【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及聚合物材料领域，具体地涉及一种聚氨酯复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、聚氨酯密封因其优异的耐油性、耐磨性和力学性能被应用于盾构主驱动密封系统，但由于聚氨酯密封内生热较大，耐高温性能较差，从而导致其在高温条件下力学性能和耐磨性能显著下降，这大大限制了其在高转速、高承压条件下的应用。
2、目前盾构用聚氨酯密封长期使用温度仅为70℃，当服役温度进一步升高时，聚氨酯密封性能会大幅衰减，造成密封失效，因此需要在保证聚氨酯密封综合性能的前提下，进一步提高耐温性能,同时减小摩擦生热。现有的技术主要以提高材料的耐热性能为主，耐磨性能不佳且成型工艺较为复杂，难以实现批量生产应用。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种聚氨酯复合材料及其制备方法和应用。本专利技术的聚氨酯复合材料具有良好的耐热性、耐磨性和综合力学性能，进一步地可以解决现有盾构主驱动聚氨酯密封产品无法应用于高转速、高承压工况的问题。
2、为了实现上述的目的，根据本专利技术的第一方面，提供了一种聚氨酯复合材料，以质量份数计，所述聚氨酯复合材料的制备原料包括：聚氨酯预聚体100份，扩链剂5～15份，二硫化钼5～10份；
3、其中，所述扩链剂包括对苯二酚二羟乙基醚；
4、所述聚氨酯预聚体的制备原料包括聚碳酸酯二醇和1,5-萘二异氰酸酯。
5、在本专利技术所涉及的制备原料中，聚碳酸酯二醇的分子特征结构是碳酸酯基，极性较大，由它制
6、1,5-萘二异氰酸酯熔点高，分子刚性、规整性和对称性高，可从根本上提高聚氨酯的微相分离程度，所制得的聚氨酯弹性体具有优异的力学性能、耐磨性能、耐热性能和动态力学性能。
7、二硫化钼因极低的层间剪切力、高比表面积、强吸附性等特点，可被用做润滑改性剂来提高聚氨酯弹性体的自润滑性能。
8、对苯二酚二羟乙基醚作为含有苯环的小分子扩链剂，能够提高聚氨酯复合材料的耐热性。
9、在本专利技术一些优选的实施方式中，所述二硫化钼的粒径为300nm～5um。不同粒径的大小的二硫化钼对自润滑性的改善有不同效果。
10、在本专利技术一些优选的实施方式中，所述扩链剂还包括间苯二酚二羟乙基醚。对苯二酚二羟乙基醚熔点高，结晶性强，工艺性能较差，而间苯二酚二羟乙基醚熔点较低，二者混合扩链在保证聚氨酯物理性能的同时改善工艺性能。
11、在本专利技术一些优选的实施方式中，以质量份数计，所述对苯二酚二羟乙基醚和所述间苯二酚二羟乙基醚的质量比为(5～10)：(1～5)。
12、在本专利技术一些优选的实施方式中，所述聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000。
13、在本专利技术一些优选的实施方式中，所述聚碳酸酯二醇和所述1,5-萘二异氰酸酯的质量比为100：(30～50)。
14、根据本专利技术的另一方面，还提供了一种上述的聚氨酯复合材料的制备方法，包括：
15、使聚碳酸酯二醇和1,5-萘二异氰酸酯发生反应，得到聚氨酯预聚体；
16、将所述聚氨酯预聚体和二硫化钼混合，其次进行脱泡处理，得到胶料；
17、将所述胶料与扩链剂混合，进行成型加工处理，得到所述聚氨酯复合材料。
18、在本专利技术一些优选的实施方式中，在使所述聚氨酯预聚体和所述二硫化钼混合后，进行离心处理；
19、优选地，所述离心处理的转速为500～800r/min，时间为10～15min。
20、根据上述的条件进行离心处理后，大部分二硫化钼集中于物料的底端位置。根据这样的方法，有利于在浇注成型时使二硫化钼集中分布于聚氨酯密封件工作面处，通过定向提高聚氨酯密封工作面的自润滑性能而减小摩擦，提高耐磨性能的同时减小生热从而进一步延长密封的使用寿命。
21、在本专利技术一些优选的实施方式中，所述扩链剂的制备方法包括：将对苯二酚二羟乙基醚和间苯二酚二羟乙基醚混合，加热熔融，得到所述扩链剂。
22、在聚氨酯复合材料的制备过程中，聚合反应的工艺条件控制、脱泡的工艺条件控制，以及成型处理的工艺等可以由本领域技术人员根据已公知的现有技术得到。
