二次常温压制的压力为30-50MPa，压制后复合
8.一种权利要求6所述梯度孔隙多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述油储层原料的玻璃化温度为330-360℃，工作层原料的玻璃化温度比油储层原料的玻璃化温度低50-100℃。
9.一种权利要求6所述梯度孔隙多孔复合材料的制备方法，其特征在于，定容烧结时，烧结温度为油储层原料的玻璃化温度以上40-70℃，烧结温度下定容保温一段时间后冷却至常温。
10.一种权利要求6所述梯度孔隙多孔复合材料的制备方法，其特征在于，热压复烧时，升温速度小于第一热压烧结，烧结温度为工作层原料的玻璃化温度以上10-20℃，烧结压力为10-20MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种梯度孔隙多孔复合材料，为采用热塑性高分子材料热压制成的多孔聚合物，其特征在于，所述多孔聚合物包括油储层和位于油储层表面的工作层，所述工作层表面为摩擦界面，所述工作层在其法向上孔隙大小梯度减小。
2.根据权利要求1所述梯度孔隙多孔复合材料，其特征在于，所述多孔聚合物孔隙率22-28％，孔径分布范围为0.005-400μm。
3.根据权利要求1所述梯度孔隙多孔复合材料，其特征在于，所述工作层的厚度为0.1-2mm，孔隙孔径分布范围为0.005-0.1μm。
4.根据权利要求1所述梯度孔隙多孔复合材料，其特征在于，所述油储层的孔隙孔径分布范围为2-400μm。
5.根据权利要求1-4任意一项所述梯度孔隙多孔复合材料，其特征在于，所述热塑性高分子材料为热塑性聚酰亚胺聚合物。
6.一种权利要求5所述梯度孔隙多孔复合材料的制备方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾丹，万长鑫，詹胜鹏，段海涛，李健，杨田，马利欣，
申请(专利权)人：湖北隆中实验室，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。