23、根据本专利技术的另一方面，还提供了一种聚氨酯密封件，其包括上述的聚氨酯复合材料。
24、在一种优选的实施方式中，上述聚氨酯密封件的制备方法，包括以下步骤：
25、按重量份数比例将聚碳酸酯二醇加入反应釜中，在真空、高温条件下真空脱水处理一定时间后，降温并负压保持，得到脱水聚碳酸酯二醇；
26、按重量份数比例将1,5-萘二异氰酸酯加入反应釜中，在高温条件下与聚碳酸酯二醇反应合成聚氨酯预聚体，而后将聚氨酯预聚体在真空、高温条件下脱泡；
27、按重量份数比例将对苯二酚二羟乙基醚、对苯二酚二羟乙基醚混合后，加热熔融并充分搅拌，得到扩链剂；
28、将聚氨酯预聚体加热到一定温度后，按重量份数比例称量并加入一定比例的二硫化钼混合搅拌后倒入离心机中，通过离心机使二硫化钼大部分集中于物料的底端，同时使预聚体脱泡。离心处理可使预聚体脱泡，该过程在分散二硫化钼的同时，使预聚体进行了二次脱泡。
29、将胶料从离心机中取出并倒入容器中，按重量分数比例加入扩链剂，均匀搅拌后得到二硫化钼大量分散于底部的聚氨酯胶料；
30、从容器底部开口处将聚氨酯胶料浇注到模具中，在平板硫化机中高温加压进行一段硫化，而后放置于热烘箱中进行二段硫化，得到工作面自润滑性能优异且耐高温的聚氨酯密封件。
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1.一种聚氨酯复合材料，其特征在于，以质量份数计，所述聚氨酯复合材料的制备原料包括：聚氨酯预聚体100份，扩链剂5～15份，二硫化钼5～10份；
2.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于，所述二硫化钼的粒径为300nm～5um。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于，所述扩链剂还包括间苯二酚二羟乙基醚。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯复合材料，其特征在于，以质量份数计，所述对苯二酚二羟乙基醚和所述间苯二酚二羟乙基醚的质量比为(5～10)：(1～5)。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯二醇和所述1,5-萘二异氰酸酯的质量比为100：(30～50)。
7.一种权利要求1至6中任一项所述的聚氨酯复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在使所述聚氨酯预聚体和所述二硫化钼混合后，进行离心处理；
9.根据
10.一种聚氨酯密封件，其包括根据权利要求1至6任一项所述的聚氨酯复合材料，或包括根据权利要求中7至9中任一项所述的制备方法得到的聚氨酯复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯复合材料，其特征在于，以质量份数计，所述聚氨酯复合材料的制备原料包括：聚氨酯预聚体100份，扩链剂5～15份，二硫化钼5～10份；
2.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于，所述二硫化钼的粒径为300nm～5um。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于，所述扩链剂还包括间苯二酚二羟乙基醚。
4.根据权利要求3所述的聚氨酯复合材料，其特征在于，以质量份数计，所述对苯二酚二羟乙基醚和所述间苯二酚二羟乙基醚的质量比为(5～10)：(1～5)。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯复合材料，其特征在于，所述聚碳酸酯二醇的数均分子量为1000。
6.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐弘，程永龙，焦湘和，李佳衡，彭占杰，王明波，王宏刚，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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